一种摄像机日夜模式切换的方法与流程

1.本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种摄像机日夜模式切换的方法。


背景技术：

2.安防行业对摄像机要求可以24小时进行监控。白天光线环境较好，摄像头仅采集可见光，可以依靠可见光进行成像，保证色彩的真实性。夜晚光线很弱，可见光非常少，因此需要使用红外灯进行补光，通过切换ircut(双滤光片切换器)使得摄像机可以采集红外光，以保证可以提高图像亮度，达到夜晚监控的效果。
3.当前行业内日夜模式切换的方法有两种：
4.硬件切换方案：采用光敏传感器对外部光线进行采集，通过a/d转换器将光敏传感器采集的光线环境值转换为数字量，传给摄像机进行控制切换ircut。该方法增加外围硬件电路，成本较高，且容易收到结构的影响，安装角度对光敏传感器的影响非常大，极大的增加了成本和后期维护。
5.软件切换方案：设置两个阈值，分别用于从日模式切换到夜模式、以及从夜模式切换到日模式。通过图像增益与两个阈值之间的对比，进行切换。该方法在实际使用中，适应性较差，在夜晚开启红外灯的情况下，摄像机采集了红外光，使得图像亮度非常亮，阈值很容易判断出错，造成日模式和夜模式反复震荡切换。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种摄像机日夜切换的方法，以解决摄像机在日夜模式切换下精度不足的问题，同时无需增加硬件外设，极大的降低了经济成本。
7.本发明首先获取摄像机的图像亮度和曝光信息，对亮度信息分析，判断是否满足亮度条件；然后对色度信息进行二次分析，判断是否满足色度条件；最后分析当前切换的条件是否处于稳定状态，以此切换摄像机的日夜模式。技术方案如下：
8.步骤(1)获取摄像机曝光信息，包括曝光时间exp、系统增益gain；
9.步骤(2)将摄像机拍摄的一帧图像分成m
×
n个图像块，计算出每个图像块的红绿通道比值r/g[m,n]、蓝绿通道比值b/g[m,n]、图像亮度均值y[m,n]，m＝0,1,
…
,m，n＝0,1,
…
,n。
[0010]
计算每个图像块的有效亮度块标志其中，t
bright
为设定的高亮区域亮度阈值，t
bright
∈[1,
…
,255]，设定的t
bright
越小，则去除的高亮区域的图像块越多；t
dark
为设定的暗部区域亮度阈值，t
dark
∈[0,1,...,254]，设定的t
dark
越大，则去除的暗部区域的图像块越多；t
bright
＞t
dark
。
[0011]
计算每个图像块的有效亮度块的亮度均值
[0012]
步骤(3)在夜模式下，计算环境照度值如果ev≤t
n2d
，则保持当前夜模式不变化，条件符合计数器的计数值c＝0；如果ev＞t
n2d
，则进行色度判断，执行步骤(4)；其中，t
n2d
为设定的夜模式切换到日模式的阈值，t
n2d
＝0.001～1，t
n2d
越小，夜模式切换日模式的亮度敏感度越高。
[0013]
在日模式下，计算环境照度值如果ev＜t
d2n
，则进行条件符合计数，执行步骤(5)；如果ev≥t
d2n
，则保持当前日模式不变化，条件符合计数器的计数值c＝0；其中，t
d2n
为设定的日模式切换到夜模式的阈值，t
d2n
＝0.001～1，t
d2n
越大，日模式切换夜模式的亮度敏感度越高。
[0014]
步骤(4)色度判断：首先获得可见光权重坐标w
dnp
[m,n]；如果f[m,n]＝0，则该图像块不参与色度判断；如果f[m,n]＝1，将r/g[m,n]和b/g[m,n]带入w
dnp
[m,n]，得到可见光权重均值
[0015]
获得可见光权重坐标w
dnp
[m,n]方法采用成熟的现有技术，如cn202010284945.6号发明专利中关于白平衡算法计算得到权重信息。
[0016]
如果v≥t
color
，则保持夜模式不变；如果v＜t
color
，则进行条件符合计数，执行步骤(5)；其中，t
color
为设定的夜模式切换到日模式的色度阈值，t
color
＝0～1，t
color
越大，表明色度敏感度越低，判断的色度条件越严苛。
[0017]
步骤(5)条件符合计数：
[0018]
条件符合计数器的计数值加1；
[0019]
如果c＞t
count
，则认为环境光线稳定变化，若此时摄像机的模式为日模式，则切换为夜模式，同时切换双滤光片切换器ircut，并执行c＝0；若此时摄像机的模式为夜模式，则将摄像机切换为日模式，同时切换切换双滤光片切换器ircut，并执行c＝0；
[0020]
如果c≤t
count
，则认为环境光线突变，不满足模式切换的要求，不进行模式切换，执行c＝0。其中，t
count
为设定的模式切换计数阈值，t
count
＝60～600，t
count
越大，表示模式切换所需稳定的时间越长。
[0021]
本发明方法充分考虑了日模式和夜模式的环境光不同，导致无法判断当前光源的情况，保证在光线变换的时候，摄像机能准确的识别当前场景是可见光还是红外光的光源场景。在结合对白平衡的有效信息进行进一步计算分析，可以对于不同的场景可以做到比较好的适应。通过本发明，既避免了硬件成本的增加，也能够解决由于阈值判断造成的适应
性太差，日夜模式反复切换的问题。
附图说明
[0022]
图1是本发明方法的流程示意图；
[0023]
图2是本发明实施例的块划分示意图；
[0024]
图3是本发明实施例的可见光权重坐标示意图。
具体实施方式
[0025]
下面详细描述本发明的实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明而不能作为对本发明的限制。
[0026]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
[0027]
如图1所示，一种摄像机日夜模式切换的方法，具体如下：
[0028]
步骤(1)获取摄像机曝光信息，包括曝光时间exp、系统增益gain。
[0029]
步骤(2)将摄像机拍摄的一帧图像分成m
×
n个图像块，如图2所示，m＝17，n＝15。
[0030]
计算出每个图像块的红绿通道比值r/g[m,n]、蓝绿通道比值b/g[m,n]、图像亮度均值y[m,n]，m＝0,1,...,m，n＝0,1,...,n。
[0031]
计算每个图像块的有效亮度块标志其中，t
bright
为设定的高亮区域亮度阈值，t
bright
∈[1,...,255]，设定的t
bright
越小，则去除的高亮区域的图像块越多；t
dark
为设定的暗部区域亮度阈值，t
dark
∈[0,1,...,254]，设定的t
dark
越大，则去除的暗部区域的图像块越多；t
bright
＞t
dark
，本实施例采用t
bright
＝235，t
dark
＝16。
[0032]
计算每个图像块的有效亮度块的亮度均值
[0033]
步骤(3)在夜模式下，计算环境照度值如果ev≤t
n2d
，则保持当前夜模式不变化，条件符合计数器的计数值c＝0；如果ev＞t
n2d
，则进行色度判断，执行步骤(4)；其中，t
n2d
为设定的夜模式切换到日模式的阈值，t
n2d
＝0.001～1，t
n2d
越小，夜模式切换日模式的亮度敏感度越高，本实施例采用t
n2d
＝0.05。
[0034]
在日模式下，计算环境照度值如果ev＜t
d2n
，则进行条件符合计数，执行步骤(5)；如果ev≥t
d2n
，则保持当前日模式不变化，条件符合计数器的计数值c＝0；其中，t
d2n
为设定的日模式切换到夜模式的阈值，t
d2n
＝0.001～1，t
d2n
越大，日模式切换
夜模式的亮度敏感度越高，本实施例采用t
d2n
＝0.1。
[0035]
步骤(4)色度判断：首先获得可见光权重坐标w
dnp
[m,n]；如果f[m,n]＝0，则该图像块不参与色度判断；如果f[m,n]＝1，将r/g[m,n]和b/g[m,n]带入w
dnp
[m,n]，如图3所示，得到可见光权重均值
[0036]
如果v≥t
color
，则保持夜模式不变；如果v＜t
color
，则进行条件符合计数，执行步骤(5)；其中，t
color
为设定的夜模式切换到日模式的色度阈值，t
color
＝0～1，t
color
越大，表明色度敏感度越低，判断的色度条件越严苛，本实施例采用t
color
＝0.65。
[0037]
步骤(5)条件符合计数：
[0038]
条件符合计数器的计数值加1；
[0039]
如果c＞t
count
，则认为环境光线稳定变化，若此时摄像机的模式为日模式，则切换为夜模式，同时切换双滤光片切换器ircut，并执行c＝0；若此时摄像机的模式为夜模式，则将摄像机切换为日模式，同时切换切换双滤光片切换器ircut，并执行c＝0；
[0040]
如果c≤t
count
，则认为环境光线突变，不满足模式切换的要求，不进行模式切换，执行c＝0。其中，t
count
为设定的模式切换计数阈值，t
count
＝60～600，t
count
越大，表示模式切换所需稳定的时间越长，本实施例采用t
count
＝125。
[0041]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。