一种IR-Cut滤光片切换方法、装置和摄像的制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种IR-Cut滤光片切换方法、装置和摄像机，可以根据切换到IR-Cut滤光片后的图像亮度值、切换到全通滤光片后的图像亮度值以及预先设定的切换到全通滤光片的门限值，推算出再次切换到IR-Cut滤光片的动态阈值。通过动态阈值，实现IR-Cut滤光片切换判断，提高IR-Cut滤光片切换的准确性和鲁棒性，避免由于判断不准导致IR-Cut滤光片和全通滤光片来回切换，或者某些场景下不能正确使用IR-Cut滤光片的问题。
【专利说明】一种IR-Cut滤光片切换方法、装置和摄像机
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及一种红外线截止(IR-CUt)滤光片切换方法、装置和摄像机。
【背景技术】
[0002]现代电荷稱合元件(CO), Charge-coupled Device)感光器(Sensor)或者互补金属氧化物半导体(CMOS, Complementary Metal Oxide Semiconductor)感光器的感光频段远超过人眼。为了保证图像颜色的准确性，在照度充足的情况下需要使用IR-Cut滤光片把一定频段的光线滤除，使CCD感光器或CMOS感光器利用一定频段光线被滤除的光线来拍摄图像，在照度不足时再使用全通滤光片，使CXD感光器或CMOS感光器利用全部光线(没有光线被滤除的光线)来拍摄图像。
[0003]随着人们对摄像机全天候监控的要求，摄像机一般会使用IR-Cut滤光片来保证白天拍摄图像的颜色的准确度，使用全通滤光片和黑白图像来保证摄像机在夜间拍摄图像的可视性。手动进行IR-Cut滤光片和全通滤光片切换由于工作量太大而不可行，摄像机自动对IR-Cut滤光片和全通滤光片进行切换成为必然。而这种自动切换方法的准确性和鲁棒性也成为衡量摄像机是否可以全天候监控的一个重要指标。
[0004]如图1所不，为某款CMOS Sensor的量子效率曲线。为了使拍出的图像符合可见光的颜色特性，一般在光线充足的白天会使用一块IR-Cut滤光片，把650nm以上的光线予以截止。在夜间会使用全通滤光片让所有的光线通过，从而达到提高亮度和可视性的效果。
[0005]为了实现摄像机中IR-Cut滤光片和全通滤光片的自动切换，目前主流做法包括:外加硬件实现的方法和软件实现的方法。
[0006]外加硬件实现的方法，通过判别可见光的亮度，来实现IR-Cut滤光片和全通滤光片的自动切换，优点是由硬件直接处理，程序会比较简单。缺点一是成本较高，需要增加光敏电阻、红外滤光片和相应的电路；缺点二是不同批次的光敏电阻特性有时会有不一致，造成不同批次的摄像机IR-Cut滤光片切换不同步。
[0007]软件实现的方法，会节约硬件成本，而且摄像机切换的一致性较好，但难点在于如何准确地判断可见光的亮度。软件实现的方法目前主要有以下两种方式:
[0008]方式一、根据图像亮度实现IR-Cut滤光片切换。
[0009]当图像亮度低于第一阈值Thresh1时就使用全通滤光片，反之当图像亮度高于第二阈值Thresh2时就使用IR-Cut滤光片。Thresh1与Thresh2之差就是预估的红外光强度的容差。但这种方式最大的问题就是红外光强度难以估计准确，很容易出现IR-Cut滤光片和全通滤光片来回切换的问题。具体来说，就是使用IR-Cut滤光片时，可见光的能量不足使图像亮度低于Thresh1,而切换到全通滤光片时,红外光的能量又使图像亮度超过Thresh2。这样就形成了一个不停切换的循环，不但影响设备的监控效果，还容易造成IR-Cut滤光片和全通滤光片老化与损坏。
[0010]方式二、通过判断图像为红外光图像还是可见光图像，来区分是否应该切换到IR-Cut滤光片。
[0011]此种方式存在的问题是:1)弱红外场景下对是否是红外场景难以判别准确，难以准确判断图像是否为红外光图像。2)强红外场景下虽然可以判断出是红外场景，能够判断出图像是否为红外光图像，但难以判断可见光的亮度，从而不能准确的切换到使用IR-Cut滤光片的彩色模式。
[0012]综上所述，对于何时使用IR-Cut滤光片的判断，往往容易出现判断不准导致来回切换或者某些场景下不能正确使用IR-Cut滤光片的问题。
【发明内容】
[0013]本发明实施例提供一种IR-Cut滤光片切换方法、装置和摄像机，用于提高IR-Cut滤光片切换的准确性和鲁棒性。
[0014]一种红外线截止IR-Cut滤光片切换方法，所述方法包括:
[0015]在切换到IR-Cut滤光片后，确定第一图像亮度值，所述第一图像亮度值是指利用经过IR-Cut滤光片的光线形成的图像的亮度值；
[0016]在所述第一图像亮度值低于设定的第一门限值时，切换到全通滤光片，并确定第二图像亮度值，所述第二图像亮度值是指利用经过全通滤光片的光线形成的图像的亮度值；
[0017]根据第一图像亮度值、第一门限值和第二图像亮度值确定第二门限值；
[0018]并在所述第二图像亮度值高于所述第二门限值时，切换到IR-Cut滤光片，并继续执行确定第一图像亮度值的操作。
[0019]一种红外线截止IR-Cut滤光片切换装置，所述装置包括:
[0020]第一确定单元,用于在切换到IR-Cut滤光片后，确定第一图像亮度值，所述第一图像亮度值是指利用经过IR-Cut滤光片的光线形成的图像的亮度值；
[0021]切换单元，用于在所述第一图像亮度值低于设定的第一门限值时，切换到全通滤光片;
[0022]第二确定单元，用于在切换单元切换到全通滤光片时，确定第二图像亮度值，所述第二图像亮度值是指利用经过全通滤光片的光线形成的图像的亮度值；
[0023]第三确定单元，用于根据第一图像亮度值、第一门限值和第二图像亮度值确定第二门限值；
[0024]切换单元，还用于在所述第二确定单元确定出的所述第二图像亮度值，高于所述第三确定单元确定出的所述第二门限值时，切换到IR-Cut滤光片，并触发第一确定单元。
[0025]一种摄像机，所述摄像机包括如上所述的装置。
[0026]根据本发明实施例提供的方案，可以根据切换到IR-Cut滤光片后的图像亮度值、切换到全通滤光片后的图像亮度值以及预先设定的切换到全通滤光片的门限值，推算出再次切换到IR-Cut滤光片的动态阈值。通过动态阈值，实现IR-Cut滤光片切换判断，提高IR-Cut滤光片切换的准确性和鲁棒性，避免由于判断不准导致IR-Cut滤光片和全通滤光片来回切换，或者某些场景下不能正确使用IR-Cut滤光片的问题。
【专利附图】
【附图说明】[0027]图1为现有技术提供的某款CMOS Sensor的量子效率曲线；
[0028]图2为本发明实施例一提供的IR-Cut滤光片切换方法的步骤流程图；
[0029]图3为本发明实施例二提供的IR-Cut滤光片切换装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]在本发明实施例提供的方案中，可以通过动态阈值来进行IR-Cut滤光片切换，相对于采用静态阈值进行IR-Cut滤光片切换的方案，可以有效提高IR-Cut滤光片切换的准确性和鲁棒性。
[0031]较优的，在本发明实施例中提出了一种确定动态阈值的具体方式，可以根据光线的光谱特性，准确计算出当前场景中的红外光成分和可见光成分，准确确定动态阈值，从而进一步提高IR-Cut滤光片切换的准确性和鲁棒性。
[0032]较优的，本发明实施例还提出，在切换到IR-Cut滤光片后，可以将光线稳定后的图像亮度值作为第一图像亮度值，切换到全通滤光片后，可以将光线稳定后的图像亮度值作为第二图像亮度值，通过提高用于确定动态阈值的图像亮度值的准确性，准确确定动态阈值，进一步提高IR-Cut滤光片切换的准确性和鲁棒性。
[0033]下面结合说明书附图和各实施例对本发明方案进行说明。
[0034]实施例一、
[0035]本发明实施例一 提供一种IR-Cut滤光片切换方法，该方法的步骤流程可以如图2所示，包括:
[0036]步骤101、确定第一图像亮度值。
[0037]在本步骤中，可以在切换到IR-Cut滤光片后，确定第一图像亮度值。所述第一图像亮度值是指利用经过IR-Cut滤光片的光线形成的图像的亮度值。第一图像亮度值可以理解为可见光的能量值。在本实施例中，首次确定第一图像亮度值时，可以是人工切换到IR-Cut滤光片。
[0038]为了保证第一图像亮度值可以准确反映切换到IR-Cut滤光片的图像亮度，可以将切换到IR-Cut滤光片后，光线稳定时的图像亮度作为第一图像亮度值。
[0039]具体的，在切换到IR-Cut滤光片后，可以周期性确定图像亮度值，如每隔2秒确定一次图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第一指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第一差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第一图像亮度值。例如，可以在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值(LI)，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值(L2)开始，连续3个图像亮度值(L2，L3和L4)均相同时(LI与L2、L3、L4的差值均为0，均不大于第一差值)，将LI确定为第一图像亮度值。
[0040]步骤102、判断是否光线不足。
[0041]在本实施例中，可以预先设定第一门限值，比较确定出的第一图像亮度值和设定的第一门限值的大小。
[0042]在确定出的第一图像亮度值低于设定的第一门限值时，可以继续执行步骤102，否贝U，可以返回继续执行步骤ιο?。
[0043]步骤103、切换到全通滤光片。[0044]在所述第一图像亮度值低于设定的第一门限值时，可以认为目前照度不足，切换到全通滤光片。
[0045]步骤104、确定第二图像亮度值。
[0046]在本步骤中，可以在切换到全通滤光片后，确定第二图像亮度值。所述第二图像亮度值是指利用经过全通滤光片的光线形成的图像的亮度值。第二图像亮度值可以理解为红外光和可见光的能量值之和。
[0047]为了保证第二图像亮度值可以准确反映切换到全通滤光片的图像亮度，可以将切换到全通滤光片后，光线稳定时的图像亮度作为第二图像亮度值。
[0048]具体的，在切换到全通滤光片后，可以周期性确定图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第二指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第二差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第二图像亮度值。
[0049]当然，如果切换到全通滤光片后，图像亮度引起增益、曝光或光圈的调节，也可以记录增益、曝光或光圈值，使得后续可以根据这些参数值，更好地实现亮度调节。
[0050]步骤105、确定第二门限值。
[0051]在本步骤中，根据第一图像亮度值、第一门限值和第二图像亮度值确定第二门限值。使得后续可以根据第二门限值进行IR-Cut滤光片的切换。
[0052]较优的，可以通过以下公式确定第二门限值:
[0053]Thresh1 = Black_Ev+ (Thresh0-Co1r_Ev) * α + ε
[0054]其中，
[0055]Thresh1表示所述第二门限值；
[0056]Black_Ev表示所述第二图像亮度值；
[0057]Threshtl表示所述第一门限值；
[0058]Color_Ev表示所述第一图像亮度值；
[0059]α表示红外光亮度与可见光亮度的比值的经验值，与I的和值；
[0060]ε表示图像亮度扰动的容差,且ε为正数。
[0061]在上述的公式中，可以理解为包括三部分，第一部分(Black_Ev)代表红外光和可见光的能量值之和，第一部分((ThreSh0-Co1r_Ev) * α )代表可见光能量与标准彩色图像的亮度差，第一部分(ε )是图像亮度扰动的容差。
[0062]利用根据以上公式确定出的第二门限值，进行IR-Cut滤光片切换，可以对当前场景中的红外光和可见光成分进行准确的区分和估计，达到准确使用IR-Cut滤光片的目的。
[0063]步骤106、判断是否光线充足。
[0064]在本步骤中，可以比较确定出的第二图像亮度值和第二门限值的大小。
[0065]在所述第二图像亮度值高于所述第二门限值时，可以继续执行步骤107，否则，可以返回继续执行步骤104。
[0066]步骤107、切换到IR-Cut滤光片。
[0067]在本步骤中，在所述第二图像亮度值高于所述第二门限值时，认为目前照度充足，切换到IR-Cut滤光片。从而利用动态阈值实现IR-Cut滤光片的切换判断，提高IR-Cut滤光片切换的准确性和鲁棒性。[0068]当然，在切换到IR-Cut滤光片后，可以继续执行步骤101，从而实现IR-Cut滤光片切换的循环判断。
[0069]与本发明实施例一基于同一发明构思，提供以下的装置和设备。
[0070]实施例二、
[0071]本发明实施例二提供一种IR-Cut滤光片切换装置，该装置的结构可以如图3所示，包括:
[0072]第一确定单元11用于在切换到IR-Cut滤光片后，确定第一图像亮度值，所述第一图像亮度值是指利用经过IR-Cut滤光片的光线形成的图像的亮度值；切换单元12用于在所述第一图像亮度值低于设定的第一门限值时，切换到全通滤光片；第二确定单元13用于在切换单元切换到全通滤光片时，确定第二图像亮度值，所述第二图像亮度值是指利用经过全通滤光片的光线形成的图像的亮度值；第三确定单元14用于根据第一图像亮度值、第一门限值和第二图像亮度值确定第二门限值；切换单元12还用于在所述第二确定单元确定出的所述第二图像亮度值，高于所述第三确定单元确定出的所述第二门限值时，切换到IR-Cut滤光片，并触发第一确定单元。
[0073]所述第三确定单元14具体用于通过以下公式确定第二门限值:
[0074]Thresh1 = Black_Ev+ (Thresh0-Co1r_Ev) * α + ε
[0075]其中，
[0076]Thresh1表示所述第二门限值；
[0077]Black_Ev表示所述第二图像亮度值；
[0078]Thresh0表示所述第一门限值；
[0079]Color_Ev表示所述第一图像亮度值；
[0080]α表示红外光亮度与可见光亮度的比值的经验值，与I的和值；
[0081]ε表示图像亮度扰动的容差,且ε为正数。
[0082]所述第一确定单元11具体用于在切换到IR-Cut滤光片后，周期性确定图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第一指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第一差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第一图像亮度值；
[0083]所述第二确定单元12具体用于在切换到全通滤光片后，周期性确定图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第二指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第二差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第二图像亮度值。
[0084]进一步的，本发明实施例三还可以提供一种摄像机，所述摄像机包括如实施例二所述的IR-Cut滤光片切换装置。
[0085]本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。[0086]本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0087]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0088]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0089]尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0090]显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种红外线截止IR-Cut滤光片切换方法，其特征在于，所述方法包括: 在切换到IR-Cut滤光片后，确定第一图像亮度值，所述第一图像亮度值是指利用经过IR-Cut滤光片的光线形成的图像的亮度值； 在所述第一图像亮度值低于设定的第一门限值时，切换到全通滤光片，并确定第二图像亮度值，所述第二图像亮度值是指利用经过全通滤光片的光线形成的图像的亮度值；根据第一图像亮度值、第一门限值和第二图像亮度值确定第二门限值； 并在所述第二图像亮度值高于所述第二门限值时，切换到IR-Cut滤光片，并继续执行确定第一图像亮度值的操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据第一图像亮度值、第一门限值和第二图像亮度值确定第二门限值，具体包括: 通过以下公式确定第二门限值:
Thresh1 = Black—Ev+(Thresh0_Color—Ev)* α + ε 其中， Thresh1表示所述第二门限值； Black_Ev表示所述第二图像亮度值； Thresh0表示所述第一门限值； Color_Ev表示所述第一图像亮度值； α表示红外光亮度与可见光亮度的比值的经验值，与I的和值； ε表示图像亮度扰动的容差，且ε为正数。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在切换到IR-Cut滤光片后，确定第一图像亮度值，具体包括: 在切换到IR-Cut滤光片后，周期性确定图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第一指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第一差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第一图像亮度值； 确定第二图像亮度值，具体包括: 在切换到全通滤光片后，周期性确定图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第二指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第二差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第二图像亮度值。
4.一种红外线截止IR-Cut滤光片切换装置，其特征在于，所述装置包括: 第一确定单元，用于在切换到IR-Cut滤光片后，确定第一图像亮度值，所述第一图像亮度值是指利用经过IR-Cut滤光片的光线形成的图像的亮度值； 切换单元，用于在所述第一图像亮度值低于设定的第一门限值时，切换到全通滤光片; 第二确定单元，用于在切换单元切换到全通滤光片时，确定第二图像亮度值，所述第二图像亮度值是指利用经过全通滤光片的光线形成的图像的亮度值； 第三确定单元，用于根据第一图像亮度值、第一门限值和第二图像亮度值确定第二门限值；切换单元，还用于在所述第二确定单元确定出的所述第二图像亮度值，高于所述第三确定单元确定出的所述第二门限值时，切换到IR-Cut滤光片，并触发第一确定单元。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第三确定单元，具体用于通过以下公式确定第二门限值:
Thresh1 = Black_Ev+ (Thresh0-Co1r_Ev) * α + ε 其中， Thresh1表示所述第二门限值； Black_Ev表示所述第二图像亮度值； Thresh0表示所述第一门限值； Color_Ev表示所述第一图像亮度值； α表示红外光亮度与可见光亮度的比值的经验值，与I的和值； ε表示图像亮度扰动的容差，且ε为正数。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，具体用于在切换到IR-Cut滤光片后，周期 性确定图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第一指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第一差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第一图像亮度值； 所述第二确定单元，具体用于在切换到全通滤光片后，周期性确定图像亮度值，并在距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值，与从距离当前时刻次近一次确定出的图像亮度值开始、连续第二指定个数的图像亮度值中、每个图像亮度值的差值的绝对值，均不大于第二差值时，将距离当前时刻最近一次确定出的图像亮度值确定为第二图像亮度值。
7.一种摄像机，其特征在于，所述摄像机包括如权利要求4飞任一所述的装置。
【文档编号】H04N9/04GK103945201SQ201310023086
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月21日 优先权日:2013年1月21日
【发明者】刘晓沐, 况璐, 程敏, 李俊英, 候连勇, 张兴明, 傅利泉, 朱江明, 吴军, 吴坚 申请人:浙江大华技术股份有限公司