一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統，包括高清數字相機、嵌入式系統圖像處理單元和計算機，所述高清數字相機與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行處理，本方案能夠在獲取的視頻及圖像中對交通紅燈產生的紅色光暈進行區域檢測并有效減弱甚至濾除，提高了監控領域的圖像質量，為后續信號燈狀態判斷等方法做好圖像的預處理。
【專利說明】
一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及智能交通視頻監控領域的圖像識別與圖像處理技術，尤其涉及一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統。
【背景技術】
[0002]在視頻監控領域，高清數字攝像機的應用越來越廣泛，高清數字攝像機的圖像質量也變得越來越重要。由于傳感器、鏡頭等影響，當監控場景中的信號燈亮起時，燈的周圍會散射出一圈與信號燈顏色相近的光線，成像在圖像中便形成了光暈，比如當信號燈中的紅燈亮起時，紅燈的周圍會出現一圈紅色像素，這些光暈會掩蓋信號燈周圍的信息，更惡劣的情況還會使信號燈的形狀變得模糊不清。交通信號燈產生的光暈現象，如果能得到抑制或者完全去除，不僅能有效提升圖像質量，而且能有助于信號燈狀態的判斷等后續的圖像處理算法。
[0003]信號燈在不同曝光程度下呈現的光暈大小也不同，當曝光較小時，信號燈周圍的光暈會不存在或者很小，當曝光慢慢增大時，光暈也隨著變大，當曝光很大時，信號燈周圍本身可能因為過爆而呈現出白色，而周圍則全是光暈。所以導致光暈大小不同的外在因素主要是相機的曝光大小，曝光越大，光暈也會越大。曝光程度的不同將會使紅燈呈現出不同的狀態，常分為正常過曝、中度過曝、嚴重過曝三種情況。正常情況紅燈狀態表現為紅燈區域為紅色，有微弱光暈現象，此微弱光暈允許不去除；中度過曝主要表現為紅燈區域紅色偏黃，其分為兩種情況:情況一為紅燈區域紅黃相間，外部邊緣有微弱紅色光暈，此時要求紅燈區域內紅色不能當做光暈進行誤去除，邊緣微弱光暈允許不去除;情況二為紅燈區域為全黃，外部邊緣有較強紅色光暈，為不影響后期紅燈涂紅效果，此時光暈必須減弱甚至完全去除。嚴重過曝主要表現為紅燈區域發白，邊緣有較強紅色光暈，此時紅色光暈需要完全去除。但現階段的技術并未很好的利用過曝程度的不同來進行交通紅燈光暈的有效減弱甚至去除。
【實用新型內容】
[0004]針對上述技術缺陷，本實用新型提出一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統以及方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下:
[0006]—種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統，包括高清數字相機、嵌入式系統圖像處理單元和計算機，所述高清數字相機與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行處理。
[0007]進一步的，所述高清數字相機和交通信號燈分別設置在交通道路口的兩端支架上，且水平方向同一直線。
[0008]進一步的，當交通信號燈紅燈點亮時，計算機控制高清數字相機進行拍攝，并通過嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行減弱或者去除，并將處理后的圖像在計算機上顯示，或通過打印設備進行打印輸出。
[0009]進一步的，所述嵌入式系統圖像處理單元為FPGA圖像處理單元。
[0010]一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈方法，包括如下步驟:
[0011]11)在高清數字攝像機拍攝獲得的圖像上進行光暈區域的繪制，設置為感興趣區域；
[0012]12)通過直方圖統計方法在該感興趣區域內對紅色、黃色以及白色像素點進行統計，根據紅黃白三色像素點數量的比例關系進行曝光程度的區分；
[0013]13)根據步驟12)得到的曝光程度進行減光暈強度值Sr設置；
[0014]14)對有效像素的鎖定，根據HSV顏色空間的特性只要滿足H分量在0~30與300~360之間均為紅色，在此區間內的紅色像素即為減光暈區域內的有效像素；
[0015]15)找到滿足條件的紅色像素后在RGB顏色空間內進行光暈的去除。
[0016]進一步，步驟12)中對曝光程度的區分的步驟包括:當紅色像素數大于總像素數百分之八十，且黃色像素數小于總像素數百分之十時，判定為正常過曝；當紅色像素數加上黃色像素數之和大于總像素數百分之九十時，判定為中度過曝；當白色像素數加上紅色像素數之和大于總像素數百分之九十時，判定為嚴重過曝。
[0017]進一步，步驟13)中Sr設置包括如下步驟:當信號燈過爆程度屬于正常時，則說明當前信號燈無光暈，直接返回；當是中度過曝時，統計感興趣區域內飽和黃色像素數量，當飽和黃色像素數量小于一定數量時，則判定為中度過曝情況一，此時直接返回，不做去光暈處理，反之Sr值則置為初始值I;當為嚴重過曝時，Sr值則置為初始值2，初始值I大于初始值2。
[0018]進一步，步驟15)中光暈的去除步驟包括:在尋找到的紅色像素條件下，對其綠色通道G、藍色通道B進行比較，取較大值賦給綠色通道G，并判斷此時的綠色通道G是否大于三分之二倍的紅色通道R，若大于則表示紅色通道R、綠色通道G數值較近，將Sr值降低置為初始值3即可，反之則采用之前所置Sr值，此Sr值乘以此時的綠色通道G數值賦給R即可，初始值3小于初始值2。
[0019]本實用新型的有益效果在于:本方案能夠在獲取的視頻及圖像中對交通紅燈產生的紅色光暈進行區域檢測并有效減弱甚至濾除，提高了監控領域的圖像質量，為后續信號燈狀態判斷等方法做好圖像的預處理。通過直方圖統計法根據紅黃白三色像素所占比例來區分曝光強度，實際可操作性強，經驗證效果顯著，而且不需要增加新的硬件加工環節，實現方法簡單可靠易行。根據HSV顏色空間色調H來進行有效像素點的鎖定，穩定可靠，對多變的環境的抗干擾能力尤為突出，在感興趣區域內進行光暈減弱甚至去除，加快系統處理速度、提高系統工作效率，省時省力。基于嵌入式系統的減光暈的系統及方法，后期維護便捷，軟件升級方便，利于數據化管理，價格經濟。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型系統的結構不意圖；
[0021 ]圖2是本實用新型基于嵌入式系統減光暈的工作流程圖；
[0022]圖3是本實用新型的方法流程圖；
[0023]圖4是本實用新型交通圖像減光暈前后的效果圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0025]本方案以信號燈中的紅燈為例，根據紅色信號燈在不同狀態下的特征，分析歸納了信號燈在各個狀態下的顏色分布，并根據這個規律對做進一步的減光暈處理，該方法能處理大部分場景下信號紅燈光暈的問題。
[0026]如圖1所示，一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統，包括高清數字相機、嵌入式系統圖像處理單元和計算機，所述高清數字相機和交通信號燈分別設置在交通道路口的兩端支架上，且水平方向同一直線，所述高清數字相機與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行處理。當交通信號燈紅燈點亮時，計算機控制高清數字相機進行拍攝，并通過嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行減弱或者去除，并將處理后的圖像在計算機上顯示，或通過打印設備進行打印輸出，所述嵌入式系統圖像處理單元可以為FPGA圖像處理單元或應用在DM8127處理芯片上。
[0027]如圖2，圖3所示，一種基于嵌入式系統的交通信號燈減光暈方法，包括如下步驟:
[0028]I)在高清數字攝像機拍攝獲得的圖像上進行光暈區域的繪制，設置為感興趣區域，在圖像上用黃色標識線表示，后續步驟都在感興趣區域內完成，以降低數據量，提高圖像處理效率；
[0029]2)通過直方圖統計法在感興趣區域內對紅色、黃色以及白色像素點進行統計，根據紅黃白三色像素點數量的比例關系進行曝光程度的區分。當紅色像素數大于總像素數百分之八十，且黃色像素數小于總像素數百分之十時，判定為正常過曝；當紅色像素數加上黃色像素數之和大于總像素數百分之九十時，判定為中度過曝；當白色像素數加上紅色像素數之和大于總像素數百分之九十時，判定為嚴重過曝。
[0030]3)根據判別的曝光程度進行減光暈強度值Sr設置，該減光暈強度值Sr是一個參數，是與綠色通道G進行相乘后的值賦給紅色通道R達到減低紅色通道值R的一個參數，命名為減光暈強度值，這個值越大代表紅色通道R減的越少，相對紅色光暈保留的越多，具體步驟如下:當信號燈正常過曝，即Flag標志位為O時，直接返回，不做去光暈處理；當為中度過曝，Flag標志位為I時，進行感興趣區域內黃色像素點的統計，其中判定條件為若黃色飽和像素點數小于百分之五十的黃色像素點總數，則判定為中度過曝情況一，此時直接返回，不做去光暈處理，反之Sr初始值I的Sr I參數值則置為1.2，此為經驗值后期可允許修改，一般取值范圍在O?2之間；當為嚴重過曝，Flag標志位為2時，Sr初始值2的Srl參數值則置為1.1。
[0031]4)有效像素的鎖定。在HSV顏色空間內根據色調H分量進行感興趣區域內紅色像素的遍歷，紅色像素滿足色調H分量在O?30與300?360之間。在此區間內的紅色像素即為減光暈區域內的有效像素。
[0032]5)紅色光暈的減弱或去除:找到滿足條件的紅色像素后在RGB顏色空間內進行紅色光暈的去除。為了防止綠色通道G、藍色通道B過小，而導致去除光暈后背景色為全黑的情況，對綠色通道G、藍色通道B進行處理。在尋找到的紅色像素條件下，對其綠色通道G、藍色通道B進行比較，取較大值賦給綠色通道G，并判斷此時的綠色通道G是否大于三分之二倍的紅色通道R值，若大于則表示紅色通道R、綠色通道G數值較近，將Sr初始值3的Sr2參數值降低置為1.0即可，反之則采用之前所置Sr初始值I的Srl參數值，S卩Sr初始值3的Sr2參數等于Sr初始值I的Sr I參數值，此Sr初始值3的Sr 2參數值乘以此時的綠色通道G通道數值，并在O到原始R值之間做一次限幅，把限幅后的值賦給紅色通道R即可。
[0033]如此則完成了在視頻監控圖像感興趣區域內的紅色光暈減弱甚至濾除，如圖4所示為交通圖像通過應用本方案提出的減光暈算法前后的效果圖。左邊一欄為視頻監控的原始圖像，可以明顯觀察到在紅燈周圍有較大紅色光暈存在，已經掩蓋了許多圖像信息，不能清晰觀察環境背景等圖像內容，以及對紅燈恢復造成影響；右邊一欄為經過基于嵌入式系統減光暈系統后的圖像，能夠非常清楚的發現在黃色線條區域，即感興趣區域內，被光暈掩蓋的圖像內容與細節得到了一定程度的恢復與還原，在有效去除紅色光暈的前提下并沒有影響圖像光暈未覆蓋的區域，對后期紅燈恢復打下良好基礎。
[0034]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型保護范圍內。
【主權項】
1.一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統，其特征在于，包括高清數字相機、嵌入式系統圖像處理單元和計算機，所述高清數字相機與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行處理；當交通信號燈紅燈點亮時，計算機控制高清數字相機進行拍攝，并通過嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行減弱或者去除，并將處理后的圖像在計算機上顯示，或通過打印設備進行打印輸出。2.根據權利要求1所述的一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統，其特征在于，所述高清數字相機和交通信號燈分別設置在交通道路口的兩端支架上，且水平方向同一直線。3.根據權利要求1所述的一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統，其特征在于，所述嵌入式系統圖像處理單元為FPGA圖像處理單元。
【文檔編號】G08G1/095GK205644979SQ201521064349
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年12月18日
【發明人】石旭剛, 黃進新, 孫杰, 趙超杰
【申請人】杭州中威電子股份有限公司