Патент на изобретение №2282313

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ ПАРАМЕТРОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к телевизионным системам и может быть использовано для обеспечения автоматической настройки параметров изображения (яркость, контрастность, цветность) в цифровых системах видеонаблюдения. Техническим результатом является поддержание качества изображения на заданном уровне без участия оператора. Технический результат достигается тем, что в систему «видеокамера – плата видеозахвата – компьютер» вводится отрицательная обратная связь от компьютера к плате видеозахвата, которая использует итерационный метод в процессе корректировки параметров изображения и позволяет скомпенсировать колебания этих параметров в зоне обзора видеокамеры. 1 ил.

1. Область техники

Изобретение направлено на обеспечение автоматической настройки параметров изображения (яркость, контрастность и цветность) в цифровых системах видеонаблюдения.

2. Уровень техники

Задача настройки параметров изображения в цифровых системах видеонаблюдения в настоящее время решается одним из двух способов:

– ручная настройка параметров изображения;

– использование объектива с автодиафрагмой, управляемого видеосигналом.

Ручная настройка параметров изображения предполагает присутствие оператора системы видеонаблюдения, который осуществляет необходимую коррекцию, когда качество изображения становится неудовлетворительным. Такой подход имеет следующие недостатки:

– оператор может задать такие параметры, при которых наблюдаемый объект трудноразличим или неразличим вообще, что недопустимо при использовании цифровой системы видеонаблюдения в качестве охранной системы;

– невозможность автономной работы цифровой системы видеонаблюдения без участия оператора.

Работа объектива с автодиафрагмой описана в источнике Владо Демьяновски CCTV Библия охранного телевидения / Пер. с англ. – М.: ООО «ИСС», 2002, – 352 с. Объективы с автодиафрагмой реализуют механизм ALC (Автоматическая компенсация освещенности). ALC представляет собой фотометрическую регулировку диафрагмы. Регулировка ALC позволяет выбрать точку срабатывания по видеосигналу для функционирования диафрагмы в зависимости от контрастности картинки. Если на изображении появляются очень яркие места, то это приведет к сужению отверстия диафрагмы для получения видеосигнала с «полным динамическим» диапазоном. Визуально изображение будет высоко контрастным. Эта регулировка эквивалентна компенсации встречной засветки видеокамер. Компенсация встречной засветки используется для борьбы с фоновым (контровым) светом, т.е. для улучшения качества изображения при неблагоприятных условиях наблюдения объекта.

Использование объектива с автодиафрагмой предполагает использование специальной видеокамеры и объектива, что значительно повышает стоимость результирующей системы видеонаблюдения. Кроме того, управление регулировкой диафрагмы осуществляется на основе аналогового видеосигнала, получаемого от видеокамеры, а в цифровой системе видеонаблюдения конечному оператору предоставляется оцифрованное (с некоторыми параметрами) изображение. Следовательно, отрицательная обратная связь в аналоговом фрагменте системы сужает спектр управляемых характеристик изображения, влияющих на его качество.

3. Раскрытие изобретения

Технический результат изобретения заключается в автоматическом поддержании качества изображения на заданном уровне при колебании параметров наблюдаемых объектов (степень освещенности, зашумленности и др.) в зоне обзора видеокамеры.

При работе системы видеонаблюдения параметры изображения (яркость, контрастность и цветность), выдаваемого оператору, настраиваются таким образом, чтобы обеспечить максимальную информативность (качество, детализация и т.п.). Под действием изменяющихся параметров окружающей среды, таких как изменение освещенности, при естественной смене времени суток, или зашумление, связанное с осадками и другими внешними причинами, качество изображения с зафиксированными параметрами может ухудшаться.

Задача автоматической коррекции параметров изображения в цифровых системах видеонаблюдения может быть сформулирована следующим образом. Пусть имеется множество параметров изображения Х=(х₀, …х_N), определяющих качество выходного изображения О. Таким образом, существует неявная зависимость вида:

На практике данная зависимость имеет более сложный вид, т.к. качество выходного изображения также зависит от множества параметров окружающей среды W, и зависимость (1) принимает вид:

С другой стороны качество оцифрованного изображения может быть оценено, исходя из представления этого изображения как множества оцифрованных пикселей Р=(р₀, …, р_S), где S – количество пикселей изображения. Тогда имеет место выражение:

Сопоставляя выражения (2) и (3), получаем:

Предположим, что задано некоторое эталонное значение оценки качества изображения О_эталон. Данное значение может быть задано непосредственно оператором или неявно выявлено в процессе наблюдения за действиями оператора системы видеонаблюдения.

Пусть имеется некоторое текущее значение параметров Х, для которых вычислено текущее качество изображения О=f{X,W)=f^*(P). Требуется определить величины коррекции параметров Х=(х₀, …, х_N), чтобы обеспечить минимум целевой функции F{X, W):

На практике ввиду неполноты информации о параметрах окружающей среды целесообразно воспользоваться целевой функцией F^*(P), которая по семантике идентична F(X, W):

Пусть происходит изменение состояния окружающей среды на некоторое значение W. Задача состоит в определении такого изменения параметров X, чтобы максимально скомпенсировать изменение окружающей среды. Важно понимать, что могут иметь место такие изменения, что в конечном счете будет невозможно получить F^*(P)=0, т.е. восстановить точное эталонное изображение, поэтому требуется определить такое значение параметров Р+Р, при котором целевая функция принимает минимальное значение minF^*(P).

Процесс расчета требуемой величины коррекции X сводится к итерационному процессу подбора, при котором , где Х_i определяет величину коррекции на i-м шаге. Завершение коррекции может быть организовано, например, по истечении заданного количества итераций («проб») или по достижении минимума целевой функции.

Поставленная задача представляется как задача управления в системе с обратной связью. Разработка способа автоматической коррекции параметров изображения позволяет исключить человеческий фактор при работе цифровой системы видеонаблюдения, а также повысить эффективность ее применения в автономном режиме.

Для получения указанного технического эффекта необходимо выполнение следующей последовательности действий:

1. фиксирование начальных параметров оцифровки изображения Х=Х₀;

2. получение от видеокамеры аналогового видеосигнала А;

3. оцифровка платой видеозахвата аналогового изображения с заданными параметрами оцифровки: , где Р – множество оцифрованных пикселей изображения;

4. формирование вектора коррекции параметров оцифровки X=(Р) и вычисление новых значений параметров Х+X;

5. загрузка новых параметров оцифровки по цепи обратной связи в плату видеозахвата и переход к п.2.

4. Осуществление изобретения

Для осуществления предлагаемого способа автоматической настройки параметров изображения в цифровой системе видеонаблюдения необходимы следующее устройства:

– аналоговая видеокамера;

– плата видеозахвата;

– персональный компьютер (оборудованный платой видеозахвата).

Схема соединения указанных компонентов и направление передачи сигналов приведены на чертеже 1.

Аналоговая камера предназначена для получения аналогового видеосигнала.

Плата видеозахвата осуществляет оцифровку с заданными параметрами (яркость, контрастность и цветность) выдаваемого видеокамерой аналогового видеосигнала.

Персональный компьютер реализует некоторый алгоритм, обеспечивающий расчет по оцифрованному изображению необходимой величины коррекции параметров оцифровки. Персональный компьютер по цепи обратной связи передает скорректированные параметры оцифровки в плату видеозахвата.

Формула изобретения

Способ автоматической настройки параметров видеосигнала, заключающийся в том, что получают от видеокамеры аналоговый видеосигнал А, из аналогового видеосигнала получают цифровое изображение платой видеозахвата с заданными параметрами , где Р – множество пикселей цифрового изображения, отличающийся тем, что перед получением цифрового изображения с заданными параметрами фиксируют начальные эталонные параметры получения цифрового изображения из аналогового Х=(Х₀…Х_N), определяющих качество выходного изображения, формируют вектор коррекции параметров цифрового изображения Х=(Р) и вычисляют новые значения параметров цифрового изображения Х+Х, загружают новые параметры цифрового изображения по цепи обратной связи в плату видеозахвата.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 05.03.2009

Извещение опубликовано: 20.02.2010 БИ: 05/2010

NF4A – Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.02.2010

Извещение опубликовано: 27.02.2010 БИ: 06/2010