一种消除摄像头闪烁现象的方法、装置及一种摄像头的制作方法

文档序号:7613518阅读:762来源:国知局
专利名称:一种消除摄像头闪烁现象的方法、装置及一种摄像头的制作方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,特别是涉及一种消除摄像头闪烁现象的方法、装 置及一种摄像头。
背景技术
随着摄像头在社会生活和家庭娱乐等领域的广泛应用,摄像头涉及的技术也经历 着日新月异的发展。摄像头一般采用行曝光的方式,即不同行的图像是在不同的时刻曝光 采集得到的。日常使用的灯多是采用幅度周期变化的交流电供电,所产生的亮度功率也是 周期波动变化的。因此,当行曝光时间不是灯光功率周期的整数倍时,便会由于不同行接收 到的光能不同,发生不同行亮度的明暗变化,从而在图像中形成明暗条纹,这种现象称为闪 烁(flicker)现象。在实际中,为了消除flicker现象,设定摄像头的曝光时间为供电电压功率的周 期的整数倍即可。例如,供电频率是50Hz,电压功率的周期就是1/100,则设定曝光时间 是1/100的整数倍即可;供电频率是60Hz,电压功率的周期就是1/120,则设定曝光时间是 1/120的整数倍即可。但是,不同国家和地区的供电频率是不同的,有的国家的供电频率是 60Hz,而有的国家的供电频率是50Hz,所以,无法设定一个固定的曝光时间,使得摄像头在 所有国家和地区使用时都不会产生flicker现象。现有的很多摄像头产品多采用用户手工调整曝光时间的方式消除flicker现象, 采用这样的方式,用户需要知道图像产生flicker的原因是曝光时间的问题,才会手工调 整摄像头的曝光时间,因此,给用户使用摄像头的操作带来不便,并且摄像头产品的竞争力 较低。现有的消除f 1 icker的方法中,假定供电频率来判断是否存在f 1 icker现象,从而 通过调整摄像头的曝光时间消除flicker现象,例如首先设定曝光时间为1/100的整数倍 或者1/120的整数倍,然后,判定图像中是否存在flicker现象,如果不存在,则证明当前的 曝光时间是电压功率的整数倍,保持当前的曝光时间不变,如果存在flicker现象,则认为 当前的曝光时间不是电压功率的整数倍,则调整曝光时间为另外一个值,如果假定供电频 率是50Hz,则调整曝光时间为1/120的整数倍,如果假定供电频率是60Hz,则调整曝光时间 为1/100的整数倍。现有技术中判定图像中是否存在flicker的方法是采用基于帧差的方法,在当前 设定的曝光时间的情况下,取当前连续两帧图像的对应行的象素均值的差值,然后根据这 些差值的特性,判定当前帧图像是否存在flicker现象。这种基于帧差的方法在摄像头静 止情况下,视场中没有大范围运动物体时,会取得较好的效果,但是,当摄像头运动时,由于 获得的差值是图像变化和光能变化引起的亮度变化的叠加,而且图像的变化强度要远远大 于光能的变化,因此,采用这种基于帧差的方法必然会产生较大误差,准确度低。此外,当视 场中存在大范围运动物体时,运动物体造成的图像变化也会大于闪烁本身引起的图像亮度 变化。因而上述方法只适用于静止摄像头简单场景。
中国专利申请“一种消除摄像头图像闪烁的方法、装置及一种摄像头”(申请号 200710065229. 3)中提出一种消除摄像头图像闪烁的方法,该方法采用“将所述摄像头采集 的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段,并计算每段图像的灰度均值;将所 述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图像的同一采样行的同一段图 像的灰度均值作差,获得当前帧图像的每一采样行对应的所述若干个差值,并将该差值中 出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值;根据所述当前帧图像采样行对应的灰 度差值,调整所述摄像头的曝光时间。”的方式消除图像闪烁。但是,该方法在判定自相关系 数是否存在峰谷变化的周期性时采用了基于启发式规则的方法,通过峰谷的间隔以及峰谷 绝对值差值作为特征,采用启发式规则来判定是否符合条件。上述方法的缺陷是当求得的亮度差中存在由于摄像头运动或者物体运动产生的 噪声时,会对峰谷值的位置和绝对值产生影响,采用上述仅仅根据峰谷位置和绝对值差值 做判定的方法,容易受干扰。而且,基于启发式规则的方法,很容易受到设计者经验的影响, 同时对于类似问题的扩展性也很差。因此有必要提出一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施 例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部 分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。本发明的目的在于提供一种消除摄像头闪烁现象的方法、装置及一种摄像头,其 用于解决现有技术消除摄像头图像的闪烁现象的操作存在较大误差的问题。根据本发明的一方面,本发明提供一种消除摄像头闪烁现象的方法,其包括将所 述摄像头采集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段,并计算每段图像的灰 度均值;将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图像的同一采样行 的同一段图像的灰度均值作差,获得当前帧图像的每一采样行对应的若干个差值,并将每 一采样行的所述差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值;确定当前帧图 像的每一采样行对应的灰度差值所组成的向量的自相关系数向量,得到当前帧图像对应的 自相关系数向量;利用自相关系数向量判定图像帧是否发生闪烁,如果发生闪烁则对应调 整所述摄像头的曝光时间。进一步的,根据公式
T = N-IR(t) = ^ χ(τ)χ χ(τ + t)获得所述灰度差值组成的向量的自相关系数向量,其中,N表示所述采样行的行 数,X( τ )表示所述灰度差值组成的向量,t = -N,-(N-I).. . 0。进一步的,所述利用所述自相关系数向量判定图像帧是否发生闪烁包括提取发生闪烁和未发生闪烁图像中所述自相关系数向量的变换域特征,将发生闪 烁图像和未发生闪烁图像的自相关系数向量的变换域特征分别作为正样本特征和反样本 特征以训练一图像闪烁判定器;对当前帧图像对应的自相关系数向量提取变换域特征;利 用所述图像闪烁判定器识别当前帧图像是否闪烁。
更进一步的,在利用所述图像闪烁判定器识别图像为闪烁后,还进一步判断所述 闪烁是否与采集周期和电压周期的不匹配有关,如果有关才对应调整所述摄像头的曝光时 间,所述判断所述闪烁是否与采集周期和电压周期的不匹配有关包括采用存在闪烁的连续图像中相邻两帧得到的自相关系数变换域特征的差值的绝 对值作为正样本特征,训练一帧间图像闪烁模型;在所述图像闪烁判定器判定连续图像存在闪烁时,利用所述帧间图像闪烁模型对 所述连续图像进行判定以识别相邻两帧的闪烁是否与采集周期和电压周期不匹配相关。更进一步的,为每个采集周期和采集帧率的组合训练一个帧间图像闪烁模型。根据本发明的另一方面,本发明提供一种消除摄像头闪烁现象的装置,其包括灰度均值单元,用于根据预先设定摄像头采集的每帧图像的采样行,将所述摄像 头采集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段,并计算每段图像的灰度均 值;灰度差值单元,用于将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一 帧图像的同一采样行的同一段图像的灰度均值作差,获得当前帧图像的每一采样行对应的 所述若干个差值,并将每一采样行的所述差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的 灰度差值;调整曝光时间单元,用于确定当前帧图像的每一采样行对应的灰度差值所组成的 向量的自相关系数向量,得到当前帧图像对应的自相关系数向量;利用自相关系数向量判 定图像是否发生闪烁,如果发生闪烁则对应调整所述摄像头的曝光时间。进一步的,所述灰度均值单元将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的红、绿、 蓝三色分量的均值分别和前一帧图像的同一采样行的同一段图像的红、绿、蓝三色分量的 均值做差,如果上述三个差值之间的相互差值绝对值小于阈值,则认为当前差值是由周期 不符合造成的,参与统计,否则不参与统计,统计上述差值中出现频率最高的差值作为该采 样行对应的灰度差值。进一步的,所述调整曝光时间单元包括自相关系数向量单元,根据所述当前帧图像每一采样行对应的灰度差值组成的向 量,计算该向量的自相关系数向量,得到与当前帧图像对应的自相关系数向量;闪烁图像判 定单元,利用自相关系数向量判定图像是否发生闪烁;调整单元,当发生闪烁时对应调整摄 像头的曝光时间。更进一步的,所述自相关系数向量单元,根据公式
T = N-I
权利要求
1.一种消除摄像头闪烁现象的方法,其特征在于,其包括将所述摄像头采集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段,并计算每段 图像的灰度均值;将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图像的同一采样行的 同一段图像的灰度均值作差,获得当前帧图像的每一采样行对应的若干个差值,并将每一 采样行的所述差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值;确定当前帧图像的每一采样行对应的灰度差值所组成的向量的自相关系数向量,得到 当前帧图像对应的自相关系数向量;利用自相关系数向量判定图像帧是否发生闪烁,如果发生闪烁则对应调整所述摄像头 的曝光时间。
2.根据权利要求1所述的消除摄像头闪烁现象的方法,其特征在于根据公式T = N-IR(t) = Yj χ(τ)χ χ(τ + t)τ = 0获得所述灰度差值组成的向量的自相关系数向量,其中,N表示所述采样行的行数, χ(τ)表示所述灰度差值组成的向量,t = -N,-(N-I).. . 0。
3.根据权利要求1所述的消除摄像头闪烁现象的方法,其特征在于所述利用所述自 相关系数向量判定图像帧是否发生闪烁包括提取发生闪烁和未发生闪烁图像中所述自相关系数向量的变换域特征,将发生闪烁图 像和未发生闪烁图像的自相关系数向量的变换域特征分别作为正样本特征和反样本特征 以训练一图像闪烁判定器;对当前帧图像对应的自相关系数向量提取变换域特征;利用所述图像闪烁判定器识别当前帧图像是否闪烁。
4.根据权利要求3所述的消除摄像头闪烁现象的方法,其特征在于在利用所述图像 闪烁判定器识别图像为闪烁后,还进一步判断所述闪烁是否与采集周期和电压周期的不匹 配有关,如果有关才对应调整所述摄像头的曝光时间,所述判断所述闪烁是否与采集周期 和电压周期的不匹配有关包括采用存在闪烁的连续图像中相邻两帧得到的自相关系数变换域特征的差值的绝对值 作为正样本特征,训练一帧间图像闪烁模型;在所述图像闪烁判定器判定连续图像存在闪烁时,利用所述帧间图像闪烁模型对所述 连续图像进行判定以识别相邻两帧的闪烁是否与采集周期和电压周期不匹配相关。
5.根据权利要求4所述的消除摄像头闪烁现象的方法,其特征在于为每个采集周期 和采集帧率的组合训练一个帧间图像闪烁模型。
6.一种消除摄像头闪烁现象的装置,其特征在于,其包括灰度均值单元,用于根据预先设定摄像头采集的每帧图像的采样行,将所述摄像头采 集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段,并计算每段图像的灰度均值;灰度差值单元,用于将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图 像的同一采样行的同一段图像的灰度均值作差,获得当前帧图像的每一采样行对应的所述 若干个差值,并将每一采样行的所述差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值;调整曝光时间单元,用于确定当前帧图像的每一采样行对应的灰度差值所组成的向量 的自相关系数向量,得到当前帧图像对应的自相关系数向量;利用自相关系数向量判定图 像是否发生闪烁,如果发生闪烁则对应调整所述摄像头的曝光时间。
7.根据权利要求6所述的消除摄像头闪烁现象的装置,其特征在于所述灰度均值单 元将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的红、绿、蓝三色分量的均值分别和前一帧图 像的同一采样行的同一段图像的红、绿、蓝三色分量的均值做差,如果上述三个差值之间的 相互差值绝对值小于阈值,则认为当前差值是由周期不符合造成的,参与统计,否则不参与 统计,统计上述差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值。
8.根据权利要求6所述的消除摄像头闪烁现象的装置,其特征在于所述调整曝光时 间单元包括自相关系数向量单元,根据所述当前帧图像每一采样行对应的灰度差值组成的向量, 计算该向量的自相关系数向量,得到与当前帧图像对应的自相关系数向量;闪烁图像判定单元,利用自相关系数向量判定图像是否发生闪烁;调整单元,当发生闪烁时对应调整摄像头的曝光时间。
9.根据权利要求8所述的消除摄像头闪烁现象的装置,其特征在于所述自相关系数 向量单元,根据公式T = N-IR(t) = Yj χ(τ)χ χ(τ + t)τ = 0获得所述灰度差值组成的向量的自相关系数向量,其中,N表示所述采样行的行数, χ(τ)表示所述灰度差值组成的向量,t = -N,-(N-I).. . 0。
10.根据权利要求9所述消除摄像头闪烁现象的装置,其特征在于所述闪烁图像判定 单元提取发生闪烁和未发生闪烁图像中所述自相关系数的变换域特征,将发生闪烁图像和 未发生闪烁图像的自相关系数向量的变换域特征分别作为正样本特征和反样本特征以训 练一图像闪烁判定器,对当前帧图像对应的自相关系数的向量提取变换域特征,利用所述 图像闪烁判定器识别所述当前帧图像是否闪烁。
11.根据权利要求9所述消除摄像头闪烁现象的装置,其特征在于所述调整单元包括原因确定单元,采用所述连续图像中相邻两帧得到的自相关系数变换域特征的差值的 绝对值作为正样本特征,训练一帧间图像闪烁模型,在所述闪烁图像判定单元判定连续图 像存在闪烁时,利用所述帧间图像闪烁模型对所述连续图像进行判定以识别相邻两帧的闪 烁是否与采集周期和电压周期不匹配相关。处理单元,如果所述连续图像的闪烁现象是由采集周期和电压周期不匹配造成的,则 对应调整摄像头的曝光时间。
12.—种摄像头,其特征在于,其包括灰度均值单元,用于根据预先设定摄像头采集的每帧图像的采样行,将所述摄像头采 集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段,并计算每段图像的灰度均值;灰度差值单元,用于将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图 像的同一采样行的同一段图像的灰度均值作差,获得当前帧图像的每一采样行对应的所述若干个差值,并将每一采样行的所述差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值;调整曝光时间单元,用于确定当前帧图像的每一采样行对应的灰度差值所组成的向量 的自相关系数向量,得到当前帧图像对应的自相关系数向量;利用自相关系数向量判定图 像是否发生闪烁,如果发生闪烁则对应调整所述摄像头的曝光时间。
全文摘要
本发明提供一种消除摄像头闪烁现象的方法,其包括将所述摄像头采集的当前帧图像和前一帧图像的每一采样行分为若干段,并计算每段图像的灰度均值;将所述当前帧图像每一采样行的每段图像的灰度均值和前一帧图像的同一采样行的同一段图像的灰度均值作差,获得当前帧图像的每一采样行对应的若干个差值,并将每一采样行的所述差值中出现频率最高的差值作为该采样行对应的灰度差值;确定当前帧图像的每一采样行对应的灰度差值所组成的向量的自相关系数向量,得到当前帧图像对应的自相关系数向量;利用自相关系数向量判定图像帧是否发生闪烁,如果发生闪烁则对应调整所述摄像头的曝光时间。
文档编号H04N5/243GK102006423SQ201010543890
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者邓亚峰 申请人:无锡中星微电子有限公司
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