一种光源均匀性调节方法、系统以及装置与流程

1.本发明涉及机器视觉技术领域，具体涉及一种光源均匀性调节方法、系统以及装置。


背景技术：

2.在摄像头功能测试领域，摄像头测试设备中光环境控制尤为重要。光源的均匀性是摄像头测试设备的关键调节因素。各种光环境(包括红外光或白光等)都被要求较高的均匀性才能满足拍照过程摄像头采图的稳定性和成像质量。因此光源的均匀性成为设备供应商必须调节的设备指标。
3.目前光源均匀性调节的方法主要是人工手动或半自动测量光源亮度值，然后再记录不同点的亮度值，计算光源均匀性，再不断手动调整灯条亮度值，提高均匀性。该方法调节复杂，耗时长，特别是立体图卡环境，前置光源的光环境下，调节难度更大，效率更低，不利于量产出货。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是现有技术中光源均匀性调节效率低。
5.一种光源均匀性调节方法,包括：
6.分别计算标定板上每个感光传感器的亮度值与多个灯条控制的控制参数之间的斜率系数；
7.根据每个感光传感器对应的斜率系数、预设的每个感光传感器的目标亮度值构建每个感光传感器的亮度值线性约束方程；
8.根据每个感光传感器的亮度值线性约束方程以及预设的每个感光传感器的电流约束条件或者占空比约束条件，采用线性约束最小二乘法计算每个灯条的最优控制参数；
9.将设备上每个灯条的亮度控制参数设置为其对应的最优控制参数。
10.在一种实施例中，将设备上每个灯条的亮度控制参数设置为其对应的最优控制参数之后还包括：
11.计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值；
12.判断该均匀性值是否满足预设的均匀性阈值要求；
13.若不满足，则对对应的灯条的控制参数进行微调；若满足，则停止对灯条的控制参数的调节。
14.在一种实施例中，灯条的控制参数为占空比或者电流值；
15.所述分别计算标定板上每个感光传感器的亮度值与多个灯条控制的控制参数之间的斜率系数包括：
16.对于任意一个感光传感器i,依次打开所有灯条，其中打开每个灯条时将该灯条的占空比或者电流值按最小到最大划分n等分点控制，在对应等分点下记录每个感光传感器值，基于n个等分点组成的电流值区间或者占空比区间以及对应的感光传感器的亮度值，采
用线性最小二乘法计算出每个灯条的电流值或占空比与亮度值的子斜率系数，其中，所有灯条与一个感光传感器i之间的多个子斜率系数组成该感光传感器i对应的斜率系数；其中n≥2。
17.在一种实施例中，所述根据每个感光传感器对应的斜率系数、预设的每个感光传感器的目标亮度值构建每个感光传感器的亮度值线性约束方程包括：
18.对于任意一个感光传感器通过以下公式计算其亮度值：
[0019][0020]
其中，yi表示第i个感光传感器的亮度值，k
i,j
表示第j个灯条打开时第i个感光传感器对应的子斜率系数，j表示灯条编号，xj表示第j个灯条当前的占空比或电流值；
[0021]
其中，任意一个感光传感器i的亮度值线性约束方程为：
[0022][0023]
其中，goal_pow表示感光传感器的目标亮度值。
[0024]
在一种实施例中，所述根据每个感光传感器的亮度值线性约束方程以及预设的每个感光传感器的电流约束条件或者占空比约束条件，采用线性约束最小二乘法计算每个灯条的最优控制参数包括：
[0025]
基于所述斜率系数，采用线性约束最小二乘法对所有感光传感器的亮度值线性约束方程进行求解得到每个灯条对应的最优控制参数。
[0026]
在一种实施例中，所述计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值包括：通过下述公式计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值:
[0027][0028]
其中，p表示所有感光传感器当前的均匀性值，max(光感值)表示所有感光传感器测量值中的最大值，min(光感值)表示所有感光传感器测量值中的最小值，average(光感值)表示所有感光传感器测量值的平均值。
[0029]
在一种实施例中，所述对对应灯条的占空比或电流值进行微调包括：
[0030]
根据预先设定的灯条和感光传感器的对应关系，获取当前检测到的最大亮度值的感光传感器，确定与该感光传感器对应的斜率系数最大的灯条，将该灯条的占空比或电流值减小预设的微调步进值；同时获取当前检测到的最小亮度值的感光传感器，确定与该感光传感器对应的斜率系数最大的灯条，将该灯条的占空比或电流值增大预设的微调步进值。
[0031]
一种光源均匀性调节系统,包括：
[0032]
第一计算模块，用于分别计算标定板上每个感光传感器的亮度值与多个灯条控制的控制参数之间的斜率系数；
[0033]
第二计算模块，用于根据每个感光传感器的斜率系数、预设的每个感光传感器的目标亮度值构建每个感光传感器的亮度值线性约束方程；
[0034]
第三计算模块，用于根据每个感光传感器的亮度值线性约束方程以及预设的每个感光传感器的电流约束条件或者占空比约束条件，采用线性约束最小二乘法计算每个灯条
的最优控制参数；
[0035]
控制模块，用于将设备上每个灯条的亮度控制参数设置为其对应的最优控制参数。
[0036]
在一种实施例中，还包括均匀性判断模块，用于计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值，判断该均匀性值是否满足预设的均匀性阈值要求，若不满足，则进一步对对应的灯条的控制参数进行微调；若满足，则停止对灯条的控制参数的调节。
[0037]
一种光源均匀性调节装置，包括多个感光传感器和处理器，所述多个感光传感器用于测量标定板上不同位置处的亮度值，所述处理器用于根据所述亮度值对每个灯条的控制参数进行调节，以使得所有的感光传感器所处位置的亮度达到预设均匀性要求。
[0038]
依据上述实施例的光源均匀性调节方法，其包括：分别计算标定板上每个感光传感器的亮度值与多个灯条控制的控制参数之间的斜率系数；根据每个感光传感器对应的斜率系数、预设的每个感光传感器的目标亮度值构建每个感光传感器的亮度值线性约束方程；根据每个感光传感器的亮度值线性约束方程以及预设的每个感光传感器的电流约束条件或者占空比约束条件，采用线性约束最小二乘法计算每个灯条的最优控制参数，使得标定板上各处的亮度值的均匀性达到预设的要求，采用本实施例的调节方法可以自动、快速且精准的将标定板各处的亮度值调节均匀，提高了调节效率。
附图说明
[0039]
图1为本技术实施例的光源均匀性调节装置结构示意图；
[0040]
图2为本技术实施例的光源均匀性调节方法流程图；
[0041]
图3为本技术实施例的光源均匀性调节系统结构框图。
具体实施方式
[0042]
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0043]
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0044]
本实施例提供的光源均匀性调节方法，通过感光传感器自动获取标定板上各处的亮度值，然后采用预设的均匀性调节策略对各个灯条的占空比或者电流值进行调节，使得标定板上各处的亮度值均满足预设的均匀性要求，该方法无须人工测量和手动调节，提高了调节效率且使得调节的均匀性更加精确。
[0045]
实施例一：
[0046]
本实施例提供一种光源均匀性调节方法，旨在解决当前人工进行手动或半自动调试光源均匀性的操作复杂、效率较低和无法实现自动化批量调试的问题。为了更清楚的表达本实施例的调节方法，本实施例提供光源均匀性自动调试控制箱。如图1，在控制箱的标定板四周分别设有多个白光灯条和红光灯条，然后在标定板上均匀设有25个感光传感器，为了方便记录每个感光传感器，可以给每一个感光传感器按照二维数组进行编号，例如左上角第一个标记为11，水平向右依次为12、13等，或者对标定板所在平面建立二维坐标系，例如横向为x轴，竖直方向为y轴，然后对每个感光传感器的坐标进行标记。每个感光传感器与光源控制器(即处理器)通过信号线缆连接。其中，本实施例的光源控制器包括但是不限于pwm光源控制器和恒流板光源控制器，pwm光源控制器是通过软件发送不同占空比命令控制光源亮度大小，恒流板光源控制器是通过软件发送不同电流值命令控制光源亮度大小。其中，控制灯条电流值的控制器为恒流板控制器，控制灯条占空比的控制器为pwm控制器。
[0047]
本实施例中在设置好上述硬件之后，为了使得每个感光传感器测量的结果更加准确，本实施例中预先对每个感光传感器进行了校正，具体的校正方法为：将optic meter传感器(经过校准的标准传感器)放置在每个感光传感器的相同位置，optic meter传感器经过校正测量值即为精确值，在控制同样的灯亮度值下，对比optic meter传感器值与每个感光传感器值的差异，计算出每个感光传感器的标定参数，并将标定参数写入感光传感器的光源控制器中，完成所有感光传感器的标定，标定一次后不用常标。
[0048]
其中，标定参数＝optic meter探头average值/感光传感器测量值，其中optic meter探头average值为optic meter传感器的测量值。
[0049]
在一种实施例中，该光源控制器还包括显示屏和输入装置，显示屏用于显示调节过程中的参数信息，例如各个感光传感器的亮度值、各个灯条的占空比或者电流值以及用户输入的均匀性阈值等信息，输入装置主要用于用户输入灯条组数量、感光传感器数量、最低均匀性阈值、灯条占空比或电流最大值、感光传感器目标值、感光传感器最小值、感光传感器最大值、灯条占空比或电流的微调步进值。
[0050]
其中，如图2，本实施例的光源均匀性调节方法包括：
[0051]
步骤101：分别计算标定板上每个感光传感器的亮度值与多个灯条控制的控制参数之间的斜率系数。具体的，灯条的控制参数为占空比或者电流值，本实施例中计算标定板上每个感光传感器的亮度值与每个灯条控制的占空比或每个感光传感器的亮度值与每个灯条控制的电流值的斜率系数；其中每个灯条控制的占空比指的是用于控制该灯条亮度的占空比，每个灯条控制的电流值指的是用于控制该灯条亮度的电流值。
[0052]
步骤102：根据每个感光传感器对应的斜率系数、预设的每个感光传感器的目标亮度值构建每个感光传感器的亮度值线性约束方程。
[0053]
步骤103：根据每个感光传感器的亮度值线性约束方程以及预设的每个感光传感器的电流约束条件或者占空比约束条件，采用线性约束最小二乘法计算每个灯条的最优控制参数。
[0054]
步骤104：将设备上每个灯条的亮度控制参数设置为其对应的最优控制参数。
[0055]
其中，在步骤101中，在计算每个感光传感器的亮度值与占空比或亮度值与电流值的斜率系数时，应考虑多个灯条对一个感光传感器测量的亮度值的影响，因此对于任意一个感光传感器i，依次打开所有的灯条，其中打开每个灯条时将该灯条的占空比或者电流值
由最小调到最大，使得感光传感器检测到的亮度值也是由最小变到最大，在此过程中获取当前感光传感器i的最小亮度值和最大亮度值，将该灯条的占空比或者电流值的最小值和最大值组成的区间划分为n个等分电流值或者占空比区间，n不小于4，例如取5个等分的电流值或占空比b[1]、b[2]、b[3]、b[4]和b[5]，对应的将感光传感器i的最小亮度值和最大亮度值组成的区间也划分为n等分亮度区间，例如对应感光传感器的测量值为分为五个等分分别为tp[1]、tp[2]、tp[3]、tp[4]和tp[5]，采用最小二乘法根据n个等分电流值或者占空比区间以及n等分亮度区间计算出每个灯条的电流值或占空比与亮度值的子斜率系数，多个灯条与感光传感器i的多个子斜率系数组成斜率系数。例如，当第一个灯条打开时，得到第一个感光传感器对应的子斜率系数为k1，当第二个灯条打开时得到第一个感光传感器对应的子斜率系数为k2，这样得到多个灯条分别打开时的子斜率系数，这些子斜率系数可以按照数组或者集合的形式存储以组成第一个感光传感器的斜率系数。按照此方法可以获取所有感光传感器对应的斜率系数。
[0056]
其中，在步骤102中，根据每个感光传感器的斜率系数、预设的每个感光传感器的目标亮度值计算每个感光传感器的亮度值线性约束方程包括：
[0057]
对于任意一个感光传感器通过以下公式计算其亮度值：
[0058][0059]
其中，yi表示第i个感光传感器的亮度值，k
i,j
表示第j个灯条打开时第i个感光传感器对应的子斜率系数，j表示灯条编号，xj表示第j个灯条当前的占空比或电流值。
[0060]
其中，任意一个感光传感器i的亮度值线性约束方程为：
[0061][0062]
其中，goal_pow表示感光传感器目标亮度值，5％是设定的上下限阈值，是本领域技术人员根据使用环境预设的，不是固定不变。
[0063]
例如编号为1的亮度传感器的亮度值线性约束方程为：
[0064][0065]
编号为2的亮度传感器的亮度值线性约束方程为：
[0066][0067]
编号为3的感光传感器的亮度值线性约束方程为：
[0068][0069]
其中，在步骤103中采用最小二乘法根据每个感光传感器的亮度值线性约束方程以及预设的每个传感器的电流约束条件或者占空比约束条件计算每个灯条的最优电流值或者最优占空比包括：采用最小二乘法对所有感光传感器的亮度值线性约束方程(也可以裂解约束方程)进行求解得到每个灯条对应的最优电流值或者最优占空比。其中，对于任意一个灯条i,其占空比或电流值的约束条件为：
[0070]
lb≤xjub，
[0071]
其中，xj表示第j个灯条当前的占空比或电流值，lb为灯条最小占空比值或最小电
流值，ub为灯条最大占空比值或最大电流值。
[0072]
其中，本实施例采用最小二乘法对所有感光传感器的亮度值线性约束方程进行求解得到每个灯条对应的最优电流值或者最优占空比时，采用约束线性最小二乘最优求解下列目标方程，得到一个最优占空比或最优电流值组成的集合，该集合中包括多个最优占空比或最优电流值，每个最优占空比或最优电流值对应一个灯条，将对应灯条的占空比或者电流值设置为计算得到的最优占空比或最优电流值。其中，y1，y2，...，yn越向goal_pow收敛，光源均匀性则越高。
[0073][0074]
min f(x)表示最优占空比或最优电流值，是根据上述约束条件采用最小二乘法计算所得，y1表示第1个感光传感器(也可以理解为编号为1的感光传感器)的亮度值，yn表示第n个感光传感器的亮度值。
[0075]
进一步的，在将设备上每个灯条的电流值设置为其对应的最优电流值或者将每个灯条的占空比设置为其对应的最优占空比之后还包括：计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值，判断该均匀性值是否满足预设的均匀性阈值要求，若不满足则进一步对部分灯条的占空比或电流值进行微调，若满足则停止对灯条的占空比或电流值的调节。
[0076]
其中，本实施例计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值时通过下述公式计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值:
[0077][0078]
其中，p表示均匀性值，max(光感值)表示所有感光传感器测量值中的最大值，min(光感值)表示所有感光传感器测量值中的最小值，average(光感值)表示所有感光传感器测量值的平均值。
[0079]
其中，本实施例中对对应灯条的占空比或电流值进行微调包括：根据预先设定的灯条和感光传感器的对应关系，这个对应关系是预先认为设定的，例如找到当前亮度值最大的感光传感器，对与该感光传感器之间最大斜率系数对应的灯条的占空比或电流值进行微调。由于多个感光传感器分散设置在光板上各处，每个灯条与每个感光传感器的距离不同，因此每个灯条对每个传感器的影响力也不同，根据这个原理将不同的灯条与对应的感光传感器建立对应的关系，例如第10、11、12号感光传感器的亮度值主要受第三个灯条的影响，换言之，第10、11、12号感光传感器的测量值主要可以反应第三个灯条的亮度。将获取当前检测到的最大亮度值的感光传感器，确定与该感光传感器对应的斜率系数最大的灯条，将该灯条的占空比或电流值减小预设的微调步进值；同时获取当前检测到的最小亮度值的感光传感器，确定与该感光传感器对应的斜率系数最大的灯条，将该灯条的占空比或电流值增大预设的微调步进值，然后进一步重复上述均匀性判定的步骤，若满足预设的均匀性阈值则停止调整各灯条的占空比或者电流值，否则重复上述步骤继续调整各灯条的占空比或电流值，直到所有感光传感器检测到的亮度值满足均匀性要求。
[0080]
其中，本实施例中调节占空比或电流值的微调步进值设置略有不同，若是通过调节电流值改变灯条的亮度，则微调步进值设置为1-10ma之间的任意值，若是通过调节占空比改变灯条的亮度，则调步进值设置为1-10pa。
[0081]
实施例二：
[0082]
请参考图3，本实施例提供一种光源均匀性调节系统,包括：
[0083]
第一计算模块201，用于分别计算标定板上每个感光传感器的亮度值与多个灯条控制的控制参数之间的斜率系数。具体的，计算该斜率系数的方法和实施例一种相同。
[0084]
第二计算模块202，用于根据每个感光传感器的斜率系数、预设的每个感光传感器的目标亮度值构建每个感光传感器的亮度值线性约束方程；
[0085]
第三计算模块203，用于根据每个感光传感器的亮度值线性约束方程以及预设的每个感光传感器的电流约束条件或者占空比约束条件，采用线性约束最小二乘法计算每个灯条的最优控制参数；
[0086]
控制模块204，用于将设备上每个灯条的亮度控制参数设置为其对应的最优控制参数。
[0087]
进一步的，该光源均匀性调节系统还包括均匀性判断模块205，均匀性判断模块205用于计算所有感光传感器当前亮度值的均匀性值，判断该均匀性值是否满足预设的均匀性阈值要求，若不满足，则进一步对对应的灯条的控制参数进行微调；若满足，则停止对灯条的控制参数的调节。
[0088]
通过本实施例的光源均匀性调节系统，本实施例的调节方法可以自动、快速且精准的将标定板各处的亮度值调节均匀，提高了调节效率。
[0089]
实施例三
[0090]
本实施例一种光源均匀性调节装置，如图1，该调节装置包括多个感光传感器1和处理器2，多个感光传感器1均匀设置在标定板上用于测量标定板上不同位置处的亮度值，处理器2通过线缆与多个感光传感器1连接，处理器2用于根据多个感光传感器1亮度值对每个灯条的占空比或电流值进行调节，以使得所有的感光传感器所处位置的亮度达到预设均匀性要求。其中，具体的调节方法和实施例一中相同，此处不再赘述。
[0091]
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。