一种窄带补光成像系统和方法与流程

本发明涉及交通照明，尤其涉及一种窄带补光成像系统和方法。

背景技术：

1、夜间车辆号牌的清晰成像是道路卡口、超速抓拍、园区出入口管理等智能交通场景的核心支撑技术。自然夜间环境下光照度不足，常规可见光相机难以捕捉到可识别的车牌细节，行业内普遍采用主动补光方案提升拍摄区域亮度，在相机旁架设补光光源照射通行车辆，利用车牌表面的逆反射特性提升反射亮度，辅助相机完成车牌成像。为平衡高亮车牌与暗部背景的亮度差异，相关技术中引入宽动态成像、多曝光融合等方案，尝试在同一帧画面内同时保留车牌与背景细节，也有部分方案尝试采用多相机独立采集的方式，分别获取场景画面与车牌画面，试图通过独立成像规避单通道的曝光矛盾。相关技术经过多年迭代，已可满足光照条件良好、车辆行驶速度较低场景下的基础使用需求。

2、然而，现有的这些方法在实际应用中依然面临较大的局限。车辆号牌采用高逆反射率材料制作，补光条件下车牌区域的反射亮度远高于车身、路面与周边环境，亮度差可达百倍以上，常规宽动态传感器的动态范围难以覆盖如此大的光比，多曝光融合方案在拍摄高速通行车辆时，车牌与背景的相对位移极易引发拖影、重影问题，字符边缘模糊无法识别。现有多相机方案多采用通用光学设计，为保证远距离车牌的成像分辨率需要搭配长焦距镜头，设备整体厚度较大，难以适配现有标准监控设备的紧凑外壳，在路侧杆、龙门架等狭小安装空间内部署难度较高。不同相机独立采集的画面在融合过程中，容易因镜头位置偏差出现车牌叠加错位，专门用于拍摄车牌的通道所采集的暗部噪声也容易在融合后污染清晰的场景画面，导致最终输出的画面出现局部黑斑、拼接痕迹明显等问题。现有夜间车牌成像方案难以同时兼顾场景完整性、车牌清晰度与设备部署灵活性，无法满足复杂道路环境下的全天候稳定成像需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足之处，本发明公开一种窄带补光成像系统，包括：

2、第一成像单元，用于基于外部的环境光采集得到环境图像；

3、第二成像单元，用于滤除外部的光线信号以保留窄带补光，基于窄带补光采集得到车牌增强图像；

4、融合单元，分别连接所述第一成像单元和所述第二成像单元，用于融合所述环境图像和所述车牌增强图像，处理得到包含清晰车牌的融合图像。

5、优选的，还包括窄带补光灯，所述窄带补光灯用于向行驶中汽车的车牌发射窄带补光，窄带补光经过所述车牌反射后被所述第二成像单元接收。

6、优选的，所述第一成像单元、所述第二成像单元和所述融合单元被集成在监控外壳内，所述窄带补光灯被设置在所述监控外壳的外部。

7、优选的，所述第二成像单元包括依次设置的第二镜头、光线处理模块和第二图像传感器；

8、所述第二镜头用于获取外部的光线信号；

9、所述光线处理模块用于对所述第二镜头获取的光线信号进行过滤和校准，以滤除目标波段外的光线信号，保留窄带补光；

10、所述第二图像传感器用于处理经过所述光线处理模块校准后的窄带补光，得到车牌增强图像。

11、优选的，所述光线处理模块包括：

12、透镜组，用于对光线信号进行校准；

13、红外滤光片，用于滤除所述目标波段以外的光线信号，以保留窄带补光；

14、所述透镜组中的透镜包括非球面透镜、自由曲面透镜、衍射光学元件和折衍混合透镜中的任意一种；

15、在所述透镜组采用折叠式光路结构时，所述红外滤光片设置在所述透镜组的内部，并位于所述透镜前或位于所述透镜后。

16、优选的，所述光线处理模块包括：

17、透镜组，用于对光线信号进行校准；

18、红外滤光片，用于滤除所述目标波段以外的光线信号，以保留窄带补光；

19、所述透镜组中的透镜包括非球面透镜、自由曲面透镜、衍射光学元件和折衍混合透镜中的任意一种；

20、在所述透镜组采用非折叠式光路结构时，所述红外滤光片设置在所述透镜组之前或所述透镜组之后。

21、优选的，还包括窄带补光灯，所述窄带补光灯用于向行驶中汽车的车牌发射窄带补光，窄带补光经过所述车牌反射后被所述第二成像单元接收；

22、所述第二图像传感器为黑白图像传感器；

23、所述窄带补光成像系统还包括控制单元，所述控制单元分别连接所述第二图像传感器和所述窄带补光灯；

24、所述控制单元包括：

25、数据获取模块，用于获取所述车牌增强图像的车牌灰度数据；

26、处理模块，所述处理模块连接所述数据获取模块，用于根据所述车牌灰度数据处理得到所述车牌增强图像的曝光情况；

27、第一调节模块，所述第一调节模块连接所述处理模块，用于根据所述曝光情况调节所述第二图像传感器的曝光参数；

28、所述曝光参数包括所述第二图像传感器的增益和所述第二图像传感器的曝光时间中的至少一项；

29、第二调节模块，所述第二调节模块连接所述处理模块，用于根据所述曝光情况调节所述窄带补光灯的工作参数；

30、所述工作参数包括所述窄带补光灯的输出光照强度和所述窄带补光灯的工作时序中的至少一项。

31、优选的，所述融合单元包括：

32、候选区域确定模块，用于确定所述车牌增强图像中包含所述清晰车牌的车牌候选区域；

33、增强区域确定模块，连接所述候选区域确定模块，用于获取所述车牌候选区域在所述车牌增强图像上的第一区域坐标，根据所述第一区域坐标和预设的映射关系确定所述环境图像上的第二区域坐标；

34、融合模块，连接所述增强区域确定模块，用于将所述车牌候选区域覆盖至所述第二区域坐标在所述环境图像上的对应位置，以得到所述融合图像。

35、优选的，采用下列公式得到所述融合图像：

36、

37、其中，

38、f为所述融合图像；

39、m为所述车牌候选区域对应的掩膜；

40、为所述车牌候选区域；

41、i1为所述环境图像。

42、本发明公开一种窄带补光成像方法，应用于所述窄带补光成像系统，包括：

43、采用第一成像单元基于外部的环境光采集得到环境图像；

44、采用第二成像单元滤除外部的光线信号以保留窄带补光，基于窄带补光采集得到车牌增强图像；

45、采用融合单元融合所述环境图像和所述车牌增强图像，处理得到包含清晰车牌的融合图像。

46、采用本发明能够得到如下有益效果：

47、通过处理环境光得到环境图像，处理窄带补光得到车牌增强图像，将车牌增强图像与环境图像进行融合后得到包含清晰车牌的融合图像，解决了夜间补光下车牌与背景亮差过大导致的曝光矛盾、高速拍摄易出现运动拖影、长焦距镜头难以紧凑部署、双路融合易出现错位与噪声污染的问题，有效提高车牌识别系统的识别准确率和输出图像的可靠性。

1.一种窄带补光成像系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的窄带补光成像系统，其特征在于，还包括窄带补光灯，所述窄带补光灯用于向行驶中汽车的车牌发射窄带补光，窄带补光经过所述车牌反射后被所述第二成像单元接收。

3.根据权利要求2所述的窄带补光成像系统，其特征在于，所述第一成像单元、所述第二成像单元和所述融合单元被集成在监控外壳内，所述窄带补光灯被设置在所述监控外壳的外部。

4.根据权利要求1所述的窄带补光成像系统，其特征在于，所述第二成像单元包括依次设置的第二镜头、光线处理模块和第二图像传感器；

5.根据权利要求4所述的窄带补光成像系统，其特征在于，所述光线处理模块包括：

6.根据权利要求4所述的窄带补光成像系统，其特征在于，所述光线处理模块包括：

7.根据权利要求4所述的窄带补光成像系统，其特征在于，还包括窄带补光灯，所述窄带补光灯用于向行驶中汽车的车牌发射窄带补光，窄带补光经过所述车牌反射后被所述第二成像单元接收；

8.根据权利要求1所述的窄带补光成像系统，其特征在于，所述融合单元包括：

9.根据权利要求8所述的窄带补光成像系统，其特征在于，采用下列公式得到所述融合图像：

10.一种窄带补光成像方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的窄带补光成像系统，包括：