[发明专利]检测视频序列中光源闪烁的方法、装置及图像处理设备

说明书

本发明适用于图像、视频处理技术领域，提供了一种检测视频序列中光源闪烁的方法、装置及图像处理设备。所述方法包括：采集前一帧图像和当前帧图像；提取前一帧图像的亮度信息和当前帧图像的亮度信息，并计算前一帧图像的亮度行均值和当前帧图像的亮度行均值；计算前一帧图像的亮度行均值和当前帧图像的亮度行均值的差分函数，对所述差分函数进行逐点积分得到闪烁特征分量；分析所述闪烁特征分量，得到分析结果；根据分析结果及预设闪烁频数阈值判断当前帧图像是否存在闪烁现象。本发明可以检测视频序列中是否存在由于人造光源导致的闪烁现象，且时间复杂度低，检测准确度高，不要求检测的帧图像为静止帧图像，可适用于运动视频序列中光源闪烁检测。

技术领域

本发明属于图像、视频处理技术领域，尤其涉及一种检测视频序列中光源闪烁的方法、装置及图像处理设备。

背景技术

随着摄像装置在实时监控方面的应用日趋普遍，对摄像装置的性能需求也与日俱增。目前，大多数CMOS传感器采用滚动快门，对任一像素，在曝光开始时先将其清零，然后等待曝光时间过后，将信号值读出。因为数据的读出是串行的，所以清零、曝光、读出也只能逐行顺序进行，即图像的不同行是在不同的时刻曝光采集得到的。另外，摄像装置工作时，为了适应不同频率的人造光源和室外自然光，会根据周围环境的明暗变化不断的调整曝光时间，对于不同的环境光源，曝光时间初始值和每一次调整的步长都会有所不同。但是，对于单帧图像来说，不同行的曝光时间一般是不变的，对于连续几帧图像来说，曝光时间也不会剧烈变化。

当在室外自然光下采集视频时，自然光的强度在短时间内也是不会频繁变化的，因此，当曝光时间一定时，不同行的曝光量是一定的，因此在图像中不会出现闪烁条纹的现象。当在人造光源下，比如室内荧光灯下采集视频时，由于荧光灯使用的镇流器机构，其输出光量的强度是按照提供给荧光灯的交流电(AC)频率的两倍。在世界各地主要使用两种AC频率，50hz和60hz。以50hz为例，如图1所示，当交流电频率为50hz时，荧光灯输出光量的强度以100hz的频率进行变化，若摄像装置采用帧率30fps，而曝光时间是荧光灯输出光量变化的周期的整数倍(如图1中曝光时间为荧光灯的一个周期)，此时，同帧内任何一行的曝光量都是相同的，相邻帧相同行的曝光量也是一样的，此时图像中不会出现亮度变化的条带。然而，如图2所示，当曝光时间不是荧光灯输出光量变化的周期的整数倍时，同帧内任何一行的曝光量是变化的，相邻帧相同行的曝光量也是不一样的，因此对于单帧图像来说，单帧图像中存在亮度变化的条带，对于连续视频来说，视频中存在非静态的条带或者说波动的亮度。再如图3所示，当摄像装置采用帧率25fps时，若其曝光时间不是荧光灯输出光量变化的周期的整数倍时，同帧内任何一行的曝光量是变化的，相邻帧相同行的曝光量却是一样的，此时，对于单帧图像来说，单帧图像中存在亮度变化的条带，然而，对于连续视频来说，视频中不会出现条带亮度的波动。实际上，只要电流相对稳定，人眼一般很难察觉到灯的亮度变化，而如上所述的三种情况，在第一种情况下获取的视频，视频中不存在波动的亮度，即视频中不会出现闪烁现象，在第二种情况下获取的视频会存在闪烁现象，而在第三种情况下获取的视频，虽然单帧内存在亮度变化的条带，但这种条带在视频中是静态的，不会出现波动，而由于图像本身的像素信息，静态的条带是一个相对微弱的特征量，在视频中通常也是很难觉察到，因此在视频采集帧率与荧光灯的频率匹配时，无论曝光时间多长，视频中一般不会出现明显的闪烁现象。而一般出现闪烁的情形即为视频采集帧率与荧光灯的频率不匹配，且其曝光时间不是荧光灯输出光量变化周期的整数倍时。相应的，消除闪烁现象，只需设定摄像装置的曝光时间为荧光灯输出光量变化周期的整数倍即可。然而，曝光时间是随着周围环境的明暗变化不断调整的，不能设置为固定的值。为此，为消除视频中的闪烁，首先要检测当前视频中是否存在闪烁现象。

目前的一些闪烁检测方法主要依据闪烁分量具有一定的周期性这一特性，通过考察时域上的周期性，或者周期分量在频域上对应的频率的幅度，或者其自相关函数的周期性等来判断闪烁分量的有无及其强度。然而，计算傅里叶变换，自相关函数等在计算上相对复杂，通常又要求连续帧为相对静止的图像帧。

发明内容