一種基于嵌入式系統(tǒng)的交通信號紅燈減光暈系統(tǒng)以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能交通視頻監(jiān)控領(lǐng)域的圖像識別與圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種基于嵌入式系統(tǒng)的交通信號紅燈減光暈系統(tǒng)以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的圖像質(zhì)量也變得越來越重要。由于傳感器、鏡頭等影響，當(dāng)監(jiān)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(dāng)信號燈中的紅燈亮起時，紅燈的周圍會出現(xiàn)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(chǎn)生的光暈現(xiàn)象，如果能得到抑制或者完全去除，不僅能有效提升圖像質(zhì)量，而且能有助于信號燈狀態(tài)的判斷等后續(xù)的圖像處理算法。
[0003]信號燈在不同曝光程度下呈現(xiàn)的光暈大小也不同，當(dāng)曝光較小時，信號燈周圍的光暈會不存在或者很小，當(dāng)曝光慢慢增大時，光暈也隨著變大，當(dāng)曝光很大時，信號燈周圍本身可能因?yàn)檫^爆而呈現(xiàn)出白色，而周圍則全是光暈。所以導(dǎo)致光暈大小不同的外在因素主要是相機(jī)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(xiàn)出不同的狀態(tài)，常分為正常過曝、中度過曝、嚴(yán)重過曝三種情況。正常情況紅燈狀態(tài)表現(xiàn)為紅燈區(qū)域?yàn)榧t色，有微弱光暈現(xiàn)象，此微弱光暈允許不去除；中度過曝主要表現(xiàn)為紅燈區(qū)域紅色偏黃，其分為兩種情況:情況一為紅燈區(qū)域紅黃相間，外部邊緣有微弱紅色光暈，此時要求紅燈區(qū)域內(nèi)紅色不能當(dāng)做光暈進(jìn)行誤去除，邊緣微弱光暈允許不去除；情況二為紅燈區(qū)域?yàn)槿S，外部邊緣有較強(qiáng)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(yán)重過曝主要表現(xiàn)為紅燈區(qū)域發(fā)白，邊緣有較強(qiáng)紅色光暈，此時紅色光暈需要完全去除。但現(xiàn)階段的技術(shù)并未很好的利用過曝程度的不同來進(jìn)行交通紅燈光暈的有效減弱甚至去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種基于嵌入式系統(tǒng)的交通信號紅燈減光暈系統(tǒng)以及方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于嵌入式系統(tǒng)的交通信號紅燈減光暈系統(tǒng)，包括高清數(shù)字相機(jī)、嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元和計算機(jī)，所述高清數(shù)字相機(jī)與計算機(jī)連接，所述嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元與計算機(jī)連接，所述嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進(jìn)行處理。
[0006]進(jìn)一步的，所述高清數(shù)字相機(jī)和交通信號燈分別設(shè)置在交通道路口的兩端支架上，且水平方向同一直線。
[0007]進(jìn)一步的，當(dāng)交通信號燈紅燈點(diǎn)亮?xí)r，計算機(jī)控制高清數(shù)字相機(jī)進(jìn)行拍攝，并通過嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進(jìn)行減弱或者去除，并將處理后的圖像在計算機(jī)上顯示，或通過打印設(shè)備進(jìn)行打印輸出。
[0008]進(jìn)一步的，所述嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元為FPGA圖像處理單元。
[0009]一種基于嵌入式系統(tǒng)的交通信號紅燈減光暈方法，包括如下步驟:
11)在高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝獲得的圖像上進(jìn)行光暈區(qū)域的繪制，設(shè)置為感興趣區(qū)域；
12)通過直方圖統(tǒng)計方法在該感興趣區(qū)域內(nèi)對紅色、黃色以及白色像素點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)紅黃白三色像素點(diǎn)數(shù)量的比例關(guān)系進(jìn)行曝光程度的區(qū)分；
13)根據(jù)步驟12)得到的曝光程度進(jìn)行減光暈強(qiáng)度值Sr設(shè)置；
14)對有效像素的鎖定，根據(jù)HSV顏色空間的特性只要滿足Η分量在0~30與300~360之間均為紅色，在此區(qū)間內(nèi)的紅色像素即為減光暈區(qū)域內(nèi)的有效像素；
15)找到滿足條件的紅色像素后在RGB顏色空間內(nèi)進(jìn)行光暈的去除。
[0010]進(jìn)一步，步驟12)中對曝光程度的區(qū)分的步驟包括:當(dāng)紅色像素數(shù)大于總像素數(shù)百分之八十，且黃色像素數(shù)小于總像素數(shù)百分之十時，判定為正常過曝；當(dāng)紅色像素數(shù)加上黃色像素數(shù)之和大于總像素數(shù)百分之九十時，判定為中度過曝；當(dāng)白色像素數(shù)加上紅色像素數(shù)之和大于總像素數(shù)百分之九十時，判定為嚴(yán)重過曝。
[0011]進(jìn)一步，步驟13)中Sr設(shè)置包括如下步驟:當(dāng)信號燈過爆程度屬于正常時，則說明當(dāng)前信號燈無光暈，直接返回；當(dāng)是中度過曝時，統(tǒng)計感興趣區(qū)域內(nèi)飽和黃色像素數(shù)量，當(dāng)飽和黃色像素數(shù)量小于一定數(shù)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1 ;當(dāng)為嚴(yán)重過曝時，Sr值則置為初始值2，初始值1大于初始值2。
[0012]進(jìn)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(lán)色通道B進(jìn)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(shù)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(shù)值賦給R即可，初始值3小于初始值2。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本方案能夠在獲取的視頻及圖像中對交通紅燈產(chǎn)生的紅色光暈進(jìn)行區(qū)域檢測并有效減弱甚至濾除，提高了監(jiān)控領(lǐng)域的圖像質(zhì)量，為后續(xù)信號燈狀態(tài)判斷等方法做好圖像的預(yù)處理。通過直方圖統(tǒng)計法根據(jù)紅黃白三色像素所占比例來區(qū)分曝光強(qiáng)度，實(shí)際可操作性強(qiáng)，經(jīng)驗(yàn)證效果顯著，而且不需要增加新的硬件加工環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)方法簡單可靠易行。根據(jù)HSV顏色空間色調(diào)Η來進(jìn)行有效像素點(diǎn)的鎖定，穩(wěn)定可靠，對多變的環(huán)境的抗干擾能力尤為突出，在感興趣區(qū)域內(nèi)進(jìn)行光暈減弱甚至去除，加快系統(tǒng)處理速度、提高系統(tǒng)工作效率，省時省力?；谇度胧较到y(tǒng)的減光暈的系統(tǒng)及方法，后期維護(hù)便捷，軟件升級方便，利于數(shù)據(jù)化管理，價格經(jīng)濟(jì)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明基于嵌入式系統(tǒng)減光暈的工作流程圖；
圖3是本發(fā)明的方法流程圖；
圖4是本發(fā)明交通圖像減光暈前后的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0016]本方案以信號燈中的紅燈為例，根據(jù)紅色信號燈在不同狀態(tài)下的特征，分析歸納了信號燈在各個狀態(tài)下的顏色分布，并根據(jù)這個規(guī)律對做進(jìn)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。
[0017]如圖1所示，一種基于嵌入式系統(tǒng)的交通信號紅燈減光暈系統(tǒng)，包括高清數(shù)字相機(jī)、嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元和計算機(jī)，所述高清數(shù)字相機(jī)和交通信號燈分別設(shè)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(shù)字相機(jī)與計算機(jī)連接，所述嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元與計算機(jī)連接，所述嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進(jìn)行處理。當(dāng)交通信號燈紅燈點(diǎn)亮?xí)r，計算機(jī)控制高清數(shù)字相機(jī)進(jìn)行拍攝，并通過嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進(jìn)行減弱或者去除，并將處理后的圖像在計算機(jī)上顯示，或通過打印設(shè)備進(jìn)行打印輸出，所述嵌入式系統(tǒng)圖像處理單元可以為FPGA圖像處理單元或應(yīng)用在DM8127處理芯片上。
[0018]如圖2，圖3所示，一種基于嵌入式系統(tǒng)的交通信號燈減光暈方法，包括如下步驟:
1)在高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)拍攝獲得的圖像上進(jìn)行光暈區(qū)域的繪