[发明专利]一种高速相机的自适应变帧率图像处理方法及高速相机

说明书

本发明公开了一种高速相机的自适应变帧率图像处理方法及高速相机，该方法包括：FPGA接收图像传感器发送的当前图像帧；FPGA将当前图像帧基于目标起始地址开始写入高速存储器，同时获取当前帧图像与上一帧图像的特征参数的差异，判断所述差异是否小于预设值，若是，则将目标起始地址的值保持不变，否则将目标起始地址的值更新为原目标起始地址的值加上当前帧图像的大小；重复上述步骤依次对每个时刻采集的图像进行处理。本发明根据实时画面的变动程度来调节存储的帧率，从而实现了长时间监控与高速采集并存，解决了诸如疲劳测试场景的问题。

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，具体涉及一种高速相机的自适应变帧率图像处理方法及高速相机。

背景技术

在一些例如疲劳测试、长时间监控等场景中，这些场景有一个共同点，一是事件发生时间极短，需要高速相机才能捕捉到事件发生的过程，比如疲劳测试时工件断裂的瞬间；二是这类事件由于无法预知事件发生时刻所以需要进行长时间监控，但由于高速相机产生的数据量极大，很快就能将相机内部存储空间占满，无法适用于这类场景。比如富煌君达公司生产的千眼狼M230_16GB高速相机，全画幅1080p下最大录制帧率可达3200fps，但该状态下只能录制2.5秒的视频,很容易错过目标事件。

现有技术中，增加监控时长有如下三种方法，第一，通过图像压缩来延长录制时间，但是压缩会对图像质量产生影响，对疲劳测试中一些纹理丰富的工件/物体等,压缩率会很低，而且可能会造成关键纹理缺失，无法辨认。另外，压缩率高的算法复杂程度高，无法应用到高帧率的高速相机中，而简单算法的压缩率低，效果不显著，或者只能应对某单一场景。第二，通过扩展相机存储容量的方法来增加录制时长，但这种方法会大幅增加系统成本，而大部分高速相机不具备扩展接口。或是通过使用多台高速相机分时复用来延长采集时长，这仍然会增加系统成本，而且带来控制复杂的麻烦。第三，通过分析关键帧生成触发信号来采集关键视频片段的思路，但提出的背景差分法、帧间差分法、视频光流法等关键帧分析方法均需要存储器中存储至少一帧图像用于对比分析，即在高速相机运行过程中存储器同时进行读和写，这会占用存储器带宽下降，造成高速相机存储效率降低，无法达到最高帧率。并且该专利的方法需要将RAM中的图像搬移至其它存储器中，造成RAM的有效利用率再度减半。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种高速相机的自适应变帧率图像处理方法及高速相机，通过改变高速相机的录制存储逻辑来延长采集时长，从而实现了长时间监控与高速采集并存，解决了诸如疲劳测试场景的问题。

第一方面，本申请提供了一种高速相机的自适应变帧率图像处理方法，包括：

(1)FPGA接收图像传感器发送的当前图像帧；

(2)FPGA将当前图像帧基于目标起始地址开始写入高速存储器，同时获取当前帧图像与上一帧图像的特征参数的差异，判断所述差异是否小于预设值，若是，则进入步骤(3)，否则进入步骤(4)；

(3)将目标起始地址的值保持不变；

(4)将目标起始地址的值更新为原目标起始地址的值加上当前帧图像的大小；

(5)重复上述步骤(1)-(4)依次对每个时刻采集的图像进行处理。

在一些实施方式中，所述获取当前帧图像与上一帧图像的特征参数的差异，包括：

基于FPGA实时接收的图像像素数据实时计算像素横坐标与对应像素灰度值乘积的第一累加结果，像素纵坐标与对应像素灰度值乘积的第二累加结果，并计算所有像素灰度值的第三累加结果；

当FPGA收到帧数据流结束标志时，基于第一累加结果和第三累加结果的比值记为第一特征参数；基于第二累加结果和第三累加结果的比值记为第二特征参数；

获取当前帧图像与上一帧图像第一特征参数和第二特征参数的差异。