一種基于歷史幀圖像統(tǒng)計(jì)值的智能增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種視頻增強(qiáng)算法，特別是涉及一種基于歷史幀圖像統(tǒng)計(jì)值的智能增 強(qiáng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在安防領(lǐng)域，大多數(shù)相機(jī)里面已經(jīng)集成了可調(diào)節(jié)亮度、對(duì)比度等增強(qiáng)算法，然而， 這些功能需要手動(dòng)調(diào)整，無法滿足復(fù)雜多變的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。尤其是在攝像頭較多的情況 下，手動(dòng)調(diào)節(jié)每個(gè)攝像頭的做法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對(duì)視頻的歷史幀統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)，分析得到下一幀是否需要進(jìn)行增強(qiáng)的智能增強(qiáng)方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于歷史幀圖像統(tǒng)計(jì)值的智能 增強(qiáng)方法，包括以下步驟：
[0005] S1:抓取輸入視頻流中的每一幀圖像；
[0006] S2:計(jì)算每一幀圖像的統(tǒng)計(jì)值；
[0007]計(jì)算每一幀圖像的統(tǒng)計(jì)值是在當(dāng)前幀上計(jì)算得到的，當(dāng)抓取到視頻流的第一幀 后，計(jì)算第一幀圖像統(tǒng)計(jì)值，并對(duì)標(biāo)識(shí)位flag初始化，初始化方法如下：
[0008] (1)當(dāng)?shù)谝粠瑘D像統(tǒng)計(jì)值小于第一閾值XI，則f lag = 0;
[0009] (2)當(dāng)?shù)谝粠瑘D像統(tǒng)計(jì)值大于第二閾值X2，則f lag = 1;
[0010] 其中，標(biāo)識(shí)位flag是一個(gè)設(shè)定的符號(hào)，其值為0或者1;
[0011] S3:除第一幀外，檢測到上一幀圖像的標(biāo)識(shí)位flag信息：
[0012] (1)上一幀標(biāo)識(shí)位 flag= =0:
[0013] 在視頻流中，當(dāng)檢測到上一幀標(biāo)識(shí)位flag為0時(shí)，表明上一幀圖像沒有增強(qiáng)處理， 則統(tǒng)計(jì)當(dāng)前幀之前連續(xù)N幀圖像統(tǒng)計(jì)值是否均小于第一閾值XI，如果滿足要求，則進(jìn)入自適 應(yīng)伽馬增強(qiáng)處理，根據(jù)當(dāng)前幀圖像均值選擇相應(yīng)伽馬值進(jìn)行伽馬增強(qiáng)處理，并將當(dāng)前幀的 標(biāo)識(shí)位flag設(shè)為1;否則直接輸出結(jié)果，并將標(biāo)識(shí)位flag設(shè)為0;
[0014] (2)上一幀標(biāo)識(shí)位 flag= = l:
[0015] 在視頻流中，當(dāng)檢測到上一幀標(biāo)識(shí)位flag為1時(shí)，表明上一幀圖像已經(jīng)進(jìn)行過增強(qiáng) 處理，則統(tǒng)計(jì)當(dāng)前幀之前連續(xù)N幀圖像統(tǒng)計(jì)值是否均大于第二閾值X2,如果滿足要求，則退 出增強(qiáng)處理并直接輸出結(jié)果，并將當(dāng)前幀的標(biāo)識(shí)位flag設(shè)為0;否則保持之前的狀態(tài)不變， 繼續(xù)進(jìn)行增強(qiáng)處理，根據(jù)當(dāng)前幀圖像均值選擇相應(yīng)伽馬值進(jìn)行伽馬增強(qiáng)處理，并將標(biāo)識(shí)位 flag設(shè)為1。
[0016] 所述圖像的統(tǒng)計(jì)值為圖像均值、歸一化均值、暗區(qū)直方圖面積或由歸一化后的暗 區(qū)直方圖面積及歸一化均值得到的統(tǒng)計(jì)值：
[0017] (1)圖像均值A(chǔ):為全局均值、分塊均值、區(qū)域均值的一種；
[0018] (2)歸一化均值N: N=A/H，其中，A為圖像均值，Η為圖像亮度分量最大值，歸一化后 取值范圍[0，1];
[0019] (3)暗區(qū)直方圖面積:統(tǒng)計(jì)圖像各灰度級(jí)的像素?cái)?shù)目ηι，? = 0，1...，(ΜΑΨ，(^ 灰度總級(jí)數(shù);計(jì)算圖像暗區(qū)灰度級(jí)的占空比？，^=$；(",)/?，1￡[064]，11為圖像的總像素?cái)?shù) 〇 I 目；計(jì)算歸一化后的圖像暗區(qū)直方圖面積:L=l-P;
[0020] (4)由歸一化后的暗區(qū)直方圖面積及歸一化均值得到的統(tǒng)計(jì)值:T = 〇*N+(l-〇)*L， N為歸一化均值，L為歸一化后的圖像暗區(qū)直方圖面積，〇為可調(diào)節(jié)比例系數(shù)，取值范圍為[0， 1]〇
[0021] 當(dāng)統(tǒng)計(jì)值為圖像均值時(shí)，所述第一閾值XI的取值范圍為:0.15*Η~0.31*Η，第二閾 值Χ2的取值范圍為:0.23*Η~0.55*Η，其中，Η為視頻流亮度分量的位深。
[0022] 當(dāng)統(tǒng)計(jì)值為暗區(qū)直方圖面積時(shí)，所述第一閾值XI的取值范圍為:0.15~0.31，第二 閾值X2的取值范圍為:0.23~0.55。
[0023] 所述自適應(yīng)伽馬增強(qiáng)處理為多組伽馬增強(qiáng)處理，將多組伽馬值與不同照度環(huán)境一 一對(duì)應(yīng)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系為：
[0024] gama=(0.5*M+6.4)/64
[0025] 其中，Μ為圖像均值，表示不同照度環(huán)境，gama為伽馬值，0.5為增益系數(shù)，6.4為偏 移系數(shù)，64為歸一化系數(shù)，當(dāng)圖像均值范圍在[0,64]區(qū)間變化時(shí)，其伽馬值的范圍為[0.1， 0.6]〇
[0026]所述伽瑪增強(qiáng)的方法為:F(x，y)=f (x，y)gama，其中，f(x，y)為原始圖像，F(xiàn)(x，y)為 增強(qiáng)圖像，gama為伽馬值。
[0027]所述N的計(jì)算方法為：
[0028] N=t*fps
[0029] 其中，N為幀數(shù)，t為時(shí)間單位(s)，取值范圍為[0，3600]，fps為視頻幀率。
[0030] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明經(jīng)過實(shí)測，在夜間等低照度環(huán)境中，需要增強(qiáng)時(shí)，可 以通過算法自適應(yīng)的開啟增強(qiáng)功能，在光線較強(qiáng)的情況下自動(dòng)關(guān)閉增強(qiáng)功能，使許多低照 度增強(qiáng)類算法可以通過該智能模式自動(dòng)開啟和關(guān)閉。
[0031] 本發(fā)明主要是統(tǒng)計(jì)視頻圖像的均值或暗區(qū)直方圖面積，通過這些統(tǒng)計(jì)量來判斷視 頻圖像是否需要做增強(qiáng)調(diào)節(jié)，這些統(tǒng)計(jì)量是基于真實(shí)圖像的觀察與實(shí)驗(yàn)得到的，通過設(shè)定 兩個(gè)閾值XI和X2,使得增強(qiáng)的開啟不受外界干擾影響。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，存在以下優(yōu)勢(shì)：
[0033] (1)智能增強(qiáng)框架整體穩(wěn)定可靠。
[0034] (2)傳統(tǒng)的圖像亮度調(diào)節(jié)算法用一組曲線（伽馬值是固定值)進(jìn)行調(diào)節(jié)，效果較差 且應(yīng)用范圍有限，本發(fā)明將多組伽馬值與不同照度環(huán)境一一對(duì)應(yīng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整環(huán)境中的增強(qiáng) 效果。
[0035] (3)傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)算法硬件實(shí)現(xiàn)較難，而伽馬調(diào)節(jié)可以采用查表實(shí)現(xiàn)，相比于傳 統(tǒng)的直方圖增強(qiáng)方法，速度快且實(shí)現(xiàn)簡單。
[0036] (4)相對(duì)于硬件的自動(dòng)增益方法，伽馬調(diào)節(jié)使圖像更柔和。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于 以下所述。
[0039]如圖1所示，一種基于歷史幀圖像統(tǒng)計(jì)值的智能增強(qiáng)方法，包括以下步驟：
[0040] S1:抓取輸入視頻流中的每一幀圖像；
[00411 S2:計(jì)算每一幀圖像的統(tǒng)計(jì)值；
[0042]計(jì)算每一幀圖像的統(tǒng)計(jì)值是在當(dāng)前幀上計(jì)算得到的，當(dāng)抓取到視頻流的第一幀 后，計(jì)算第一幀圖像統(tǒng)計(jì)值，并對(duì)標(biāo)識(shí)位flag初始化，初始化方法如下：
[0043] (1)當(dāng)?shù)谝粠瑘D像統(tǒng)計(jì)值小于第一閾值XI，則flag = 0;
[0044] (2)當(dāng)?shù)谝粠瑘D像統(tǒng)計(jì)值大于第二閾值X2,則flag = l;
[0045] 注:flag是一個(gè)設(shè)定的符號(hào)，其值為0或者1，其存放位置可以是寄存器，也可以是 圖像任何一個(gè)位置；
[0046] S3:除第一幀外，檢測到上一幀圖像的標(biāo)識(shí)位flag信息：
[0047] (1)上一幀標(biāo)識(shí)位 flag==0:
[0048] 在視頻流中，當(dāng)檢測到上一幀標(biāo)識(shí)位flag為0時(shí)，表明上一幀圖像沒有增強(qiáng)處理， 則統(tǒng)計(jì)當(dāng)前幀之前連續(xù)N幀圖像統(tǒng)計(jì)值是否均小于第一閾值XI，如果滿足要求，則進(jìn)入自適 應(yīng)伽馬增強(qiáng)處理，根據(jù)當(dāng)前幀圖像均值選擇相應(yīng)伽馬值進(jìn)行伽馬增強(qiáng)處理，并將當(dāng)前幀的 標(biāo)識(shí)位flag設(shè)為1;否則直接輸出結(jié)果，并將標(biāo)識(shí)位flag設(shè)為0;
[0049] (2)上一幀標(biāo)識(shí)位 flag= = 1:
[0050] 在視頻流中，當(dāng)檢測到上一幀標(biāo)識(shí)位flag為1時(shí)，表明上一幀圖像已經(jīng)進(jìn)行過增強(qiáng) 處理，則統(tǒng)計(jì)當(dāng)前幀之前連續(xù)N幀圖像統(tǒng)計(jì)值是否均大于第二閾值X2,如果滿足要求，則退 出增強(qiáng)處理并直接輸出結(jié)果，并將當(dāng)前幀的標(biāo)識(shí)位flag設(shè)為0;否則保持之前的狀態(tài)不變， 繼續(xù)進(jìn)行增強(qiáng)處理，根據(jù)當(dāng)前幀圖像均值選擇相應(yīng)伽馬值進(jìn)行伽馬增強(qiáng)處理，并將標(biāo)識(shí)位 flag設(shè)為1。
[0051]所述圖像的統(tǒng)計(jì)