本技術涉及圖像處理與計算機視覺，尤其涉及一種攝像設備、云端系統及基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法。

背景技術：

1、隨著攝像技術的快速發展，攝像頭已廣泛應用于各類場景，如智能手機攝影、安防監控系統、車輛輔助駕駛、無人機拍攝等。然而，在復雜光照條件下，特別是逆光場景中，傳統的攝像頭往往難以獲得清晰、均衡的圖像。在逆光環境下，由于主體位于光源的背面，光線從拍攝對象的背后照射過來，導致圖像中主體出現暗部細節丟失或完全模糊的現象，而背景則由于過度曝光而顯得刺眼；這種問題嚴重影響了圖像的質量和細節表現。

2、現有通常采用自動曝光（ae）或固定曝光補償策略等方法來應對攝像的逆光場景，但這些方法在處理復雜光線環境時存在局限性。例如，自動曝光系統往往不能實時適應快速變化的光線，導致曝光延遲或不足。此外，簡單的曝光補償通常只針對整體畫面進行調整，容易導致背景過曝或主體曝光過度，最終無法獲得滿意的圖像效果。

3、為了解決上述問題，引入了高動態范圍成像（hdr）、多幀圖像融合等技術對攝像畫面進行處理。然而，這些技術在實際應用中依然面臨挑戰，如多幀圖像處理過程中易產生動態模糊、高動態范圍成像hdr技術在動態場景中的表現不穩定等。現有技術也缺乏對光源位置的精確感知及針對特定區域的局部光照補償，無法靈活應對逆光環境中的復雜變化。

技術實現思路

1、本技術提供了一種攝像設備、云端系統及基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法，用于解決現有攝像頭在復雜光照條件下，尤其是逆光環境中，難以清晰捕捉主體圖像且存在曝光不均衡、圖像細節缺失的技術問題。

2、為了實現上述目的，本技術提供如下技術方案：

3、一方面，提供了一種基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法，包括以下步驟：

4、通過攝像設備獲取在逆光場景下目標區域的場景圖像和期望亮度值，對所述場景圖像進行處理，得到所述目標區域的當前亮度值；

5、根據所述當前亮度值和所述期望亮度值計算，得到曝光補償值；根據所述曝光補償值采用調整規則調整所述攝像設備的參數，得到局部曝光補償后的攝像設備并記為第一攝像設備；

6、獲取融合多模型和所述攝像設備拍攝圖像的歷史光照數據，采用所述融合多模型對所述歷史光照數據進行處理，得到光照預估值；根據所述光照預估值作為曝光補償值采用調整規則動態調整所述第一攝像設備的參數，得到動態曝光補償后的第二攝像設備；

7、通過所述第二攝像設備獲取不同曝光值在所述目標區域中移動目標的多幀圖像；對所有所述多幀圖像進行圖像融合處理，得到合成圖像；

8、獲取自適應環境光補償策略，采用所述自適應環境光補償策略調整所述第二攝像設備的曝光數值以對所述合成圖像進行處理，得到優化圖像。

9、優選地，對所述場景圖像進行處理，得到所述目標區域的當前亮度值包括：

10、從所述場景圖像中獲取每個像素點rgb的三個像素值，根據每個所述像素點的三個像素值計算，得到對應所述像素點的亮度值；

11、根據所有所述亮度值計算，得到所述目標區域的當前亮度值。

12、優選地，所述參數包括攝像設備的增益、快門速度和光圈大小，所述調整規則包括：

13、獲取所述攝像設備的當前參數，所述當前參數包括當前增益、當前快門速度和當前光圈大小；

14、根據所述當前參數和所述曝光補償值計算，得到調整參數；

15、按所述調整參數對所述攝像設備的參數進行調整，得到局部曝光補償后的第一攝像設備。

16、優選地，所述融合多模型至少包括二分類模型、隨機森林模型和由長短期記憶網絡建立的光照預測模型，采用所述融合多模型對所述歷史光照數據進行處理，得到光照預估值包括：

17、采用所述二分類模型、所述隨機森林模型和所述光照預測模型分別對所述歷史光照數據進行訓練，輸出各自的光照預測值；

18、對所有所述光照預測值進行計算，得到光照預估值。

19、優選地，對所有所述多幀圖像進行圖像融合處理，得到合成圖像包括：

20、在所有所述多幀圖像中確定移動目標，根據所述移動目標對所有所述多幀圖像進行配準處理，得到對應對齊的處理圖像；

21、采用高動態范圍成像技術對所有所述處理圖像進行融合合成，得到合成圖像。

22、優選地，所述自適應環境光補償策略包括反向曝光評估模型，所述反向曝光評估模型用于根據所述場景圖像輸出與所述場景圖像對應的主要光源，并根據所述主要光源的強度調整所述第二攝像設備的曝光數值。

23、優選地，采用所述自適應環境光補償策略調整所述第二攝像設備的曝光數值以對所述合成圖像進行處理之前，該方法包括：對所述合成圖像進行對比度增強和顏色調整處理。

24、優選地，采用調整規則調整攝像設備的參數之前，該方法包括：獲取所述目標區域的場景類型，根據所述場景類型確定所述參數的優先級，根據所述優先級對所述參數進行調整。

25、優選地，通過所述第二攝像設備獲取不同曝光值在所述目標區域中移動目標的多幀圖像過程中，該方法包括：對所述攝像設備獲取所述多幀圖像進行超分辨率增強處理。

26、又一方面，提供了一種攝像設備，包括設備殼體和內置在所述設備殼體中的控制板，所述控制板上設置有控制系統，所述控制系統按上述所述的基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法運行。

27、優選地，所述控制系統包括處理器模塊以及與所述處理器模塊連接的光學采集模塊、通訊模塊、供電模塊、儲能模塊和散熱模塊，所述處理器模塊按上述所述的基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法運行。

28、又一方面，提供了一種攝像設備的云端系統，包括依次連接的用戶端、攝像設備、邊緣處理設備、云端分析服務器和數據存儲庫，所述云端分析服務器還與用戶端連接；

29、所述用戶端，用于向所述攝像設備獲取實時監控視頻的第一請求指令、向所述云端分析服務器獲取歷史視頻數據的第二請求指令以及向所述邊緣處理設備發送歷史光照數據的第三請求指令；

30、所述攝像設備，用于根據所述第一請求指令向所述邊緣處理設備發送視頻流；

31、所述邊緣處理設備，用于對所述視頻流的圖像進行篩選處理，得到處理后場景的監控圖像并將所述監控圖像上傳至所述云端分析服務器；

32、所述云端分析服務器，用于將所述監控圖像傳送至所述數據存儲庫中存儲和將所述監控圖像傳送至所述用戶端，以及根據所述第二請求指令從所述存儲數據庫中獲取所述歷史視頻數據并將所述歷史視頻數據傳送至所述用戶端；

33、其中，所述用戶端還用于根據所述第三請求指令將所述歷史視頻數據中的歷史光照數據傳送至所述邊緣處理設備；所述云端分析服務器用于按照上述所述的基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法對所述歷史光照數據處理得到調整所述攝像設備的調整參數，并將所述調整參數通過所述邊緣處理設備傳送至所述攝像設備，所述攝像設備還用于根據所述調整參數對所述攝像設備的參數進行更新。

34、又一方面，提供了一種基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化裝置，包括亮度獲取單元、第一參數調整單元、第二參數調整單元、圖像合成單元和圖像優化單元；

35、所述亮度獲取單元，用于通過攝像設備獲取在逆光場景下目標區域的場景圖像和期望亮度值，對所述場景圖像進行處理，得到所述目標區域的當前亮度值；

36、所述第一參數調整單元，用于根據所述當前亮度值和所述期望亮度值計算，得到曝光補償值；根據所述曝光補償值采用調整規則調整所述攝像設備的參數，得到局部曝光補償后的攝像設備并記為第一攝像設備；

37、所述第二參數調整單元，用于獲取融合多模型和所述攝像設備拍攝圖像的歷史光照數據，采用所述融合多模型對所述歷史光照數據進行處理，得到光照預估值；根據所述光照預估值作為曝光補償值采用調整規則動態調整所述第一攝像設備的參數，得到動態曝光補償后的第二攝像設備；

38、所述圖像合成單元，用于通過所述第二攝像設備獲取不同曝光值在所述目標區域中移動目標的多幀圖像；對所有所述多幀圖像進行圖像融合處理，得到合成圖像；

39、所述圖像優化單元，用于獲取自適應環境光補償策略，采用所述自適應環境光補償策略調整所述第二攝像設備的曝光數值以對所述合成圖像進行處理，得到優化圖像。

40、再一方面，提供了一種終端設備，包括處理器以及存儲器；

41、所述存儲器，用于存儲程序代碼，并將所述程序代碼傳輸給所述處理器；

42、所述處理器，用于根據所述程序代碼中的指令執行上述所述的基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法。

43、該攝像設備、云端系統及基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法，該基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法包括通過攝像設備獲取在逆光場景下目標區域的場景圖像和期望亮度值，對場景圖像進行處理，得到目標區域的當前亮度值；根據當前亮度值和期望亮度值計算，得到曝光補償值；根據曝光補償值采用調整規則調整攝像設備的參數，得到局部曝光補償后的攝像設備并記為第一攝像設備；獲取融合多模型和攝像設備拍攝圖像的歷史光照數據，采用融合多模型對歷史光照數據進行處理，得到光照預估值；根據光照預估值作為曝光補償值采用調整規則動態調整第一攝像設備的參數，得到動態曝光補償后的第二攝像設備；通過第二攝像設備獲取不同曝光值在目標區域中移動目標的多幀圖像；對所有多幀圖像進行圖像融合處理，得到合成圖像；獲取自適應環境光補償策略，采用自適應環境光補償策略調整第二攝像設備的曝光數值以對合成圖像進行處理，得到優化圖像。

44、從以上技術方案可以看出，本技術具有以下優點：該基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法通過局部曝光補償、動態曝光調整、多幀圖像融合等優化攝像設備在逆光場景中的光照處理效果，提升攝像設備拍攝圖像的清晰度、亮度平衡及色彩還原度，解決了現有攝像頭在復雜光照條件下，尤其是逆光環境中，難以清晰捕捉主體圖像且存在曝光不均衡、圖像細節缺失的技術問題。

45、攝像設備通過控制系統的基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化方法能夠降低大范圍靜態監控場景的整體功耗。

46、該攝像設備的云端系統通過用戶端、攝像設備、邊緣處理設備、云端分析服務器和數據存儲庫實現遠程控制攝像設備，以確保在動態監控條件下攝像設備的圖像質量。

47、該基于逆光場景的攝像設備光照補償與優化裝置通過亮度獲取單元、第一參數調整單元、第二參數調整單元、圖像合成單元和圖像優化單元對攝像設備實現局部曝光補償、動態曝光調整、多幀圖像融合等處理，優化攝像設備在逆光場景中的光照處理效果，提升攝像設備拍攝圖像的清晰度、亮度平衡及色彩還原度。