专利名称：一种补光控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频监控技术，尤其涉及一种监控摄像机的补光控制方法及装置。
背景技术：
目前，摄像机带补光的设计方案在监控领域的应用越来越广泛。带补光摄像机可以在夜晚或其他低照度情况下有效增强监控画面图像质量。针对摄像机监控距离的不同， 一般需要采用不同角度的补光灯与摄像机配合，以实现对不同监控距离的覆盖。目前在补光联动的实现上有两种方式。
第一种方案是采用机芯倍率与补光灯角度的联动方式。该方案采用不同的机芯倍率下开启不同角度的补光灯来实现，其主要原理是确保机芯视场角与补光灯角度互相匹配，避免差异过大导致的手电筒效应或补光不足问题。这种方案存在明显的缺陷补光灯控制无法根据被监控物体的实际情况做相应调节。第二种方案是根据图像亮度来实现联通， 其原理是自动调节补光灯工作电流。根据图像亮度处理算法，判断当前图像的亮度，适当调节补光灯工作电流，避免过曝和图像过暗的问题。这种方案的问题是调节补光灯工作电流只是调节整体画面的亮度，无法改善局部监控画面的补光效果。发明内容
有鉴于此，本发明提供一种补光控制装置，应用于监控摄像机上，其中该监控摄像机至少包括一个主用补光灯，该装置包括移动检测模块、图像处理模块、计算匹配模块以及补光控制模块，其中
移动检测模块，用于检测监控画面中的移动物体，当检测到移动物体时通知图像处理模块进行处理；
图像处理模块，用于确定移动物体在监控画面的占据参数；
计算匹配模块，用于根据所述占据参数以及摄像机视场参数计算出理想补光角度，并根据理想补光角度确定并输出补光调整命令；
补光控制模块，用于根据补光调整命令对至少一个主用补光灯进行控制以实现对移动物体的补光。
本发明检测移动物体，然后为移动物体计算出理想补光角度，据此对主用补光灯进行调整从而实现非常有针对性的补光方案，补光效率相对于现有技术而言有了极大的提闻。
图I是本发明一种实施方式中补光控制装置的逻辑结构图。
图2是一种相对移动物体补光灯角度过大的示意图。
图3是一种相对移动物体补光灯角度过小的示意图。
图4是一种相对移动物体补光灯角度适中的示意图。
图5是本发明一种实施方式中确定Hmax参数的示意图。
图6是本发明一种实施方式中确定Wmax参数的示意图。
图7是本发明一种确定占据半径P的示意图。
图8是本发明一种确定理想补光角度的示意图。
具体实施方式
本发明提供更加智能的补光方案来弥补现有技术中摄像机补光所存在的问题。请参考图1，在一种优选的实施方案中，本发明提供一种补光控制装置，该装置包括照度检测模块、移动检测模块、图像处理模块、计算匹配模块以及补光控制模块。该装置应用在摄像机上，可以通过软件来实现，也可以通过可编程的逻辑器件来实现，甚至可以通过专用的硬件来实现。该装置运行在摄像机内部执行如下的处理流程。
步骤101，照度检测模块用于检测摄像机当前环境是否为低照度环境，如果是则通知补光控制模块开启辅助补光灯；
步骤102，移动检测模块检测监控画面中的移动物体，当检测到移动物体时通知图像处理模块进行处理；
步骤103，图像处理模块确定移动物体在监控画面中的占据参数并输出；
步骤104，计算匹配模块根据步骤103输出的占据参数以及摄像机视场参数计算出理想补光角度，并根据理想补光角度确定并输出补光调整命令；
步骤105，补光控制模块根据补光调整命令对至少一个主用补光灯进行控制以实现对移动物体的补光。
步骤106，曝光检测模块定期检测移动物体的曝光质量，并在曝光质量不符合预定标准时输出补光调整命令给所述补光控制模块。
本申请发明人通过研究发现带补光灯的摄像机在低照度情况下，补光效果需要补光灯角度与监控物体进行很好地配合才能达到高质量的补光效果，这是因为很多应用中， 监控应用最关注的就是被监控的移动物体。请参考图2，当补光灯角度很大，被监控物体在整个监控画面中所占比例很小时，此时所能达到被监控物体的补光能量就很小，此时补光效果就比较暗。相反的情况请参考图3，当补光灯角度很小，被监控物体在整个监控画面中所占比例很大或已超出监控视角时，所能达到被监控物体的补光就很强，此时就会造成监控画面中被监控物体的过曝问题或者局部过曝的问题。请参考图4，只有补光灯角度与被监控物体高度和距离的配合才能达到比较好的补光效果。
在一般情况下，当摄像机处于低照度环境下的时候，摄像机系统的照度检测模块可以检测到摄像机当前是否处于低照度环境中，如果是进入低照度环境则通知补光控制模块开启辅助补光灯。辅助补光灯在本发明中的主要作用是为了保持监控画面具有较好的可识别性。在本发明中，如果使用辅助补光灯通常可以采用较低功耗或者成本较低的补光灯， 其补光角度通常都大于等于任何一个主用补光灯，因为其仅仅是辅助补光的作用。当然辅助补光灯并不是在所有场景中都是必须的，有些应用场景中，可能随时都有日光或者灯光， 比如酒店大堂这样的应用场合等。
如前所述，移动物体作为被监控物体是监控应用中关心的重点。当移动物体出现在画面中时，移动检测模块可以基于各种成熟的算法检测到该移动物体并且至少可以获得其轮廓信息，移动物体的检测和识别的具体实现可以参考各种现有技术来实施。一旦移动物体被检测到，此时其就成为本发明中补光的关注重点。以下通过较佳的实例介绍本发明是如何实现图4那样理想补光效果的。
请参考图4-图6的示意，假设被监控物体是一个人体。首先，图像处理模块确定被监控的移动物体两端在监控画面垂直方向距离中心点的垂直距离(也就是纵向距离，可以像素为单位进行计算)，即图4中的hi以及h2，取hi以及h2最大值Hmax=max(hl、h2)， 图4中的h代表监控画面一半的高度，即有效行数的1/2。其次，图像处理模块确定被监控移动物体两端在监控画面水平方向距离中心点的水平距离，即图6中的wl以及《2，取wl以及w2最大值Wmax=max(wl、w2),图6中的w代表监控画面一半的宽度，即每行中有效像素的1/2。最后，以Hmax以及Wmax作为直角三角形的两个直角边，根据勾股定理计算出斜边 P,即P的平方等于Hmax的平方与Wmax的平方之和。请参考图7，以画面中心为圆心，P为半径作圆，该圆形所占据的区域可以基本完整地将移动物体包围在其中，以此圆形作为较佳的补光区域(或称为补光圆)，可以实现良好的补光效果，至少确保补光能量不至于浪费， 也可以避免物体局部有曝光。在本实施方式中，P就是所述占据参数，在本实施方式中称为占据半径，P的计算方法有很多，未必一定要使用上述方法，也可以使用其他算法，只要计算出来的P值不会导致补光圆的边缘与移动物体边缘之间有非常的大间隙即可。举例来说， 可以使用最简单的算法P=Hmax+Wmax,通常需要满足PP的平方等于Hmax的平方与Wmax的平方之和。
在本实施方式中P是所述占据参数，计算匹配模块可以根据P以及摄像机视角参数计算出理想补光角度a。摄像机有两个方向的视角，采用哪个视角均可。请参考图8，以垂直方向的视角为例，摄像机的视场参数包括垂直视角参数b以及垂直长度参数(比如h)， 根据三角函数相关定理可以得知Tg (b/2) /Tg (a/2) =h/P,由于b、h以及P都已经获取到，因此可以计算出a。同样的道理，如果使用纵向视角以及纵向上的长度参数同样可以计算出所述理想补光角度。需要说明的是，由于移动物体可能会在画面中不断移动，因此图像处理模块以及计算匹配模块都可以周期性地执行相应处理来实现周期性的输出，最终实现周期性的调整。
计算匹配模块在确定理想补光角度之后需要确定如何对补光灯进行调整，也就是要输出补光调整命令。补光调整命令是一个广泛的定义，其将因补光灯的类型和数量不同而有所不同。假如主用补光灯的补光角度是可变的，那么输出的补光调整命令是增大或者缩小补光角度以使得调整后的补光灯的补光角度等于或者最接近于理想补光角度。考虑到目前角度可变的补光灯成本还较高且可选的产品也比较少，在另一种实施方式中可以选择多个固定补光角度的主用补光灯。此时补光调整命令可以是开启补光角度与理想补光角度最接近的主用补光灯，或者开启补光角度与理想角度最接近且补光角度大于理想补光角度的主用补光灯，或者是开启补光角度与理想补光角度最接近以及角度差在20%以内的任意一个主用补光灯。由此可见，在本实施方式中，补光调整命令的生成可以依据开发人员预设的规则来生成，这个预设的规则可以根据实际应用的需要进行各种变化。补光控制模块在收到补光调整命令之后生成相应的驱动命令来控制主用补光灯。补光控制模块通常是一个或者多个驱动程序来实现，其通常匹配于受控的主用补光灯以及辅助补光灯。
事实上，以上实施方式中，可以得到一个与理想补光很接近的补光调整方案。然而有些情况下，开启主用补光灯之后仍然可能需要进一步调整。比如说，主用补光灯开启之后可能会造成被监控物体出现过曝的问题，因为有些时候辅助补光灯与主用补光灯之间补光效果之和可能过大，而且还有可能外界光线出现了一定的增强。因此本发明中，曝光检测模块定期检测移动物体的曝光质量，如果发现过曝则可以输出降低补光输出的补光调整命令，如果发现曝光不足，则可以相应输出提高补光输出的补光调整命令。每次提高或者降低都可以按照一定步长进行，也可以按照预设算法估算出降低和提高的调整值。
本发明检测移动物体，然后为移动物体计算出理想补光角度，据此对主用补光灯进行调整从而实现非常有针对性的补光方案，而优选的方式中，又可以通过曝光检测来对补光进行微调整，使得补光效率相对于现有技术而言有了极大的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种补光控制装置，应用于监控摄像机上，其中该监控摄像机至少包括一个主用补光灯，该装置包括移动检测模块、图像处理模块、计算匹配模块以及补光控制模块，其特征在于移动检测模块，用于检测监控画面中的移动物体，当检测到移动物体时通知图像处理模块进行处理；图像处理模块，用于确定移动物体在监控画面的占据参数；计算匹配模块，用于根据所述占据参数以及摄像机视场参数计算出理想补光角度，并根据理想补光角度确定并输出补光调整命令；补光控制模块，用于根据补光调整命令对至少一个主用补光灯进行控制以实现对移动物体的补光。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于该摄像机还包括辅助补光灯，其中辅助补光灯的补光角度不小于任何一个主用补光灯的补光角度；该装置还包括照度检测模块，用于检测摄像机当前环境是否为低照度环境，如果是则输出开启辅助补光灯的补光调整命令，补光控制模块根据该补光调整命令开启辅助补光灯。
3.如权利要求I所述的装置，其特征在于所述主用补光灯为补光角度可变的补光灯， 所述计算匹配模块输出的补光调整命令为扩大或缩小主用补光灯的补光角度。
4.如权利要求I所述的装置，其特征在于，该监控摄像机至少包括两个补光角度固定的主用补光灯，所述计算匹配单元用于根据理想补光角度使用预设的规则确定需要开启的主用补光灯，所述补光调整命令为开启所述需要开启的主用补光灯。
5.如权利要求I所述的装置，其特征在于所述图像处理单元定期输出所述占据参数， 所述计算匹配单元相应定期输出补光调整命令。
6.如权利要求I所述的装置，其特征在于所述摄像机视场参数包括视角参数以及该视角上的长度参数，所述计算匹配单元使用三角算法计算出所述理想补光角度。
7.如权利要求I所述的装置，其特征在于所述占据参数为占据半径P，所述占据半径 P，P的平方大于等于Hmax平方与Wmax平方之和，其中Hmax为移动物体两端在监控画面垂直方向距离中心点的最远的垂直距离，Wmax为移动物体两端在监控画面水平方向距离中心点的最远的水平距离。
8.如权利要求I所述的装置，其特征在于该装置还包括曝光检测模块，用于定期检测移动物体的曝光质量，并在曝光质量不符合预定标准时输出调整补光输出的补光调整命令给所述补光控制模块。
全文摘要
本发明提供一种补光控制装置，应用于监控摄像机上，其中该监控摄像机至少包括一个主用补光灯，该装置包括移动检测模块，用于检测监控画面中的移动物体，当检测到移动物体时通知图像处理模块进行处理；图像处理模块，用于确定移动物体在监控画面的占据参数；计算匹配模块，用于根据所述占据参数以及摄像机视场参数计算出理想补光角度，并根据理想补光角度确定并输出补光调整命令；补光控制模块，用于根据补光调整命令对至少一个主用补光灯进行控制以实现对移动物体的补光。本发明检测移动物体，然后为移动物体计算出理想补光角度，据此实现非常有针对性的补光方案，补光效率相对于现有技术而言有了极大的提高。
文档编号H04N7/18GK102984510SQ20121057044
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者李海涛, 孙一飞 申请人:浙江宇视科技有限公司