一种车牌拖尾优化曝光的方法及装置的制造方法

一种车牌拖尾优化曝光的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种车牌拖尾优化曝光的方法及装置，根据环境光亮度将摄像机设定为日间工作模式或夜间工作模式，在摄像机工作在日间工作模式时设置较小的快门时间上限值和较小的增益上限值，在摄像机工作在夜间工作模式时设置较大的快门时间上限值和较大的增益上限值，并在环境光亮度由暗变亮时，首先提高摄像机的快门时间，然后再提高摄像机的增益上限值，在环境光亮度由暗变亮时，首先降低摄像机的增益上限值，然后再降低摄像机的快门时间。本发明的装置包括日间工作模块和夜间工作模块。本发明的方法及装置，保证摄像机抓拍图像中车牌不会出现明显拖尾，同时能提高摄像机在夜间抓拍图像的质量。
【专利说明】
一种车牌拖尾优化曝光的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于智能交通领域，尤其涉及一种车牌拖尾优化曝光的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 智能交通系统中的摄像机需要对车道上存在违章行驶行为的车辆进行抓拍，从抓 拍图像中获取该车辆必要的相关信息，如车牌号码、车辆型号和颜色等，其中车牌号码在其 中起着至关重要的作用。
[0003] 智能交通中的摄像机由于使用的特殊性，在获取违章车辆特征的同时，还需要获 取违章车辆的规章行为轨迹，因此摄像机抓拍图像中车辆周边的环境画面必须具有一定亮 度，否则车辆运动轨迹将无法通过多帧抓拍图像观察出来，因此摄像机需要有较大的曝光 量。在傍晚和夜间环境亮度较低时，为了保证所需的曝光量，摄像机会提高快门时间，而当 快门时间过大时，将会导致抓拍图像中运动车辆出现拖尾的问题，从而使车牌号码因为拖 尾而模糊不清，难以识别。
[0004] 现有技术中，为保证摄像机抓拍图像中的车牌不出现拖尾现象，通常给摄像机设 置较低的快门上限值，保证摄像机抓拍快门达到所设快门上限值时，依然不会导致抓拍图 像中的车牌出现拖尾。该方法虽然解决了摄像机抓拍图像中的车牌拖尾问题，但限制摄像 机的快门上限值后必然需要提高摄像机的增益值，用以补偿缩小快门时间带来的亮度损 失，这将直接导致夜间抓拍图像的整体画面噪声量明显提高，影响抓拍图像质量，同时为了 减弱加剧的噪声信号对整体图像的影响，必然需要更大的降噪强度，进而引起车牌号码边 缘的锐度降低，降低车牌号码的辨识度。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提供一种车牌拖尾优化曝光的方法及装置，以解决现有技术中为 解决车牌出现拖尾现象而导致的夜间抓拍图像的整体画面噪声量明显提高，降低车牌号码 的辨识度的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
[0007] -种车牌拖尾优化曝光的方法，所述车牌拖尾优化曝光的方法，包括：
[0008] 检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工作模式，将摄像机的 快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第一增益上限 值，在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后 通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过 提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期 的图像亮度；
[0009] 检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工作模式，将摄像机的 快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第二增益上限 值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然 后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由暗变亮时，优先通过 降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期 的图像亮度。
[0010] 进一步地，所述检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工作模 式，将摄像机的快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置 为第一增益上限值，在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的 图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由亮变 暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增 益值来达到预期的图像亮度，包括：
[0011] 在环境光逐渐由亮变暗时，首先逐渐提升摄像机的快门时间至第一快门时间上限 值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将摄像机的增益值逐渐提升 至第一增益上限值来达到预期的图像亮度；
[0012] 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐降低至 摄像机的最小增益值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的 快门时间由第一快门时间上限值逐渐降低来达到预期的图像亮度。
[0013] 进一步地，所述检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工作模 式，将摄像机的快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置 为第二增益上限值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预 期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由暗 变亮时，优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快 门时间来达到预期的图像亮度，包括：
[0014] 在环境光逐渐由亮变暗时，首先将摄像机的快门时间由第一快门时间上限值逐渐 提升至第二快门时间上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将 摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐提升至第二增益上限值来达到预期的图像亮度；
[0015] 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第二增益上限值逐渐降低至 第一增益上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的快门 时间由第二快门时间上限值逐渐降低到第一快门时间上限值来达到预期的图像亮度。
[0016] 进一步地，所述第一快门时间上限值和第二快门时间上限值，通过如下方法计算 得到：
[0017] 根据摄像机的安装方案、摄像机参数值以及摄像机拍摄路段机动车的限速值计算 出摄像机的第一快门时间上限值为：
[0018]
[0019] 其中，Ti为摄像机的第一快门时间上限值，m为摄像机架设的高度，η为摄像机开始 抓拍时，摄像机镜头在地面的垂直投影位置与运动物体之间的距离，f为摄像机镜头到摄像 机感光器件的距离，V为运动物体的速度，采用摄像机拍摄路段机动车的限速值，a为摄像机 感光器件的单个像素尺寸，α为参数；
[0020] 根据?\的值确定摄像机的第二快门时间上限值Τ2，并使Τ2大于?\。
[0021] 进一步地，所述第一增益上限值和第二增益上限值，通过如下方法计算得到：
[0022] 根据摄像机抓拍图像的期望亮度值、环境光亮度阈值以及摄像机在白天的快门时 间上限值计算出摄像机在白天的最大增益值为：
[0023]
[0024] 其中，Xy为摄像机在白天的最大增益值，Isw为日间预期的图像亮度，1〇为环境光亮 度阈值，!^为摄像机预置的第一快门时间上限值，β为系数；
[0025] 根据夜间预期的图像亮度和图像质量要求确定摄像机的第二增益上限值Xs;
[0026] 取Xy和Xs中较小的那个值作为摄像机的第一增益上限值Xi，即：
[0027] Xi=min{Xy，XS} 〇
[0028] 本发明还提出了一种车牌拖尾优化曝光的装置，所述车牌拖尾优化曝光的装置， 包括：
[0029] 日间工作模块，用于检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工 作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值 设置为第一增益上限值，在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预 期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由 亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机 的增益值来达到预期的图像亮度；
[0030] 夜间工作模块，用于检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工 作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值 设置为第二增益上限值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达 到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度 由暗变亮时，优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机 的快门时间来达到预期的图像亮度。
[0031] 进一步地，所述日间工作模块检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作 在日间工作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增 益上限值设置为第一增益上限值，在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值 来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境 光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提 高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，执行如下操作：
[0032] 在环境光逐渐由亮变暗时，首先逐渐提升摄像机的快门时间至第一快门时间上限 值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将摄像机的增益值逐渐提升 至第一增益上限值来达到预期的图像亮度；
[0033] 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐降低至 摄像机的最小增益值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的 快门时间由第一快门时间上限值逐渐降低来达到预期的图像亮度。
[0034] 进一步地，所述夜间工作模块检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作 在夜间工作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增 益上限值设置为第二增益上限值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门 时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环 境光亮度由暗变亮时，优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降 低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，执行如下操作：
[0035] 在环境光逐渐由亮变暗时，首先将摄像机的快门时间由第一快门时间上限值逐渐 提升至第二快门时间上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将 摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐提升至第二增益上限值来达到预期的图像亮度；
[0036] 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第二增益上限值逐渐降低至 第一增益上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的快门 时间由第二快门时间上限值逐渐降低到第一快门时间上限值来达到预期的图像亮度。
[0037] 进一步地，所述第一快门时间上限值和第二快门时间上限值，通过如下方法计算 得到：
[0038]根据摄像机的安装方案、摄像机参数值以及摄像机拍摄路段机动车的限速值计算 出摄像机的第一快门时间上限值为：
[0039]
[0040] 其中，Ti为摄像机的第一快门时间上限值，m为摄像机架设的高度，η为摄像机开始 抓拍时，摄像机镜头在地面的垂直投影位置与运动物体之间的距离，f为摄像机镜头到摄像 机感光器件的距离，V为运动物体的速度，采用摄像机拍摄路段机动车的限速值，a为摄像机 感光器件的单个像素尺寸，α为参数；
[0041 ]根据?\的值确定摄像机的第二快门时间上限值Τ2,并使Τ2大于1\。
[0042] 进一步地，所述第一增益上限值和第二增益上限值，通过如下方法计算得到：
[0043] 根据摄像机抓拍图像的期望亮度值、环境光亮度阈值以及摄像机在白天的快门时 间上限值计算出摄像机在白天的最大增益值为：
[0044]
[0045] 其中，Xy为摄像机在白天的最大增益值，Isw为日间预期的图像亮度，Ιο为环境光亮 度阈值，!^为摄像机预置的第一快门时间上限值，β为系数；
[0046] 根据夜间预期的图像亮度和图像质量要求确定摄像机的第二增益上限值Xs;
[0047] 取Xy和Xs中较小的那个值作为摄像机的第一增益上限值Xi，即：
[0048] Xi=min{Xy，XS}。
[0049] 本发明提出了一种车牌拖尾优化曝光的方法及装置，根据不同的环境光亮度将摄 像机设定为日间工作模式或夜间工作模式，并在日间工作模式中对摄像机设置较小的摄像 机快门时间上限值和较小的摄像机增益上限值，在夜间工作模式中对摄像机设置较大的摄 像机快门时间上限值和较大的摄像机增益上限值，并根据摄像机在日间工作模式和夜间工 作模式中不同的快门时间上限值和增益上限值来优化摄像机的曝光方式，使摄像机抓拍图 像中车牌不会出现拖尾现象的同时提高了摄像机抓拍图像的质量，解决了现有技术中为解 决车牌出现拖尾现象而导致的夜间抓拍图像的整体画面噪声量明显提高，降低车牌号码的 辨识度的问题。
【附图说明】
[0050]图1为本发明车牌拖尾优化曝光的方法的流程图；
[0051 ]图2为本实施例摄像机抓拍运动物体的示意图；
[0052]图3为本发明车牌拖尾优化曝光的装置的结构图。
【具体实施方式】
[0053]下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成 对本发明的限定。
[0054]本实施例一种车牌拖尾优化曝光的方法，如图1所示，包括：
[0055] 检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工作模式，将摄像机的 快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第一增益上限 值，在环境光亮度由暗变亮时，优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后 通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过 提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期 的图像亮度。
[0056] 检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工作模式，将摄像机的 快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第二增益上限 值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然 后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由暗变亮时，优先通过 降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期 的图像亮度。
[0057] 摄像机的曝光量与环境壳度、摄像机的光圈大小、摄像机的快门时间以及摄像机 的增益成正比，当摄像机的快门时间及增益上限值设置完成后，随着环境亮度的逐渐降低， 摄像机将优先扩大光圈至最大值，然后再增大快门时间值快门上限值，最后提高增益至增 益上限值。由于快门时间过长导致的运动拖尾现象使物体的边缘模糊甚至难以分辨，因此 本实施例需要控制摄像机的快门时间来避免摄像机抓拍图像中车牌出现拖尾现象。
[0058] 由于白天光照较强，摄像机快门通常处于较低值，随着日落的到来，自然光强度逐 渐降低，摄像机镜头光圈首先完全打开以保证足够的光线进入，然后将摄像机的快门时间 逐渐提高到快门时间上限值，为防止摄像机抓拍图像中车牌出现拖尾现象，该快门时间上 限值需要被严格限制。
[0059] 摄像机抓拍图像中运动物体出现拖尾是由于运动物体所成的像在摄像机感光器 件上发生移动造成的，一般认为在摄像机曝光时间内运动物体所成的像在摄像机感光器件 上的移动距离大于摄像机感光器件的单个像素尺寸将产生明显拖尾。
[0060] 本实施例摄像机抓拍运动物体的示意图，如图2所示，根据成像几何关系可近似得 到如下公式：
[0061]
[0062]其中，m为摄像机架设的高度，摄像机安装方案确定后就能得到该值;η为摄像机开 始抓拍时，摄像机镜头在地面的垂直投影位置与运动物体(机动车)之间的距离，是根据摄 像机焦距人工设定的已知值;f为摄像机镜头到摄像机感光器件的距离，是一个已知值;cU、 d2分别为物体运动前后在摄像机的感光器件上成像的高度;V为运动物体的速度，采用摄像 机拍摄路段机动车的限速值;T为摄像机快门时间;α为参数，当 m、n、f、Cb、d2的单位为米，V的 单位为千米每小时，T的单位为微秒时，该参数值为2.78*10- 5。
[0063]当cU减山大于摄像机感光器件的单个像素尺寸a时，运动物体所成的像将产生明显 的拖尾，因此摄像机的快门时间T必须满足如下关系：
[0064]
[0065] 因此得到摄像机的快门时间上限值1\为：
[0066]
[0067] 其中a为摄像机感光器件的单个像素尺寸，该值为与摄像机型号相关的已知值。
[0068] 通过上述方法，本实施例计算出摄像机在白天的快门时间上限值!^，并将Ti设置为 摄像机预置的第一快门时间上限值。
[0069] 本实施例摄像机在夜间进行抓拍时，场景中的主要环境光为道路路灯补光，由于 路灯亮度较微弱且对于垂直放置的车牌补光效果很差，在这种环境中，车牌在摄像机的抓 拍图像中几乎不可见，因此摄像机在夜间进行抓拍时需要使用频闪灯进行补光。频闪灯对 摄像机抓拍的每帧图像的补光时间由频闪灯的脉宽决定，因此当摄像机在夜间进行抓拍， 并且摄像机的快门时间大于频闪灯的脉宽值时，抓拍图像中车牌在摄像机感光器件上的成 像时间可以看作是频闪灯的脉宽值，而不是摄像机的快门时间。本实施例利用上述特征，控 制频闪灯的脉宽值小于!^就可以实现摄像机在夜间抓拍图像中车牌不会出现明显拖尾，同 时提高摄像机在夜间的快门上限值T 2,以提高整个抓拍图像的质量。但是当快门时间过大 时，行驶中的汽车在路灯灯光补光下的部分区域将出现严重拖尾导致图像异常，因此本实 施例根据实际使用经验，设置摄像机在夜间的快门时间上限值^为^的二倍。
[0070] 通过上述方法，本实施例得到摄像机在夜间的快门时间上限值Τ2,并将1~2设置为摄 像机预置的第二快门时间上限值。
[0071] 摄像机增大曝光量的方式为先扩大光圈、再提高快门时间、最后提高增益，因为增 益引入的噪声信号对抓拍图像造成较为严重的污染，且增益越大噪声信号表现越严重，抓 拍图像的质量越差，因此必须控制摄像机的增益上限值。
[0072] 在白天，摄像机抓拍图像的亮度由环境光亮度及摄像机的曝光量决定，而摄像机 的曝光量由摄像机的快门时间、摄像机的增益值及摄像机的光圈值决定。为了简化描述，本 实施例将摄像机的光圈值设定为不影响摄像机镜头进光量的固定值，例如将摄像机镜头光 圈值设定为FI.0,即环境光能够100%通过摄像机镜头进入摄像机，计算摄像机的曝光量时 可以不考虑摄像机光圈值的影响，因此得到摄像机抓拍图像的亮度为：
[0073] IS = I*(T*U)
[0074] 其中，Is为摄像机抓拍图像的亮度，I为环境光亮度，放大倍数u = 为摄像 机的增益值。
[0075]根据上述公式，容易理解的是，摄像机抓拍图像的亮度与摄像机的增益值和快门 时间具有直接的关系。即在拍摄图像时，摄像机需要根据环境光亮度和预期的图像亮度来 调整摄像机的增益值和快门时间，使得拍摄的图像达到预期的图像亮度。
[0076] 通过上述公式可以得到摄像机的增益值X为：
[0077]
[0078] 其中β为与摄像机镜头光圈值和放大倍数有关的系数。
[0079] 如果要保持摄像机抓拍图像的亮度Is不变，当环境光亮度值逐渐变小，达到设定 的环境光亮度阈值1〇时，摄像机的快门时间将增大到!\，此时得到摄像机在白天的最大增益 值为：
[0080]
[0081 ]其中，Xy为摄像机在白天的最大增益值;1为日间预期的图像亮度，即摄像机抓拍 图像的期望亮度值，是相机软件版本内部固化参数，可以根据用户需求进行调节设定；1〇为 环境光亮度阈值，是根据环境情况预先设定的已知值，本实施例设定当环境光亮度值大于 1〇时为白天，当环境光亮度值小于1〇时为夜晚为摄像机预置的第一快门时间上限值;β为 系数。
[0082]由于夜间频闪灯对环境的补光主要集中在车辆捕获区域，而周围环境由于补光不 足，当摄像机增益过大时，将会呈现出较为明显的图像噪声，因此在夜间通常将摄像机的增 益值限制在某个固定值Xs附近波动，避免在过高增益下抓拍图像出现严重的噪声，同时保 证抓拍图像具有一定的亮度。本实施例根据夜间预期的图像亮度和图像质量要求确定1的 值，即是根据实际使用经验及用户的要求来确定X s的值，该值Xs即为摄像机在夜间的增益上 限值。
[0083]由于Xy可能大于Xs，为保证抓拍图像的整体质量，摄像机的增益值不宜大于X s，因 此得到摄像机在白天的增益上限值为：
[0084] Xi=min{Xy ,XS}
[0085] 其中，minXy，Xs}表示取Xy和X s中较小的那个值。
[0086] 通过上述方法，本实施例计算出摄像机在白天的增益上限值心和摄像机在夜间的 增益上限值Xs，并将心设置为摄像机预置的第一增益上限值，将X s设置为摄像机预置的第二 增益上限值。
[0087] 本实施例根据计算出的摄像机在白天的快门时间上限值Ti、摄像机在夜间的快门 时间上限值T2、摄像机在白天的增益上限值X4P摄像机在夜间的增益上限值X s来优化摄像 机的曝光方式，保证抓拍图像中的车牌不论是白天还是夜间都不会出现明显拖尾，并能提 高夜间抓拍图像的质量。
[0088] 为了便于描述，本实施例以定光圈镜头摄像机来说明如何优化摄像机的曝光方 式。
[0089] 本实施例环境光由亮变暗时，优化摄像机的曝光方式具体为：
[0090] 当环境光亮度值大于1〇,即在白天时，本实施例将摄像机设置为日间工作模式，并 设定摄像机的快门上限值为Ti，摄像机的增益阈值为Xi。
[0091] 随着环境光逐渐由亮变暗，例如傍晚时分，优选地，本实施例逐渐提高摄像机的快 门时间至!^，然后保持摄像机的快门时间为?\不变，逐渐提高摄像机的增益值至Xu
[0092] 当环境光逐渐由亮变暗时，本实施例还可以通过如下方法调整摄像机的快门时间 和增益值:先逐渐提高摄像机的快门时间至小于!^的某个值，例如Ti/2,然后保持摄像机的 快门时间不变，逐渐提高摄像机的增益值至小于乂:的某个值，例如心/2;当环境光继续变暗 时，再将摄像机的快门时间逐渐提高到!^，然后保持摄像机的快门时间为h不变，将摄像机 的增益值逐渐提高到Xu
[0093] 当环境光亮度值降低到小于1〇后，本实施例认为已经进入夜间，将摄像机设置为 夜间工作模式，并将摄像机快门时间上限值设定为Τ 2,将摄像机的增益上限值设定为Xs。
[0094] 随着环境光继续变暗，优选地，本实施例将摄像机快门时间由Ti逐渐提升到T2，然 后保持摄像机的快门时间为Τ 2不变，将摄像机的增益值逐渐提升到Xs。
[0095] 本实施例环境光由暗变亮时，优化摄像机的曝光方式具体为：
[0096] 当由夜晚进入黎明时，随着环境光逐渐变亮，优选地，本实施例将摄像机的增益值 由Xs逐渐降低到X:，然后保持摄像机的增益值为X:不变，将摄像机的快门时间由^逐渐降低 至 ijTu
[0097] 当环境光继续变亮至环境光亮度值大于Ιο后，本实施例认为已经由夜晚进入白 天，将摄像机设置为日间工作模式，并设定摄像机的快门上限值为Ti，设定摄像机的增益上 限值为Χι。
[0098] 随着环境光继续变亮，优选地，本实施例保持摄像机的快门时间为1^不变，将摄像 机增益值逐渐降为最小值，最后将摄像机的快门时间由h逐渐降低。
[0099] 通过上述方法，本实施例实现了对摄像机的曝光方式的优化。即分别在日间工作 模式和夜间工作模式下，在设定了第一快门时间上限值、第一增益上限值、以及第二快门时 间上限值、第二增益上限值的情况下，即达到了预期的图像亮度，又保证不发生拖尾现象。
[0100] 本实施例还提出了一种车牌拖尾优化曝光的装置，如图3所示，与上述方法对应， 所述车牌拖尾优化曝光的装置，包括：
[0101] 日间工作模块，用于检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工 作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值 设置为第一增益上限值，在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预 期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由 亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机 的增益值来达到预期的图像亮度；
[0102] 夜间工作模块，用于检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工 作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值 设置为第二增益上限值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达 到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度 由暗变亮时，优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机 的快门时间来达到预期的图像亮度。
[0103] 本实施例日间工作模块检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间 工作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限 值设置为第一增益上限值，在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到 预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度 由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像 机的增益值来达到预期的图像亮度，执行如下操作：
[0104] 在环境光逐渐由亮变暗时，首先逐渐提升摄像机的快门时间至第一快门时间上限 值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将摄像机的增益值逐渐提升 至第一增益上限值来达到预期的图像亮度；
[0105] 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐降低至 摄像机的最小增益值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的 快门时间由第一快门时间上限值逐渐降低来达到预期的图像亮度。
[0106] 本实施例夜间工作模块检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间 工作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限 值设置为第二增益上限值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来 达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮 度由暗变亮时，优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像 机的快门时间来达到预期的图像亮度，执行如下操作：
[0107] 在环境光逐渐由亮变暗时，首先将摄像机的快门时间由第一快门时间上限值逐渐 提升至第二快门时间上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将 摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐提升至第二增益上限值来达到预期的图像亮度；
[0108] 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第二增益上限值逐渐降低至 第一增益上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的快门 时间由第二快门时间上限值逐渐降低到第一快门时间上限值来达到预期的图像亮度。
[0109] 本实施例第一快门时间上限值和第二快门时间上限值，通过如下方法计算得到：
[0110] 根据摄像机的安装方案、摄像机参数值以及摄像机拍摄路段机动车的限速值计算 出摄像机的第一快门时间上限值为：
[0111]
[0112]其中，Ti为摄像机的第一快门时间上限值;m为摄像机架设的高度，摄像机安装方 案确定后就能得到该值;η为摄像机开始抓拍时，摄像机镜头在地面的垂直投影位置与运动 物体之间的距离，是根据摄像机焦距人工设定的已知值;f为摄像机镜头到摄像机感光器件 的距离，是一个已知值;V为运动物体的速度，采用摄像机拍摄路段机动车的限速值;a为摄 像机感光器件的单个像素尺寸，该值为与摄像机型号相关的已知值;α为参数；
[0113]根据?\的值确定摄像机的第二快门时间上限值Τ2，并使Τ2大于?\。
[0114] 本实施例第一增益上限值和第二增益上限值，通过如下方法计算得到：
[0115] 根据摄像机抓拍图像的期望亮度值、环境光亮度阈值以及摄像机在白天的快门时 间上限值计算出摄像机在白天的最大增益值为：
[0116]
[0117] 其中，Xy为摄像机在白天的最大增益值;1%为日间预期的图像亮度，是根据用户需 求预先设定的已知值;1〇为环境光亮度阈值，是根据环境情况预先设定的已知值，本实施例 设定当环境光亮度值大于1〇时为白天，当环境光亮度值小于1〇时为夜晚;!^为摄像机预置的 第一快门时间上限值;β为系数。
[0118] 根据夜间预期的图像亮度和图像质量要求确定摄像机的第二增益上限值Xs;
[0119] 取Xy和Xs中较小的那个值作为摄像机的第一增益上限值心，即：
[0120] Xi=min{Xy，XS} 〇
[0121] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精 神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变 形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种车牌拖尾优化曝光的方法，其特征在于，所述车牌拖尾优化曝光的方法，包括： 检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工作模式，将摄像机的快门 时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第一增益上限值， 在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过 降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高 摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图 像亮度； 检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工作模式，将摄像机的快门 时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第二增益上限值， 在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后 通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由暗变亮时，优先通过降 低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的 图像亮度。2. 根据权利要求1所述的车牌拖尾优化曝光的方法，其特征在于，所述检测环境光亮 度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为 第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第一增益上限值，在环境光亮度由暗 变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门 时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间 来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，包括： 在环境光逐渐由亮变暗时，首先逐渐提升摄像机的快门时间至第一快门时间上限值来 达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将摄像机的增益值逐渐提升至第 一增益上限值来达到预期的图像亮度； 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐降低至摄像 机的最小增益值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的快门 时间由第一快门时间上限值逐渐降低来达到预期的图像亮度。3. 根据权利要求1所述的车牌拖尾优化曝光的方法，其特征在于，所述检测环境光亮 度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工作模式，将摄像机的快门时间上限值设置为 第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第二增益上限值，在环境光亮度由亮 变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的 增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由暗变亮时，优先通过降低摄像机的增益值 来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，包括： 在环境光逐渐由亮变暗时，首先将摄像机的快门时间由第一快门时间上限值逐渐提升 至第二快门时间上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将摄像 机的增益值由第一增益上限值逐渐提升至第二增益上限值来达到预期的图像亮度； 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第二增益上限值逐渐降低至第一 增益上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的快门时间 由第二快门时间上限值逐渐降低到第一快门时间上限值来达到预期的图像亮度。4. 根据权利要求1所述的车牌拖尾优化曝光的方法，其特征在于，所述第一快门时间上 限值和第二快门时间上限值，通过如下方法计算得到： 根据摄像机的安装方案、摄像机参数值以及摄像机拍摄路段机动车的限速值计算出摄 像机的第一快门时间上限值为：其中，T1为摄像机的第一快门时间上限值，m为摄像机架设的高度，η为摄像机开始抓拍 时，摄像机镜头在地面的垂直投影位置与运动物体之间的距离，f为摄像机镜头到摄像机感 光器件的距离，V为运动物体的速度，采用摄像机拍摄路段机动车的限速值，a为摄像机感光 器件的单个像素尺寸， α为参数； 根据T1的值确定摄像机的第二快门时间上限值T2，并使T2大于T 1。5. 根据权利要求1所述的车牌拖尾优化曝光的方法，其特征在于，所述第一增益上限值 和第二增益上限值，通过如下方法计算得到： 根据摄像机抓拍图像的期望亮度值、环境光亮度阈值以及摄像机在白天的快门时间上 限值计算出摄像机在白天的最大增益值为：其中，Xy为摄像机在白天的最大增益值，Isw为日间预期的图像亮度，Io为环境光亮度阈 值，T1为摄像机预置的第一快门时间上限值，β为系数； 根据夜间预期的图像亮度和图像质量要求确定摄像机的第二增益上限值Xs; 取Xy和Xs中较小的那个值作为摄像机的第一增益上限值X1，即： Xi=min{Xy，Xs} 〇6. -种车牌拖尾优化曝光的装置，其特征在于，所述车牌拖尾优化曝光的装置，包括： 日间工作模块，用于检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工作模 式，将摄像机的快门时间上限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置 为第一增益上限值，在环境光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的 图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由亮变 暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增 益值来达到预期的图像亮度； 夜间工作模块，用于检测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工作模 式，将摄像机的快门时间上限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置 为第二增益上限值，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预 期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由暗 变亮时，优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快 门时间来达到预期的图像亮度。7. 根据权利要求6所述的车牌拖尾优化曝光的装置，其特征在于，所述日间工作模块检 测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在日间工作模式，将摄像机的快门时间上 限值设置为第一快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第一增益上限值，在环境 光亮度由暗变亮时优先通过降低摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄 像机的快门时间来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机 的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提高摄像机的增益值来达到预期的图像亮 度，执行如下操作： 在环境光逐渐由亮变暗时，首先逐渐提升摄像机的快门时间至第一快门时间上限值来 达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将摄像机的增益值逐渐提升至第 一增益上限值来达到预期的图像亮度； 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第一增益上限值逐渐降低至摄像 机的最小增益值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的快门 时间由第一快门时间上限值逐渐降低来达到预期的图像亮度。8. 根据权利要求6所述的车牌拖尾优化曝光的装置，其特征在于，所述夜间工作模块检 测环境光亮度，根据环境光亮度设定摄像机工作在夜间工作模式，将摄像机的快门时间上 限值设置为第二快门时间上限值，将摄像机的增益上限值设置为第二增益上限值，在环境 光亮度由亮变暗时，优先通过提高摄像机的快门时间来达到预期的图像亮度，然后通过提 高摄像机的增益值来达到预期的图像亮度，在环境光亮度由暗变亮时，优先通过降低摄像 机的增益值来达到预期的图像亮度，然后通过降低摄像机的快门时间来达到预期的图像亮 度，执行如下操作： 在环境光逐渐由亮变暗时，首先将摄像机的快门时间由第一快门时间上限值逐渐提升 至第二快门时间上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的快门时间不变，将摄像 机的增益值由第一增益上限值逐渐提升至第二增益上限值来达到预期的图像亮度； 在环境光逐渐由暗变亮时，首先将摄像机的增益值由第二增益上限值逐渐降低至第一 增益上限值来达到预期的图像亮度，然后保持摄像机的增益值不变，将摄像机的快门时间 由第二快门时间上限值逐渐降低到第一快门时间上限值来达到预期的图像亮度。9. 根据权利要求6所述的车牌拖尾优化曝光的装置，其特征在于，所述第一快门时间上 限值和第二快门时间上限值，通过如下方法计算得到： 根据摄像机的安装方案、摄像机参数值以及摄像机拍摄路段机动车的限速值计算出摄 像机的第一快门时间上限值为：其中，T1为摄像机的第一快门时间上限值，m为摄像机架设的高度，η为摄像机开始抓拍 时，摄像机镜头在地面的垂直投影位置与运动物体之间的距离，f为摄像机镜头到摄像机感 光器件的距离，V为运动物体的速度，采用摄像机拍摄路段机动车的限速值，a为摄像机感光 器件的单个像素尺寸， α为参数； 根据T1的值确定摄像机的第二快门时间上限值T2，并使T2大于T 1。10. 根据权利要求6所述的车牌拖尾优化曝光的装置，其特征在于，所述第一增益上限 值和第二增益上限值，通过如下方法计算得到： 根据摄像机抓拍图像的期望亮度值、环境光亮度阈值以及摄像机在白天的快门时间上 限值计算出摄像机在白天的最大增益值为：其中，Xy为摄像机在白天的最大增益值；Isw为日间预期的图像亮度，Io为环境光亮度阈 值，T1为摄像机预置的第一快门时间上限值，β为系数； 根据夜间预期的图像亮度和图像质量要求确定摄像机的第二增益上限值Xs; 取Xy和Xs中较小的那个值作为摄像机的第一增益上限值X1，即： Xi=min{Xy，Xs} 〇
【文档编号】H04N5/235GK105933610SQ201610405476
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】刘效国, 谢江磊
【申请人】浙江宇视科技有限公司