技术领域
[0001] 本申请实施例涉及车辆抓拍技术领域，尤其涉及一种低光照环境下车辆抓拍方法、装置、介质及电子设备。
相关背景技术
[0002] 卡口夜间图像的亮度与环境光亮度、补光灯亮度、相机的快门、增益、传感器的感光性、镜头的透光率、镜头的光圈、车辆与卡口相机的距离等因素相关。由于在实际卡口环境中，环境光亮度、车辆与卡口相机距离、镜头、相机基本确定，能改变只有补光灯亮度、相机的快门和增益。而由于相机快门增加后会造成运动车辆发虚，提升增益会导致噪点增加，所以普通卡口为保证抓拍效果，一般通过提升频闪灯、爆闪灯等补光设备的亮度来提升图像质量。
[0003] 使用补光灯不仅成本高、能耗高，同时也影响城市美观。大量补光设备还带来了棘手的光污染问题，行车安全和周边居民生活都会受到很大影响。主流智能交通设备商推出的环保卡口，去除白光爆闪补光灯，增加红外爆闪补光灯。相机采用棱镜分光给两颗传感器，一颗接收可见光，一颗接收红外光，然后在相机内对可见光的彩色图像和红外光的黑白图像融合。由于红外爆闪灯没有刺眼问题，因此黑白图像的亮度较高，融合后可以相比原来的彩色图像亮度有较大的提升。
[0004] 但是，由于没有白光爆闪补光等，彩色图像的质量较差，对最后合成后的图像质量影响很大，合成图像一般都会偏色，失真。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
[0024] 在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
[0025] 实施例一
[0026] 图1是本申请实施例一提供的低光照环境下车辆抓拍方法的流程图，本实施例可适用于低光照环境下车辆抓拍的情况，该方法可以由本申请实施例所提供的低光照环境下车辆抓拍装置执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于用于车辆抓拍的智能终端等设备中。
[0027] 如图1所示，所述低光照环境下车辆抓拍方法包括：
[0028] S110、获取目标车辆的当前车速；
[0029] 在本方案中，对于智能交通拍摄设备来说，拍摄的场景固定，场景内只有车辆运动。在这种场景下，夜间拉大快门，对图像的整体亮度会有很大的提升，唯一带来的问题就是运动的车辆会模糊，或者说拖影，此种模糊属于局部模糊，不能使用通用的图像去模糊算法，否则会造成整体图像效果变差。
[0030] 示例性的，图2是本申请实施例一提供的低光下不同快门的抓拍图像。其中，图2(a)给出了快门时间为4000us，车速60km/h时的抓拍图像，由于车速快、快门时间短，得到的抓拍图像虽然不存在模糊的情况，但是亮度很低，影响了图像内容的清晰度；图2(b)给出了快门时间为10000us，车速60km/h时的抓拍图像，由于车速快、快门时间长，得到的抓拍图像亮度高，存在明显的模糊化，清晰度很低；图2(c)给出了快门时间为10000us，车速0km/h时的抓拍图像，由于车速低，快门时间长，得到的抓拍图像亮度和清晰度都很高。
[0031] 在本实施例中，从上述描述可以看出，得到车辆在图像上移动的像素是关键因素。也就是说，需要获取快门与车辆移动像素的关系。车辆在抓拍照片过程中，位移等于速度乘以快门时间。可以通过确定拍摄设备转动角速度与车辆车速之间的关系，打破运动车辆发虚对快门的限制，在补光较弱的情况下提升图像效果与车牌识别率，同时保证图片不偏色。
[0032] 其中，在智能交通应用场景中，目标车辆的当前车速可以通过雷达、车检器等设备获取。
[0033] 在本技术方案中，可选的，获取目标车辆的当前车速，包括：
[0034] 基于速度采集设备，采集到达预设抓拍位置目标车辆的当前车速。
[0035] 在本实施例中，在卡口的抓拍照片中，特别是在车辆抓拍位置，车辆通常都是沿着车道方向正向直线运动。可以基于速度采集设备检测车辆，获得车辆的当前车速。其中，速度采集设备可以是雷达或者车检器，也可以是一体机设备中的雷达。
[0036] 通过对目标车辆的当前车速进行检测，可以基于当前车速，控制拍摄设备按照计算后的拍摄设备角速度进行转动抓拍车辆图像，可以提高抓拍图像效果。
[0037] S120、确定与所述当前车速相对应的拍摄设备角速度，并根据所述拍摄设备角速度控制拍摄设备转动抓拍所述目标车辆，得到车辆图像；
[0038] 其中，拍摄设备可以是智能交通相机，用于对车辆进行抓拍。拍摄设备的转动可以通过球机、云台等任何转动方式。可选的，拍摄设备可以是一体机设备中的球机。
[0039] 在本实施例中，检测到目标车辆的当前车速后，可以根据当前车速，确定拍摄设备角速度，并控制拍摄设备按照计算后的拍摄设备角速度向下转动，从而保持车辆在图像中相对静止，采用大快门抓拍，同时根据车辆距离缩短略作缩小拍摄设备镜头的焦距，以保证抓拍到的车辆大小一致，从而得到一张车辆效果很好，但是周边发虚的车辆图像。
[0040] 在本技术方案中，可选的，确定与所述当前车速相对应的拍摄设备角速度，包括：
[0041] 在所述目标车辆行驶至预设抓拍位置时，根据所述当前车速，从预先确定的车速和角速度关系中，确定与所述当前车速相对应的拍摄设备角速度。
[0042] 在本实施例中，当目标车辆行驶至预设抓拍位置时，根据获得的目标车辆的当前车速，从预先确定的车速和角速度关系中进行查找，确定与当前车速相对应的拍摄设备角速度，并让拍摄设备按照计算后的拍摄设备角速度向下转动，从而保持车辆在图像中相对静止，采用大快门抓拍，得到车辆图像。其中，车速和角速度关系可以预先通过快门与车辆移动像素的关系进行确定。
[0043] 其中，当拍摄设备覆盖范围内同时有很多车辆时，基本上车速接近，则可以基于拍摄设备同时对多个车辆进行车辆特征识别。
[0044] 通过确定拍摄设备角速度，可以控制拍摄设备抓拍到目标车辆清晰的车辆图像，有利于提高合成图像的清晰度。打破了运动车辆发虚对快门的限制，在补光较弱的情况下提升了图像效果与车牌识别率，同时保证图片不偏色。
[0045] 在本技术方案中，可选的，所述车速和角速度关系确定过程包括：
[0046] 利用相似三角形规则，根据预先确定的拍摄设备安装杆高、抓拍图像实际路面下沿与立杆距离，计算得到抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离和下沿斜边与地面夹角；
[0047] 根据所述抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离、拍摄设备焦距和拍摄设备传感器靶面高度，计算得到像距、下沿斜边与物平面夹角和物平面物距；
[0048] 利用所述物平面物距、像距以及预先获得的车辆位置在对应的抓拍图像的像素位置、感光元件在车辆行驶方向上的单位像素规格，确定与物平面的交点到下沿的距离；
[0049] 根据所述抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离、下沿斜边与地面夹角、下沿斜边与物平面夹角以及与物平面的交点到下沿的距离，确定车辆位置到下沿的距离和车辆位置与下沿斜边夹角的关系；
[0050] 将所述车辆位置到下沿的距离和车辆位置与下沿斜边夹角除以快门值，得到车速和角速度关系。
[0051] 其中，拍摄设备安装杆高、抓拍图像实际路面下沿与立杆距离、拍摄设备焦距、拍摄设备传感器靶面高度都可以根据卡口系统或者电子警察系统的拍摄设备的规格参数和安装参数计算得到。拍摄设备的规格参数包括：拍摄设备焦距、拍摄设备传感器靶面高度。而拍摄设备的安装参数包括：拍摄设备安装杆高、抓拍图像实际路面下沿与立杆距离。
[0052] 示例性的，图3是本申请实施例一提供的拍摄设备及其监测区域的示意图。如图3所示，拍摄设备的镜头由左上方指向右下方，则镜头区域的延长线与地面相交形成了对应的监测区域。图中h表示拍摄设备安装杆高、len表示抓拍图像实际路面下沿与立杆距离、a表示抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离、d表示车辆位置到下沿距离、b表示车辆位置与拍摄设备距距离、x表示b与物平面的交点到下沿的距离、f表示拍摄设备焦距、u表示物平面物距、v表示像距、vh表示拍摄设备传感器靶面高度、uh表示物平面高度、A表示下沿斜边与地面夹角、Q表示二分之一垂直方向视场角、B表示下沿斜边与物平面夹角、X表示车辆位置与下沿斜边夹角、X2表示b与地面的夹角。
[0053] 那么，可以根据拍摄设备的上述规格参数和安装参数，计算得到车辆位置到下沿距离和车辆位置与下沿斜边夹角的关系。具体的采用下述步骤进行计算：
[0054] 1)根据拍摄设备安装杆高、抓拍图像实际路面下沿与立杆距离，可以得到抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离和下沿斜边与地面夹角。采用如下公式进行计算：
[0055] h2+len2＝a2；
[0056]
[0057] 2)结合抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离、拍摄设备焦距、拍摄设备传感器靶面高度，可以得到物平面物距和像距。采用如下公式进行计算：
[0058]
[0059]
[0060] 考虑到Q很小，可以直接用a代替u，则
[0061]
[0062] 从而确定下沿斜边与物平面夹角，并用下沿斜边与物平面夹角、抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离，修正物平面物距。
[0063]
[0064] u＝a×sinB；
[0065] 3)由于vh与x分别对应的直线相互平行，可以得到： 进而得到b与物平面的交点到下沿的距离。其中，D为车辆位置在对应的抓拍图像的像素位置，σ为感光元件在车辆行驶方向上的单位像素规格。
[0066] 4)根据三角关系，可以得到：
[0067] b2＝a2+x2‑2×a×x×sinB；
[0068]
[0069] X2＝A‑X；
[0070]
[0071] 进而得到车辆位置到下沿的距离和车辆位置与下沿斜边夹角的关系。其中，移动距离等于行驶速度乘以快门时间，将车辆位置到下沿的距离和车辆位置与下沿斜边夹角同时除以快门值，则可以确定车速和角速度关系。
[0072] 通过确定车速和角速度之间的关系，可以根据目标车辆的当前车速，控制拍摄设备旋转，与车辆同步，从而可以加大快门提升车辆亮度，能够提高最后合成后图像的清晰度。
[0073] S130、根据所述车辆图像和目标车辆周边环境的场景图像，确定目标图像。
[0074] 在本方案中，目标车辆周边环境的场景图像可以采用另一拍摄设备进行抓拍。可选的，可以使用一体机设备中的枪机用大快门抓拍一张图像，保证车辆周边环境的图像效果。由于快门过大，目标车辆会发虚。
[0075] 在本实施例中，可以采用图像处理技术，将车辆图像中的目标车辆和场景图像中目标车辆的周边环境进行融合，得到目标图像，此时目标图像亮度和清晰度都较好。
[0076] 示例性的，图4是本申请实施例一提供的低光下的车辆图像，如图4(a)所示，采用大快门抓拍目标车辆，保证了车辆周边环境的图像效果，由于快门过大，目标车辆发虚。图4(b)给出了合成后的目标图像，将车辆图像与场景图像进行合成，可以将清晰的目标车辆和清晰的周边背景融合，提升了抓拍图像的效果。
[0077] 在本技术方案中，可选的，根据所述车辆图像和目标车辆周边环境的场景图像，确定目标图像，包括：
[0078] 获取所述目标车辆周边环境的场景图像；其中，拍摄设备抓拍所述场景图像以及车辆图像所采用的焦段相同；
[0079] 利用图像处理技术，将所述车辆图像和场景图像进行融合，得到目标图像。
[0080] 在本方案中，拍摄设备抓拍场景图像以及车辆图像采用相同的焦段，可以保证覆盖相同的视场范围，并从多帧车辆图像中提取目标车辆，将该目标车辆覆盖场景图像中的目标车辆，得到合成后的目标退选哪个。
[0081] 将车辆图像和场景图像进行合成，能够得到亮度和清晰度较好的目标图像，在低光条件下，既提升了图像效果，又保证车辆与车牌清晰，满足卡口电警应用。
[0082] 在本技术方案中，可选的，在得到车辆图像之后，所述方法还包括：
[0083] 控制所述拍摄设备恢复至初始位置。
[0084] 在本实施例中，当拍摄设备进行抓拍后，将拍摄设备恢复至初始位置，以用于后续车辆抓拍。
[0085] 通过旋转拍摄设备与车辆同步，从而可以加大快门提升车辆亮度，能够提高合成后图像的清晰度。
[0086] 本申请实施例所提供的技术方案，获取目标车辆的当前车速；确定与当前车速相对应的拍摄设备角速度，并根据拍摄设备角速度控制拍摄设备转动，采用大快门抓拍所述目标车辆，得到车辆图像；然后根据车辆图像和目标车辆周边环境的场景图像，确定目标图像。通过执行本技术方案，可以通过旋转拍摄设备与车辆同步，从而可以加大快门提升车辆亮度，能够提高最后合成后图像的清晰度。保证了低光条件下车辆与车牌清晰，满足卡口电警应用。
[0087] 实施例二
[0088] 图5是本申请实施例二提供的低光照环境下车辆抓拍装置的结构示意图，如图5所示，低光照环境下车辆抓拍装置包括：
[0089] 当前车速获取模块510，用于获取目标车辆的当前车速；
[0090] 车辆图像得到模块520，用于确定与所述当前车速相对应的拍摄设备角速度，并根据所述拍摄设备角速度控制拍摄设备转动，采用大快门抓拍所述目标车辆，得到车辆图像；
[0091] 目标图像确定模块530，用于根据所述车辆图像和目标车辆周边环境的场景图像，确定目标图像。
[0092] 在本技术方案中，可选的，车辆图像得到模块520，包括：
[0093] 拍摄设备角速度确定单元，用于在所述目标车辆行驶至预设抓拍位置时，根据所述当前车速，从预先确定的车速和角速度关系中，确定与所述当前车速相对应的拍摄设备角速度。
[0094] 在本技术方案中，可选的，拍摄设备角速度确定单元，具体用于：
[0095] 利用相似三角形规则，根据预先确定的拍摄设备安装杆高、抓拍图像实际路面下沿与立杆距离，计算得到抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离和下沿斜边与地面夹角；
[0096] 根据所述抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离、拍摄设备焦距和拍摄设备传感器靶面高度，计算得到像距、下沿斜边与物平面夹角和物平面物距；
[0097] 利用所述物平面物距、像距以及预先获得的车辆位置在对应的抓拍图像的像素位置、感光元件在车辆行驶方向上的单位像素规格，确定与物平面的交点到下沿的距离；
[0098] 根据所述抓拍图像实际路面下沿到拍摄设备距离、下沿斜边与地面夹角、下沿斜边与物平面夹角以及与物平面的交点到下沿的距离，确定车辆位置到下沿的距离和车辆位置与下沿斜边夹角的关系；
[0099] 将所述车辆位置到下沿的距离和车辆位置与下沿斜边夹角除以快门值，得到车速和角速度关系。
[0100] 在本技术方案中，可选的，当前车速获取模块510，具体用于：
[0101] 基于速度采集设备，采集到达预设抓拍位置目标车辆的当前车速。
[0102] 在本技术方案中，可选的，目标图像确定模块530，包括：
[0103] 场景图像获取单元，用于获取所述目标车辆周边环境的场景图像；其中，拍摄设备抓拍所述场景图像以及车辆图像所采用的焦段相同；
[0104] 目标图像得到单元，用于利用图像处理技术，将所述车辆图像和场景图像进行融合，得到目标图像。
[0105] 在本技术方案中，可选的，所述装置还包括：
[0106] 拍摄设备控制模块，用于控制所述拍摄设备恢复至初始位置。
[0107] 上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0108] 实施例三
[0109] 本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种低光照环境下车辆抓拍方法，该方法包括：
[0110] 获取目标车辆的当前车速；
[0111] 确定与所述当前车速相对应的拍摄设备角速度，并根据所述拍摄设备角速度控制拍摄设备转动抓拍所述目标车辆，得到车辆图像；
[0112] 根据所述车辆图像和目标车辆周边环境的场景图像，确定目标图像。
[0113] 介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“介质”旨在包括：安装介质，例如CD‑ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，介质可以位于程序在其中被执行的计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给计算机用于执行。术语“介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多介质。介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
[0114] 当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的低光照环境下车辆抓拍操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的低光照环境下车辆抓拍方法中的相关操作。
[0115] 实施例四
[0116] 本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备中可集成本申请实施例提供的低光照环境下车辆抓拍装置。图6是本申请实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。如图6所示，本实施例提供了一种电子设备600，其包括：一个或多个处理器620；存储装置610，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器620执行，使得所述一个或多个处理器620实现本申请实施例所提供的低光照环境下车辆抓拍方法，该方法包括：
[0117] 获取目标车辆的当前车速；
[0118] 确定与所述当前车速相对应的拍摄设备角速度，并根据所述拍摄设备角速度控制拍摄设备转动抓拍所述目标车辆，得到车辆图像；
[0119] 根据所述车辆图像和目标车辆周边环境的场景图像，确定目标图像。
[0120] 当然，本领域技术人员可以理解，处理器620还实现本申请任意实施例所提供的低光照环境下车辆抓拍方法的技术方案。
[0121] 图6显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0122] 如图6所示，该电子设备600包括处理器620、存储装置610、输入装置630和输出装置640；电子设备中处理器620的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器620为例；电子设备中的处理器620、存储装置610、输入装置630和输出装置640可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线650连接为例。
[0123] 存储装置610作为一种计算机可读介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块单元，如本申请实施例中的低光照环境下车辆抓拍方法对应的程序指令。
[0124] 存储装置610可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置610可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置610可进一步包括相对于处理器620远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0125] 输入装置630可用于接收输入的数字、字符信息或语音信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置640可包括显示屏、扬声器等电子设备。
[0126] 本申请实施例提供的电子设备，可以达到提高合成后图像的清晰度，保证了低光条件下车辆与车牌清晰，满足卡口电警应用的目的。
[0127] 上述实施例中提供的低光照环境下车辆抓拍装置、介质及电子设备可执行本申请任意实施例所提供的低光照环境下车辆抓拍方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的低光照环境下车辆抓拍方法。
[0128] 注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。
