[发明专利]一种提高视频信号采集抗干扰能力的方法

说明书

本发明涉及一种提高视频信号采集抗干扰能力的方法，本发明基于近红外激光补光技术，采用衍射光学元件(DOE)对激光光源进行光束整形得到可以覆盖摄像机视角的光源，该光源可以照射一定距离内的物体，摄像头前置一个窄带滤光片，激光的波长范围和窄带滤光片的带通范围一致，这样就可以保证激光补光光源的能量能通过窄带滤光片，而环境光的能量一般是宽频带能量，其在窄带滤光片通带范围内的光能量的比例及其少，因此可以滤除绝大部分的环境光。最后，让激光以隔帧点亮的方式工作，这样摄像头采集到的是隔帧补光的视频源，将相邻两帧作差合成一帧，则得到彻底消除环境光的视频流。本发明的目的是去除环境光，为各领域提供稳定的视频信号。

【技术领域】

本发明涉及视频信号采集及处理领域，具体涉及一种提高视频信号采集抗干扰能力的方法。

【背景技术】

视频信号的采集离不开照明，完全没有亮度的空间是无法成像的。然而，如果环境光的变化太剧烈，也会对视频信号产生干扰，对后续的图像识别产生影响。为了克服这种干扰，中国发明专利CN200710176106采用红外LED作为补光光源，对人脸进行照射，在摄像机的前端放置一滤光片，该滤光片能让LED波段的光通过，而把大部分的环境光滤除。由此获得具有一定光照稳定性的近红外图像，供识别模块进行识别。然而该法仍然存在很大部分的环境光，其波长属于滤光片带通范围内的光可以通过，在环境光照比较强烈的情况下，此影响仍然很难忽略。因而，中国发明专利CN201010220908对此作进一步的提升，提出一种帧间作差的方法，此时LED不是持续点亮的而是隔帧点亮的，然后对奇帧和偶帧作差，则得到进一步消除环境光影响的视频流。以上方法在人脸识别上确实取得一定的实用效果。因为人脸识别是近距离的，环境没有那么恶劣的情况下使用。然而，把视频识别作为人工智能，安防监控，自动控制等方面的重要的传感技术的话，需要进一步的消除环境光的影响，才能使其有较好的鲁棒性，因为它将面对的环境是难以预料的，并且是不分白天黑夜的，通常是比人脸识别更远的距离的，同时要求有较苛刻的可靠性。比如在太阳强烈，车头灯，舞台闪灯等强光直视的场合，以上的两种技术都很难得到较好的图像质量。再者，在夜晚的场合，以上两种技术将得到更加糟糕的结论，因为画面很可能会过于昏暗。

【发明内容】

针对以上问题，本发明提出了一种提高视频信号采集抗干扰能力的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：本发明基于近红外激光补光技术，采用DOE光束整形片对激光光源进行光束整形得到可以覆盖摄像机视角的光源，该光源可以照射一定距离内的物体，摄像头前置一个窄带滤光片，激光的波长范围和窄带滤光片的带通范围一致，这样就可以保证激光补光光源的能量能通过窄带滤光片，而环境光的能量一般是宽频带能量，其在窄带滤光片通带范围内的光能量的比例及其少，因此可以滤除绝大部分的环境光，最后，采用帧间差分法让激光以隔帧点亮的方式工作，这样摄像头采集到的是隔帧补光的视频源，将相邻两帧作差合成一帧，则得到彻底消除环境光的视频流。

在本发明所述一种提高视频信号采集抗干扰能力的方法中，所述近红外激光补光技术采用840nm、870nm、910nm或者940nm的半导体近红外激光器作为补光光源(相比红外LED，该光源有着更窄的光谱成分，光谱越窄，越有利于滤除环境光)，激光的单色性非常好，一般光谱宽度小于5nm，考虑温度对光谱漂移的影响，激光的光谱宽度也会在±10nm以内，因此，窄带滤光片的带通宽度为20nm。

在本发明所述一种提高视频信号采集抗干扰能力的方法中，所述DOE光束整形片的作用是对光束整形，让激光的能量可以均匀的照射整个场景，形成可以覆盖整个摄像机视场角的发散光源。

在本发明所述一种提高视频信号采集抗干扰能力的方法中，所述窄带滤光片的带通范围为20nm左右，其中心波长和激光对应，若采用830nm的激光器，则滤光片的中心波长也是830nm，其带通范围为820nm～840nm；在带通范围内的透过率为75％，带通范围外的透过率接近0％；由于激光的波长范围和滤光片的带通范围非常吻合，所以透过率约75％。而环境光有着非常宽的光谱范围，因此其透过率小于2％。