透雨雪霧獲取清晰圖像的方法和攝像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了透雨雪霧獲取清晰圖像的方法和攝像系統(tǒng)，其方法由DSP處理模塊控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào)，并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊；之后、當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊控制攝像裝置的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間；之后、由FPGA模塊對(duì)攝像裝置獲取的視頻圖像進(jìn)行處理，使輸出圖像更清晰或者使可視距離更遠(yuǎn)，得到清晰的視頻圖像，本發(fā)明即能穿透雨雪霧獲取清晰的圖像，又能擴(kuò)展透視范圍，能夠廣泛到應(yīng)用到實(shí)際的民用、軍事等各個(gè)領(lǐng)域中。
【專利說明】透雨雪霧獲取清晰圖像的方法和攝像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安防監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種透雨雪霧獲取清晰圖像的方法和攝像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]攝像系統(tǒng)一般沒有激光脈沖發(fā)送裝置，部分帶脈沖激光照明的攝像系統(tǒng)，它強(qiáng)調(diào)以脈沖激光作為光源的攝像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)具有外觸發(fā)功能的視頻輸出(XD(Charge-coupledDevice,電荷稱合元件)進(jìn)行觸發(fā)拍攝,現(xiàn)有基于FPGA(Field — Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)的CCD控制技術(shù)，利用FPGA產(chǎn)生CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序并控制CCD進(jìn)行拍攝。
[0003]不帶激光脈沖發(fā)送裝置的攝像系統(tǒng)，由于雨雪霧天氣可見度低，無法清晰看到遠(yuǎn)方景物。即使帶脈沖激光照明的攝像系統(tǒng)，激光脈沖發(fā)出后遇雨雪霧就會(huì)反射回來，和遠(yuǎn)方景物反射回來的光混在一起，無法分辨成像，而且由于雨雪霧離攝像系統(tǒng)更近，其返回的光信號(hào)會(huì)更強(qiáng)，經(jīng)圖像感應(yīng)器(如CCD、CMOS等)成像后，視頻圖像中主要就是雨雪霧，因此不能透雨雪霧清晰看到遠(yuǎn)方景物。由于現(xiàn)有的帶脈沖激光照明的攝像系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以脈沖激光為照明進(jìn)行攝像，也沒有對(duì)攝像系統(tǒng)的后端進(jìn)行處理，因此現(xiàn)有基于上述攝像系統(tǒng)FPGA的CCD控制技術(shù)強(qiáng)調(diào)驅(qū)動(dòng)CCD，均無清晰透視雨雪霧功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種透雨雪霧獲取清晰圖像的方法和攝像系統(tǒng)，能透過雨雪霧獲取清晰的圖像。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案:
一種透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其包括:
A、由DSP處理模塊控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào),并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊；
B、當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊控制攝像裝置的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間；
C、由FPGA模塊對(duì)攝像裝置獲取的視頻圖像進(jìn)行處理，使輸出圖像更清晰，或者使可視距離更遠(yuǎn)得到清晰的視頻圖像；并返回步驟A。
[0006]所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，所述步驟C具體包括:
CU、將攝像裝置獲取的預(yù)設(shè)幀視頻圖像進(jìn)行加權(quán)處理，獲取預(yù)設(shè)幀視頻圖像的圖像像素的平均值；
C12、對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行濾波處理；
C13、提取每幀視頻圖像的像素信息，將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出。
[0007]所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，所述步驟C13具體包括:
C131、獲取每幀圖像的像素點(diǎn)，提取每幀圖像中較好的像素信息、舍棄較差的像素信息；
C132、將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出；并返回步驟A。
[0008]根據(jù)權(quán)利要求1所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括:
C21、根據(jù)攝像裝置采集視頻圖像的速率和FPGA模塊輸出視頻圖像的速率，確定FPGA模塊的圖像處理周期；
C22、在每個(gè)圖像處理周期內(nèi)，由DSP處理模塊以10米為變化單位逐漸增加透視距離；C23、在一個(gè)圖像處理周期完成后，將該圖像處理周期內(nèi)的圖像進(jìn)行疊加和濾波處理后合成一幀圖像輸出；并返回步驟A。
[0009]所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，在步驟A之前，還包括:設(shè)置攝像裝置的透視距離、透視范圍和FPGA模塊的處理模式。
[0010]所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間由以下公式計(jì)算獲得:
t=2XHXr/c
其中，H為DSP處理模塊的頻率，r為透視距離、且r以10米為單位變化，c為光傳播速度。
[0011]所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，所述預(yù)設(shè)脈沖寬度由以下公式計(jì)算獲得:
tl=2XS/c
其中，S為透視范圍，c為光傳播速度。
[0012]一種用于實(shí)現(xiàn)上述透雨雪霧獲取清晰圖像的方法的攝像系統(tǒng)，其包括:
DSP處理模塊，用于控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào)，并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊；以及，當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊控制攝像裝置的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間；
FPGA模塊，用于對(duì)攝像裝置獲取的視頻圖像進(jìn)行處理，使輸出圖像更清晰，或者使可視距離更遠(yuǎn)得到清晰的視頻圖像。
[0013]所述的攝像系統(tǒng)中，所述FPGA t旲塊包括:
加權(quán)處理單元，用于將攝像裝置獲取的預(yù)設(shè)幀視頻圖像進(jìn)行加權(quán)處理，獲取預(yù)設(shè)幀視頻圖像的圖像像素的平均值；
濾波單元，用于對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行濾波處理；
圖像合成單元，用于提取每幀視頻圖像的像素信息，將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出。
[0014]所述的攝像系統(tǒng)中，所述FPGA t旲塊還包括:
圖像處理周期獲取單元，用于根據(jù)攝像裝置采集視頻圖像的速率和FPGA模塊輸出視頻圖像的速率，確定FPGA模塊的圖像處理周期；
自動(dòng)調(diào)節(jié)單元，用于在每個(gè)圖像處理周期內(nèi)，由DSP處理模塊以10米為變化單位逐漸增加透視距離； 圖像處理單元，用于在一個(gè)圖像處理周期完成后，將該圖像處理周期內(nèi)的圖像進(jìn)行疊加和濾波處理后合成一幀圖像輸出。
[0015]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法和攝像系統(tǒng)，由DSP處理模塊控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào)，并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊；之后、當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊控制攝像裝置的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間；之后、由FPGA模塊對(duì)攝像裝置獲取的視頻圖像進(jìn)行處理，使輸出圖像更清晰或者使可視距離更遠(yuǎn)，得到清晰的視頻圖像，本發(fā)明即能穿透雨雪霧獲取清晰的圖像，又能擴(kuò)展透視范圍，能夠廣泛到應(yīng)用到實(shí)際的民用、軍事等各個(gè)領(lǐng)域中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明透雨雪霧獲取清晰圖像的方法流程圖。
[0017]圖2為本發(fā)明透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，透雨雪霧示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，激光脈沖和電子快門控制的時(shí)序示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明透雨雪霧獲取清晰圖像的方法中，透視范圍合成示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)透雨雪霧獲取清晰圖像的方法的攝像系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明提供一種透雨雪霧獲取清晰圖像的方法和攝像系統(tǒng)，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清晰、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明通過高速攝像系統(tǒng)獲取圖像，并經(jīng)FPGA處理來實(shí)現(xiàn)透雨雪霧，與現(xiàn)有的脈沖激光照明攝像系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以脈沖激光為照明進(jìn)行攝像的方式不同。請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明透雨雪霧獲取清晰圖像的方法流程圖。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法包括:
S100、由DSP處理模塊控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào)，并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊；
S200、當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊控制攝像裝置的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間；
S300、由FPGA模塊對(duì)攝像裝置獲取的視頻圖像進(jìn)行處理，使輸出圖像更清晰，或者使可視距離更遠(yuǎn)得到清晰的視頻圖像；并返回步驟S100，獲取下一周期的圖像。
[0024]本發(fā)明先由DSP處理模塊控制發(fā)出激光脈沖，延遲時(shí)間t后，打開攝像裝置的電子快門(Shutter)，并通過高速圖像感應(yīng)器(如(XD、CMOS等)獲取圖像，之后經(jīng)FPGA處理，最終實(shí)現(xiàn)透雨雪霧成像，能夠透雨雪霧獲取清晰的視頻圖像，還擴(kuò)展了透視范圍，是攝像領(lǐng)域的極大進(jìn)步。
[0025]其中，在步驟SlOO之前，本發(fā)明的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法還包括:設(shè)置攝像裝置的透視距離、透視范圍和FPGA模塊的處理模式。在攝像系統(tǒng)開啟時(shí)，系統(tǒng)各模塊和變量初始化，并開啟外部中斷服務(wù)程序、定時(shí)中斷程序等。其中，外部中斷服務(wù)程序主要用于使人機(jī)交互裝置接收到人機(jī)交互控制命令，并清零中斷標(biāo)志位，向DSP處理模塊和FPGA模塊返回中斷信號(hào)。定時(shí)中斷程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)激光脈沖和電子快門(Shutter)的控制，并對(duì)各信息的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，如標(biāo)記激光脈沖信號(hào)輸出時(shí)間點(diǎn)、第一預(yù)設(shè)時(shí)間、第二預(yù)設(shè)時(shí)間、第三預(yù)設(shè)時(shí)間等。
[0026]在具體實(shí)施時(shí)，所述預(yù)設(shè)脈沖寬度tl可自行設(shè)定，并通過以下公式計(jì)算獲得: tl=2XS/c
其中，S為透視范圍，c為光傳播速度。從該公開可以看出，透視范圍S越大，預(yù)設(shè)脈沖寬度tl就越大，即脈沖信號(hào)持續(xù)的時(shí)間就越長。
[0027]在步驟SlOO中，在DSP處理模塊控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào)，并標(biāo)記激光脈沖信號(hào)輸出時(shí)間點(diǎn)to，如圖2和圖3所示，并且在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊，停止輸出激光脈沖信號(hào)，等待下一次開啟該激光脈沖發(fā)生模塊。其中，該激光脈沖信號(hào)的關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)為tO+tl，即在激光脈沖信號(hào)發(fā)出第一預(yù)設(shè)時(shí)間后關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊。
[0028]在步驟S200中，所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間的起始時(shí)間為電子快門開啟的時(shí)間點(diǎn)，如圖3所示，它與激光脈沖信號(hào)的反射光的開始時(shí)間點(diǎn)相同，并且該第二預(yù)設(shè)時(shí)間t由以下公式計(jì)算獲得:
t=2XHXr/c
其中，H為DSP處理模塊速度的頻率，r為透視距離、且r以10米為單位變化，c為光傳播速度(c=3 X IO8米/s)。
[0029]本實(shí)施例中，所述DSP處理模塊采用主頻為500MHz及以上的DSP處理器，DSP主頻以500MHz為例，所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間為500X IO6X [20/ (3 X IO8)] =33，即:DSP處理模塊控制電子快門打開的時(shí)間，需在33個(gè)DSP處理模塊主頻周期后打開電子快門，并使高速圖像感應(yīng)器獲取視頻圖像，而現(xiàn)有的500MHZ主頻的DSP處理模塊完全具備此處理能力。
[0030]本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵改進(jìn)點(diǎn)在于控制電子電門的開啟和關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，如圖3所示，在t(TtO+t時(shí)間段內(nèi)，如果Shutter打開，激光脈沖信號(hào)發(fā)出后遇雨雪霧就反射回來，和遠(yuǎn)方景物反射回來的光混在一起，無法分辨成像，而且由于雨雪霧離攝像裝置更近，其返回的光信號(hào)會(huì)更強(qiáng)，經(jīng)圖像感應(yīng)器(CCD、CMOS等)成像，視頻圖像中主要就是雨雪霧，不能實(shí)現(xiàn)透雨雪霧清晰看到遠(yuǎn)方景物。因此本發(fā)明采用在t(TtO+ t時(shí)間段內(nèi)，關(guān)閉Shutter，從發(fā)出激光脈沖的to時(shí)刻開始計(jì)時(shí),延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間t(t和tl大小互不影響)，本實(shí)施例中，Shutter的打開時(shí)間為t2,且t2=tl,因此Shutter的關(guān)閉時(shí)刻為:t0+t+t2。
[0031]本發(fā)明除了對(duì)電子快門開啟和關(guān)閉的時(shí)刻進(jìn)行了精確控制之外，還在后端對(duì)圖像感應(yīng)器成像的圖像進(jìn)行了處理，使輸出圖像更清晰，或者自動(dòng)控制使可視距離更遠(yuǎn)得到清晰的視頻圖像，而且輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的25幀/秒的視頻圖像。也就是說，高速圖像感應(yīng)器以I萬幀/秒的速度采集圖像，而攝像系統(tǒng)(即FPGA模塊)輸出視頻圖像的標(biāo)準(zhǔn)頻率僅為25幀/秒，即FPGA模塊每IOOus輸出一次圖像，即圖像感應(yīng)器每獲取400幀圖像，F(xiàn)PGA模塊輸出一中貞圖像。
[0032]FPGA模塊可采用多種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像感應(yīng)器采集的圖像進(jìn)行處理。其中的一種處理方式為將每400幀圖像合成一張圖像，透視范圍S在合成前后不變，但圖像淺析度更高，具體過程為:第一步、將攝像裝置獲取的預(yù)設(shè)幀視頻圖像進(jìn)行加權(quán)處理，獲取預(yù)設(shè)幀視頻圖像的圖像像素的平均值；第二步、對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行濾波處理；第三步、提取每幀視頻圖像的像素信息，將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出。本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)幀視頻圖像為每400幀圖像。
[0033]其中，在提取每幀視頻圖像的像素信息，將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出的實(shí)現(xiàn)過程包括:獲取每幀圖像的像素點(diǎn)，提取每幀圖像中較好的像素信息、舍棄較差的像素信息；之后、將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出；并返回步驟S100，等待DSP處理模塊控制控制激光脈沖發(fā)生模塊下一次輸出激光脈沖信號(hào)。并且較好的像素信息為像素值超過預(yù)設(shè)閾值的像素，舍棄的是圖像中剩余的像素信息。
[0034]本發(fā)明提供的另一種處理方式為FPGA模塊使透雨雪霧的可視距離更遠(yuǎn)使圖像更清晰，其實(shí)現(xiàn)過程為:第一步、根據(jù)攝像裝置采集視頻圖像的速率和FPGA模塊輸出視頻圖像的速率，確定FPGA模塊的圖像處理周期；第二步、在每個(gè)圖像處理周期內(nèi)，由DSP處理模塊以10米為變化單位逐漸增 加透視距離；第三步、在一個(gè)圖像處理周期完成后，將該圖像處理周期內(nèi)的圖像進(jìn)行疊加和濾波處理后合成一幀圖像輸出；并返回步驟S100。
[0035]請(qǐng)一并參閱圖2至圖4，假設(shè)激光脈沖寬度tl不變，則當(dāng)透視距離r不變時(shí)，透視范圍S也不變，即SI= S2=S3=S4……。若圖像感應(yīng)器以I萬幀/秒的速度采集圖像，而攝像系統(tǒng)輸出視頻圖像所需頻率為25幀/秒，因此，本發(fā)明采用以400幀為一個(gè)圖像處理周期，每個(gè)圖像處理周期里DSP處理模塊自動(dòng)控制透視距離r的值以10米為變化單位逐漸增大，而在這圖像處理周期里的400幀的圖像透視范圍S1、S2、S3、S4……也相應(yīng)逐漸向遠(yuǎn)方移動(dòng)。之后，在一個(gè)圖像處理周期完成后，將400幀圖像經(jīng)過疊加、濾波等處理后合成一張圖像，使透視范圍變?yōu)镾使透視范圍更遠(yuǎn)，如圖4所示，此時(shí)的透視范圍S比合成前的S1、S2.S3.S4……的可視距離增大了，從而可得到更加清晰的視頻圖像。
[0036]當(dāng)然，本發(fā)明在FPGA模塊對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，還可以采用其它方式實(shí)現(xiàn)，只要能實(shí)現(xiàn)透雨雪霧得到清晰的圖像即可。
[0037]基于上述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，本發(fā)明還相應(yīng)提供一種攝像系統(tǒng)，請(qǐng)參閱圖5，其為本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)透雨雪霧獲取清晰圖像的方法的攝像系統(tǒng)的框圖。
[0038]如圖5所示，本發(fā)明的攝像系統(tǒng)包括:激光脈沖發(fā)生模塊10、攝像裝置20、人機(jī)交互裝置30、顯示模塊40、DSP處理模塊50和FPGA模塊60，其中，該DSP處理模塊50和FPGA模塊60和集成在一塊芯片中，激光脈沖發(fā)生模塊10、攝像裝置20、人機(jī)交互裝置30、顯示模塊40均為現(xiàn)有的功能模塊。所述攝像裝置20包括圖像感應(yīng)器、鏡頭、電子快門等。
[0039]本實(shí)施例中，所述DSP處理模塊50連接激光脈沖發(fā)生模塊10、攝像裝置20和FPGA模塊60，用于控制激光脈沖發(fā)生模塊10輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào)，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊10 ;以及，當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊10輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊50控制攝像裝置20的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間。
[0040]所述FPGA模塊60連接攝像裝置20、人機(jī)交互裝置30和顯示模塊40，使輸出圖像更清晰，或者使可視距離更遠(yuǎn)得到清晰的視頻圖像。[0041 ] 所述人機(jī)交互裝置30用于設(shè)置攝像裝置20的透視距離、透視范圍和FPGA模塊60的處理模式等。在設(shè)置PGA模塊的處理模式可以設(shè)置上文提及的兩種處理模式，也可以設(shè)置其它處理模式，只要能得到清晰的圖像即可。
[0042]具體實(shí)施時(shí)，所述FPGA模塊60包括:加權(quán)處理單元、濾波單元和圖像合成單元。其中，所述加權(quán)處理單元用于將攝像裝置20獲取的預(yù)設(shè)幀視頻圖像進(jìn)行加權(quán)處理，獲取預(yù)設(shè)幀視頻圖像的圖像像素的平均值。所述濾波單元用于對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行濾波處理。所述圖像合成單元用于提取每幀視頻圖像的像素信息，將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出。具體請(qǐng)參閱上述實(shí)施例。
[0043]由于FPGA模塊60具有多種工作模式，因此所述FPGA模塊60還包括:圖像處理周期獲取單元、自動(dòng)調(diào)節(jié)單元和圖像處理單元。其中，所述圖像處理周期獲取單元，用于根據(jù)攝像裝置20采集視頻圖像的速率和FPGA模塊60輸出視頻圖像的速率，確定FPGA模塊60的圖像處理周期。所述自動(dòng)調(diào)節(jié)單元，用于在每個(gè)圖像處理周期內(nèi)，由DSP處理模塊50以10米為變化單位逐漸增加透視距離。所述圖像處理單元用于在一個(gè)圖像處理周期完成后，將該圖像處理周期內(nèi)的圖像進(jìn)行疊加和濾波處理后合成一幀圖像輸出。具體請(qǐng)參閱上述實(shí)施例。
[0044]綜上所述，本發(fā)明即能穿透雨雪霧獲取清晰的圖像，又能擴(kuò)展透視范圍，在攝像監(jiān)控領(lǐng)域的一大進(jìn)步，能夠廣泛到應(yīng)用到實(shí)際的民用、軍事等各個(gè)領(lǐng)域中，而且本發(fā)明在不增加硬件成本的前提下，增強(qiáng)了圖像的清晰度，適應(yīng)推廣運(yùn)用。
[0045]可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，包括: A、由DSP處理模塊控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào),并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊； B、當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊控制攝像裝置的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間； C、由FPGA模塊對(duì)攝像裝置獲取的視頻圖像進(jìn)行處理，使輸出圖像更清晰，或者使可視距離更遠(yuǎn)得到清晰的視頻圖像；并返回步驟A。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括: CU、將攝像裝置獲取的預(yù)設(shè)幀視頻圖像進(jìn)行加權(quán)處理，獲取預(yù)設(shè)幀視頻圖像的圖像像素的平均值； C12、對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行濾波處理； C13、提取每幀視頻圖像的像素信息，將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，所述步驟C13具體包括: C131、獲取每幀圖像的像素點(diǎn)，提取每幀圖像中較好的像素信息、舍棄較差的像素信息； C132、將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出；并返回步驟A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，所述步驟C具體包括: C21、根據(jù)攝像裝置采集視頻圖像的速率和FPGA模塊輸出視頻圖像的速率，確定FPGA模塊的圖像處理周期； C22、在每個(gè)圖像處理周期內(nèi)，由DSP處理模塊以10米為變化單位逐漸增加透視距離；C23、在一個(gè)圖像處理周期完成后，將該圖像處理周期內(nèi)的圖像進(jìn)行疊加和濾波處理后合成一幀圖像輸出；并返回步驟A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，在步驟A之前，還包括:設(shè)置攝像裝置的透視距離、透視范圍和FPGA模塊的處理模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間由以下公式計(jì)算獲得: t=2XHXr/c 其中，H為DSP處理模塊的頻率，r為透視距離、且r以10米為單位變化，c為光傳播速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透雨雪霧獲取清晰圖像的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)脈沖寬度由以下公式計(jì)算獲得: tl=2XS/c 其中，S為透視范圍，c為光傳播速度。
8.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述透雨雪霧獲取清晰圖像的方法的攝像系統(tǒng)，其特征在于，包括:DSP處理模塊，用于控制激光脈沖發(fā)生模塊輸出預(yù)設(shè)脈沖寬度的激光脈沖信號(hào)，并在第一預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉激光脈沖發(fā)生模塊；以及，當(dāng)激光脈沖發(fā)生模塊輸出激光脈沖信號(hào)時(shí)，DSP處理模塊控制攝像裝置的電子快門延遲第二預(yù)設(shè)時(shí)間開啟，并在第三預(yù)設(shè)時(shí)間到達(dá)時(shí)關(guān)閉所述電子快門；其中，所述第三預(yù)設(shè)時(shí)間為所述激光脈沖信號(hào)的預(yù)設(shè)脈沖寬度的持續(xù)時(shí)間； FPGA模塊，用于對(duì)攝像裝置獲取的視頻圖像進(jìn)行處理，使輸出圖像更清晰，或者使可視距離更遠(yuǎn)得到清晰的視頻圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA模塊包括: 加權(quán)處理單元，用于將攝像裝置獲取的預(yù)設(shè)幀視頻圖像進(jìn)行加權(quán)處理，獲取預(yù)設(shè)幀視頻圖像的圖像像素的平均值； 濾波單元，用于對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行濾波處理； 圖像合成單元，用于提取每幀視頻圖像的像素信息，將所述預(yù)設(shè)幀圖像合成一張視頻圖像輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA模塊還包括: 圖像處理周期獲取單元，用于根據(jù)攝像裝置采集視頻圖像的速率和FPGA模塊輸出視頻圖像的速率，確定FPGA模塊的圖像處理周期； 自動(dòng)調(diào)節(jié)單元， 用于在每個(gè)圖像處理周期內(nèi)，由DSP處理模塊以10米為變化單位逐漸增加透視距離； 圖像處理單元，用于在一個(gè)圖像處理周期完成后，將該圖像處理周期內(nèi)的圖像進(jìn)行疊加和濾波處理后合成一幀圖像輸出。
【文檔編號(hào)】H04N5/14GK103905691SQ201410118184
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】許信忠, 林宋偉, 龍剛, 莊敏 申請(qǐng)人:深圳市保千里電子有限公司