一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統以及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能交通視頻監控領域的圖像識別與圖像處理技術，尤其涉及一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統以及方法。
【背景技術】
[0002]在視頻監控領域，高清數字攝像機的應用越來越廣泛，高清數字攝像機的圖像質量也變得越來越重要。由于傳感器、鏡頭等影響，當監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，比如當信號燈中的紅燈亮起時，紅燈的周圍會出現一圈紅色像素，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。交通信號燈產生的光暈現象，如果能得到抑制或者完全去除，不僅能有效提升圖像質量，而且能有助于信號燈狀態的判斷等后續的圖像處理算法。
[0003]信號燈在不同曝光程度下呈現的光暈大小也不同，當曝光較小時，信號燈周圍的光暈會不存在或者很小，當曝光慢慢增大時，光暈也隨著變大，當曝光很大時，信號燈周圍本身可能因為過爆而呈現出白色，而周圍則全是光暈。所以導致光暈大小不同的外在因素主要是相機的曝光大小，曝光越大，光暈也會越大。曝光程度的不同將會使紅燈呈現出不同的狀態，常分為正常過曝、中度過曝、嚴重過曝三種情況。正常情況紅燈狀態表現為紅燈區域為紅色，有微弱光暈現象，此微弱光暈允許不去除；中度過曝主要表現為紅燈區域紅色偏黃，其分為兩種情況:情況一為紅燈區域紅黃相間，外部邊緣有微弱紅色光暈，此時要求紅燈區域內紅色不能當做光暈進行誤去除，邊緣微弱光暈允許不去除；情況二為紅燈區域為全黃，外部邊緣有較強紅色光暈，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。嚴重過曝主要表現為紅燈區域發白，邊緣有較強紅色光暈，此時紅色光暈需要完全去除。但現階段的技術并未很好的利用過曝程度的不同來進行交通紅燈光暈的有效減弱甚至去除。
【發明內容】
[0004]針對上述技術缺陷，本發明提出一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統以及方法。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈系統，包括高清數字相機、嵌入式系統圖像處理單元和計算機，所述高清數字相機與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行處理。
[0006]進一步的，所述高清數字相機和交通信號燈分別設置在交通道路口的兩端支架上，且水平方向同一直線。
[0007]進一步的，當交通信號燈紅燈點亮時，計算機控制高清數字相機進行拍攝，并通過嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行減弱或者去除，并將處理后的圖像在計算機上顯示，或通過打印設備進行打印輸出。
[0008]進一步的，所述嵌入式系統圖像處理單元為FPGA圖像處理單元。
[0009]一種基于嵌入式系統的交通信號紅燈減光暈方法，包括如下步驟:
11)在高清數字攝像機拍攝獲得的圖像上進行光暈區域的繪制，設置為感興趣區域；
12)通過直方圖統計方法在該感興趣區域內對紅色、黃色以及白色像素點進行統計，根據紅黃白三色像素點數量的比例關系進行曝光程度的區分；
13)根據步驟12)得到的曝光程度進行減光暈強度值Sr設置；
14)對有效像素的鎖定，根據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，在此區間內的紅色像素即為減光暈區域內的有效像素；
15)找到滿足條件的紅色像素后在RGB顏色空間內進行光暈的去除。
[0010]進一步，步驟12)中對曝光程度的區分的步驟包括:當紅色像素數大于總像素數百分之八十，且黃色像素數小于總像素數百分之十時，判定為正常過曝；當紅色像素數加上黃色像素數之和大于總像素數百分之九十時，判定為中度過曝；當白色像素數加上紅色像素數之和大于總像素數百分之九十時，判定為嚴重過曝。
[0011]進一步，步驟13)中Sr設置包括如下步驟:當信號燈過爆程度屬于正常時，則說明當前信號燈無光暈，直接返回；當是中度過曝時，統計感興趣區域內飽和黃色像素數量，當飽和黃色像素數量小于一定數量時，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 ;當為嚴重過曝時，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、藍色通道B進行比較，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數值賦給R即可，初始值3小于初始值2。
[0013]本發明的有益效果在于:本方案能夠在獲取的視頻及圖像中對交通紅燈產生的紅色光暈進行區域檢測并有效減弱甚至濾除，提高了監控領域的圖像質量，為后續信號燈狀態判斷等方法做好圖像的預處理。通過直方圖統計法根據紅黃白三色像素所占比例來區分曝光強度，實際可操作性強，經驗證效果顯著，而且不需要增加新的硬件加工環節，實現方法簡單可靠易行。根據HSV顏色空間色調Η來進行有效像素點的鎖定，穩定可靠，對多變的環境的抗干擾能力尤為突出，在感興趣區域內進行光暈減弱甚至去除，加快系統處理速度、提高系統工作效率，省時省力。基于嵌入式系統的減光暈的系統及方法，后期維護便捷，軟件升級方便，利于數據化管理，價格經濟。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明系統的結構示意圖；
圖2是本發明基于嵌入式系統減光暈的工作流程圖；
圖3是本發明的方法流程圖；
圖4是本發明交通圖像減光暈前后的效果圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明。
[0016]本方案以信號燈中的紅燈為例，根據紅色信號燈在不同狀態下的特征，分析歸納了信號燈在各個狀態下的顏色分布，并根據這個規律對做進一步的減光暈處理，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的交通信號紅燈減光暈系統，包括高清數字相機、嵌入式系統圖像處理單元和計算機，所述高清數字相機和交通信號燈分別設置在交通道路口的兩端支架上，且水平方向同一直線，所述高清數字相機與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元與計算機連接，所述嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行處理。當交通信號燈紅燈點亮時，計算機控制高清數字相機進行拍攝，并通過嵌入式系統圖像處理單元對所獲得的圖像中紅燈周圍的光暈進行減弱或者去除，并將處理后的圖像在計算機上顯示，或通過打印設備進行打印輸出，所述嵌入式系統圖像處理單元可以為FPGA圖像處理單元或應用在DM8127處理芯片上。
[0018]如圖2，圖3所示，一種基于嵌入式系統的交通信號燈減光暈方法，包括如下步驟:
1)在高清數字攝像機拍攝獲得的圖像上進行光暈區域的繪