申请/专利权人：浙江芯劢微电子股份有限公司

申请日：2018-05-10

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN108377340B

主分类号：H04N23/88

分类号：H04N23/88;H04N23/73;H04N23/76;H04N23/667

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.06.07#著录事项变更;2018.08.31#实质审查的生效;2018.08.07#公开

摘要：本发明提出一种基于RGB‑IR传感器日夜模式自动切换方法及装置，包括RGB‑IR传感器、双通滤光片、镜头以及红外灯,通过获取RGB‑IR传感器的增益及曝光时间，分块统计Bayer数据的RGB及IR各颜色分量均值；根据获取的增益及曝光时间确定曝光参数P1，基于统计RGB各分量均值计算图像平均饱和度S1；若P1TP1S1TS1则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯；根据获取的增益及曝光时间确定曝光参数P2，基于统计的RGB各分量的均值计算图像的平均饱和度S2；若P2TP2S2TS2则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯。本发明能提高日夜切换阀值的准确性，减少日夜切换模式的误判断及红外灯来回切换问题，节约硬件成本，大幅提高系统稳定性和可靠性。

主权项：1.一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，包括以下步骤：1获取RGB-IR传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB及IR各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B及IR分量的平均值；2根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数P1，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S1；3判断当前曝光参数P1是否大于阈值参数TP1，且红外强度S1是否大于红外阈值参数TS1，若P1TP1S1TS1则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1；4根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数P2，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S2；5判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2，且红外强度S2是否小于红外阈值参数TS2，若P2TP2S2TS2则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1。

全文数据：一种基于RGB-1R传感器日夜模式自动切换方法及装置技术领域[0001]本发明属于图像与视频处理技术领域，具体涉及一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换方法及装置。背景技术[0002]安防监控为了实现24小时监控录像，但是在自然界存在着各种波长的光线，人眼识别光线的波长范围在320nm-760nm之间，超过320nm-760nm的光线人眼就无法见到，比如红外光、紫外线等摄像机的成像元器件CCD或CMOS可以看到绝大部分波长的光线，由于各种光线的参与，摄像机所还原出的颜色与肉眼所见在色彩上存在偏差。[0003]为尽力解决色偏问题，目前业内广泛采用的一种方法是在摄像机镜头组里内置一组双滤光片切换器。双滤光片切换器依靠光线的变化来切换滤光片，在光线强的环境里，自动开启红外截止滤光片，通过光学滤镜从入射光中过滤掉红外光;在光线弱的环境里，自动移开红外截止滤光片，利用RGB通道对红外光的响应提升图像传感器的低光效果，从而实现白天和黑夜监控方式的切换。这种方法能够很好地实现多波段成像，但是内置的机械式的双滤光片切换器不但会增加摄像机的体积和成本，而且随着使用次数的增加，摄像机的稳定性和可靠性也会逐渐变差。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换方法及装置，去掉双滤光片切换器，利用RGB-IR图像传感器分别获取RGB及IR图像，节约硬件成本，减小摄像机体积，同时也大幅提尚系统稳定性和可靠性。[0005]为了解决现有技术不足，本发明提出一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换方法，包括以下步骤：[0006]1获取RGB-IR传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB及IR各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B及IR分量的平均值；[0007]2根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Pl，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度Sl;[0008]3判断当前曝光参数Pl是否大于阈值参数TPl，且红外强度是否大于红外阈值参数TSI，若PITP1Siyrsi则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1;[0009]4根据骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Ρ2,基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S2;[0010]5判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2,且红外强度是否小于红外阈值参数TS2，若P2〈TP2S2〈TS2则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1。[0011]作为一种优选方法，步骤2增益及曝光时间曝光时间确定曝光参数Pl用增益和曝光时间的乘积表示。[0012]作为一种优选方法，步骤2提到红外强度Sl用IR分量的平均值与R、G、B分量的平均值的加权值相除表示，计算公式如下：兹跟讲+2巧十δ,簌、_及舉分别为R、G、B及IR分量的平均值。[0013]作为一种优选方法，步骤2提到曝光参数Pl和红外强度参数Sl以及步骤4提到曝光参数P2和红外强度参数S2,都是通过实时计算每一帧图像获得。[0014]本发明还提出一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换装置，包括RGB-IR传感器、双通滤光片、镜头以及红外灯，其中，[0015]1获取RGB-IR传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB及IR各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B及IR分量的平均值；[0016]2根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Pl，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度Sl;[0017]3判断当前曝光参数Pl是否大于阈值参数TPl，且红外强度是否大于红外阈值参数TSI，若PITP1Siyrsi则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1;[0018]4根据骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Ρ2,基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S2;[0019]5判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2,且红外强度是否小于红外阈值参数TS2，若P2〈TP2S2〈TS2则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1。[0020]作为一种优选方式，RGB-IR传感器由柔性线路板和图像传感器组成。[0021]作为一种优选方式，图像传感器直接固定在柔性线路板表面，柔性线路板与核心主板通过金手指进行信号连接。[0022]作为一种优选方式，镜头、滤光片以及传感器组件从上往下依次通过热熔胶固定，采用这种封装工艺使得装置结构性更加稳定，减少与核心板之间连接时因为其他原因导致的虚焦、脏污的现象，可以做到与不同的核心板子搭配，减少库存风险，适应大规模标准化生产需要。[0023]作为一种优选方式，双通滤光片，只让可见光及波长为850nm或950nm红外光通过。[0024]本发明与现有技术相比有益效果:本发明提高日夜模式切换阀值的准确性，提高了监控的质量，减少日夜模式切换误判以及红外灯开关不断切换问题;去掉光敏电阻和仅使用一片双通滤光片代替日夜切换所需的双滤光片切换器，不仅节约硬件成本，减小摄像机体积，同时也大幅提高系统稳定性和可靠性;提升了兼容性，适应大规模生产需要，提高结构稳定性和竞争性。附图说明[0025]图1是本发明方法流程图。[0026]图2是本发明装置构成示意图。[0027]图3是本发明RGB-IR图像数据排列格式示意图图。[0028]图4是本发明一种典型的RGB-IR图像传感器的量化响应曲线图。[0029]图5是本发明装置合封示意图。[0030]图6是本发明日夜模式切换曝光参数及红外强度参数示意图。具体实施方式[0031]下面对本发明的实施例作进一步的说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。[0032]如图1所示，本发明提供一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换方法实施例，具体包括以下步骤：[0033]1获取RGB-IR传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB及IR各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B及IR分量的平均值；[0034]2根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Pl，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度Sl;[0035]3判断当前曝光参数Pl是否大于阈值参数TPl，且红外强度是否大于红外阈值参数TSI，若PITP1Siyrsi则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1;[0036]4根据骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Ρ2,基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S2;[0037]5判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2,且红外强度是否小于红外阈值参数TS2，若P2〈TP2S2〈TS2则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1。[0038]需要进一步指出，曝光参数P用增益和曝光时间的乘积表示。红外强度S可用IR的平均值与R、G、B分量的平均值加权值相除表示，其计算公式为：S=+2*1+1，民纖分别为R、G、B及IR分量的平均值。曝光参数P和红外强度参数S，是每一帧图像均需要进行计算，实时更新。曝光阈值参数TPl、TP2，红外强度阈值参数TSl、TS2，需要根据经验参数TP，TS进行设置，TP可用曝光时间乘以增益表示，TS则可采用红外可见光表示，也可根据测算参数进行配置，本实施例，测算参数采用如下参数:ΤΡ1=4*125,其中，4为4倍增益，125为曝光时间，ΤΡ2=3*125,其中，3为3倍增益，125为曝光时间，TSl=0.125TS2=0.25。所述阈值参数，包括曝光阈值参数TPl、ΤΡ2，红外强度阈值参数TSl、TS2，还可根据实际应用场景进行统计并实时更新。[0039]如图2所示，本发明还提供一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换装置实施例，包括RGB-IR传感器、双通滤光片、镜头以及红外灯，其中，[0040]1获取RGB-IR传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB及IR各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B及IR分量的平均值；[0041]2根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Pl，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度Sl;[0042]3判断当前曝光参数Pl是否大于阈值参数TPl，且红外强度是否大于红外阈值参数TSI，若PITP1Siyrsi则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1;[0043]4根据骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Ρ2,基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S2;[0044]5判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2,且红外强度是否小于红外阈值参数TS2，若P2〈TP2S2〈TS2则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1。[0045]基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换装置实施例具体实施过程如下：[0046]如图3所示，一种典型的RGB-IR滤镜排列方式，RGB-IR是一种图像传感器的色彩滤波阵列，其与图像传感器普遍使用的Bayer型格式相比，RGB-IR将Bayer型格式中的部分绿色滤镜替换为红外滤镜。RGB-IR型格式的图像传感器相对于Bayer型格式图像传感器的优点是可同时感应可见光和红外光。[0047]如图4所示，一种典型的RGB-IR图像传感器的量化响应曲线。由于追求低光效果及图像传感器制造工艺等原因，RGB通道在感应可见光波长400〜650nm，同时还会感应波长850nm或者950nm红外光，同理，IR通道在感应红外光的同时也会感应可见光。因此，利用RGB-IR传感器的IR通道对红外光的感应，进而计算红外强度，即可实现摄像机的自动日夜模式切换。[0048]本发明装置只需要获取图像传感器的增益及曝光时间，将两个参数相乘来确定曝光参数，同时统计Bayer数据的RGB及IR各分量的均值，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度，红外强度可用IR的平均值与R、G、B分量的平均值的加权值相除表示，然后将曝光参数和曝光阈值参数对比，红外强度和强度阈值参数对比，根据对比的结果来进行日夜模式的切换，不需要对图像数据做较复杂的运算处理，其使用图像算法代替利用硬件进行切换，不仅可以节省硬件成本，同时也可大大提高日夜切换阀值的准确性，减少日夜切换模式的误判断及红外灯来回切换等问题。在滤光片的选择上只选择一块双通滤光片，相比现有技术的两块滤光片，而且需要电机及驱动电路，在成本上有了很大的优势。[0049]本发明装置是由镜头，RGB-IR图像传感器、双通滤波片以及红外灯组成的，并且用合封技术封装成装置，图5是为合封后RGB-IR图像传感器模组示意图。[0050]需要进一步说明的是，日夜模式切换中的日模式，即为彩色模式，关闭红外灯，使用双通滤光片，颜色校正时，需去除红外分量，主要用于白天，图像噪声小；夜模式，即为黑白模式，开启红外灯，使用双通滤光片，不需要去除红外分量，主要用于晚上或低照度环境，图像噪声大。而日夜模式切换时所需的滤光片，其为双通滤光片，其只可让可见光及波长为850nm或950nm红外光通过。实际应用时，根据日夜模式的需求，去除或保留RGB颜色分量中的IR分量。曝光参数P和红外强度参数S，是每一帧图像均需要进行计算，实时更新。曝光阈值参数TP1、TP2,红外强度阈值参数TS1、TS2,需要根据经验参数进行设置，也可根据测算参数进行配置，还可根据实际应用场景进行统计，并实时更新。日夜模式自动切换两个模式切换之间相对独立，可同时进行判断实现，减小判断实现，提高效率。其中，切换功能则是由算法精确控制进行切换，不需要光敏电阻部件感应，且不需要使用双滤光片切换器进行滤光片切换。[0051]需要进一步说明的是，RGB-IR传感器由柔性线路板和图像传感器组成，图像传感器直接固定在柔性线路板表面，柔性线路板与核心主板通过金手指进行信号连接。镜头、滤光片以及传感器组件从上往下依次通过热熔胶固定，采用这种封装工艺使得装置结构性更加稳定，减少与核心板之间连接时因为其他原因导致的虚焦、脏污的现象，可以做到与不同的核心板子搭配，减少库存风险，适应大规模标准化生产需要。[0052]如图6所示，图中exp曲线为曝光参数，stren曲线为红外强度。白天到晚上:曝光参数Pl增大至阈值TPl，且红外强度大于TSl，可切换到夜模式，此切换过程中，因为红外灯的补光，增曝光参数Pl先减小，再逐渐增大，红外强度S相比模式切换前则变化较大，且明显大于TS。[0053]晚上到白天：曝光参数P2减小至阈值TP2，且红外强度小于TS2，可切换到日模式，此切换过程中，因为关闭了红外灯的补光，增曝光参数P2先增大，再逐渐减小，红外强度S相比模式切换前则变化较大，且明显小于TS。[0054]由于日夜模式切换前后红外强度变化量AS有明显变化，故使用该方法进行日夜模式切换不会出现红外灯闪烁的震荡现象。[0055]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换方法，其特征在于，包括以下步骤：1获取RGB-IR传感器的增益及曝光时间，同时分块统计Bayer数据的RGB及IR各颜色分量的均值，输出各颜色分量R、G、B及IR分量的平均值；2根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数Pl，基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度SI;3判断当前曝光参数Pl是否大于阈值参数TPl，且红外强度是否大于红外阈值参数TSl，若PITP1SITS1则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1;4根据步骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数P2,基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S2;5判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2,且红外强度是否小于红外阈值参数TS2，若P2TP1SITS1则日模式切换为夜模式，同时开启红外灯，否则进入步骤1;4根据骤1得到的增益及曝光时间确定曝光参数P2,基于统计的RGB及IR各分量的均值计算图像的红外强度S2;5判断当前曝光参数P2是否小于阈值参数TP2,且红外强度是否小于红外阈值参数TS2，若P2TP2S2TS2则夜模式切换为日模式，并关闭红外灯，否则进入步骤1。6.如权利要求5所述的基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换装置，其特征在于，所述RGB-IR传感器由柔性线路板和图像传感器组成。7.如权利要求6所述的基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换装置，其特征在于，所述图像传感器直接固定在柔性线路板表面，柔性线路板与核心主板通过金手指进行信号连接。8.如权利要求5或6或7所述的基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换装置，其特征在于，所述镜头、滤光片以及传感器组件从上往下依次通过热熔胶固定。9.如权利要求5所述的基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换装置，其特征在于，所述双通滤光片，只让可见光及波长为850nm或950nm红外光通过。

百度查询： 浙江芯劢微电子股份有限公司 一种基于RGB-IR传感器日夜模式自动切换方法及装置

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD