一种自动调光式减光装置及其使用方法与流程

本发明属于光学器械技术领域，具体涉及一种自动调光式减光装置及其使用方法。

背景技术：

人们在拍照过程中经常受到到逆光或环境光的影响，出现过曝光和杂散光，为了解决这个问题，用偏光片和减光片作为镜头前的滤光镜来使用。目前的减光片主要采用两片偏振片结构，其中一片相对另一片进行旋转θ角，由马吕斯定律可知透射光强i＝i0cos²(θ)。随着智能手机和无人机拍照的发展，由于设备离开了手，在远端，无法用手实时调节角度θ，无法应对复杂多变的拍摄环境，更无法满足自适应减光拍照需求。

为解决上述问题，现有技术中人们提出了电子式调光减光镜，采用液晶面板，利用液晶分子可根据施加电场的大小而改变其排列形态，控制通过该液晶面板的入光量，减光镜安装在相机镜头前方，使用者以单一片电子式减光镜便可任意调整出多种减光值，降低使用者所花费的摄影器材成本，并克服使用者需拆卸、更换传统减光镜操作不便的问题。该专利提出的方案提出的液晶面板只能在特定的结构条件下才可以实现，如带有彩色滤波片的液晶面板就无法使用。另外仅仅利用液晶面板具有偏振度低，透过率低等缺点，而且面板表面的膜没有受到保护，容易在潮湿环境中降低偏振性能。而且采用的电子控制方式也无法适应手机、无人机拍摄等场景，更无法实现拍照自适应调节。

此外，公开号为cn103354600a发明申请提出了一种带有减光调节的摄像机曝光调节方法，该方法采用的是带有减光调节的摄像机曝光调节装置，针对曝光量，设定了是否需要使用减光片的判断，最终靠曝光参数来调节曝光，该方法并没有采用可以多级调节的减光片。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种自动调光式减光装置及其使用方法，所述自动调光式减光装置具有可远程调节、可多级调节、根据拍摄环境发生自适应参数设置等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自动调光式减光装置，所述减光装置包含一减光光学模块、一电源模块及一对所述减光光学模块的透过率进行调节的远程控制模块；

所述电源模块与所述减光光学模块连接，所述减光光学模块与所述远程控制模块连接；

所述减光光学模块包含一镜片组合和一个外壳结构。

进一步地，所述远程控制模块调整减光光学模块的透过率方向和范围以及控制电压，并采集不同电压下的图像，计算所有图像曝光的表征图像质量函数yopt的情况，直至其中最优图像的yopt(m)分别与相邻的yopt(m+1)，yopt(m-1)的差的绝对值收敛为零后，所述远程控制模块指示带有照相功能的装置拍照。

进一步地，所述镜片组合包括依次连接的第一保护玻璃、第一偏振片、第一增透玻璃、第一导电玻璃、液晶层、第二导电玻璃、第二增透玻璃、第二偏振片以及第二保护玻璃。

进一步地，所述第一保护玻璃、所述第一偏振片、所述第一增透玻璃、所述第一导电玻璃、所述液晶层、所述第二导电玻璃、所述第二增透玻璃、所述第二偏振片以及所述第二保护玻璃按顺序采用高透射率光学胶水粘合。

进一步地，所述第一保护玻璃镀有增透膜。

进一步地，所述第一保护玻璃为圆形。

进一步地，所述所述第一保护玻璃为第一镀有增透膜的圆形保护玻璃。

进一步地，所述第二保护玻璃镀有增透膜。

进一步地，所述第二保护玻璃为圆形。

进一步地，所述所述第二保护玻璃为第二镀有增透膜的圆形保护玻璃。

进一步地，第一偏振片为圆形。

进一步地，第二偏振片为圆形。

进一步地，所述第一增透玻璃为圆形。

进一步地，所述第二增透玻璃为圆形。

进一步地，所述第一导电玻璃为ito膜导电玻璃。

进一步地，所述第二导电玻璃为ito膜导电玻璃。

进一步地，所述减光光学模块和所述电源模块在组装时可以并在一个结构模块中。

进一步地，所述第一增透玻璃和第二增透玻璃均经过光刻。

进一步地，所述第一增透玻璃厚度为0.5mm-1.5mm。

进一步地，所述第二增透玻璃厚度为0.5mm-1.5mm。

进一步地，所述外壳结构采用圆形外框。

进一步地，所述圆形外框的一个切面上安放两根插针，构成两芯母头的接口。

进一步地，所述圆形外框一侧包含外螺纹，另一侧包含内螺纹，中间内部为一个用于放置所述镜片组合的环形安装面；

所述圆形外框还包括一个可拆卸的安装环，用于将所述镜片组合固定到所述安装环与所述环形安装面之间。

进一步地，所述圆形外框的一个切面包括一个可以安放两根插针，构成两芯母头的接口。

进一步地，所述电源模块包括电路板。

进一步地，所述电源模块包括外壳和电路板。

进一步地，所述电源模块与所述减光光学模块结合，为所述减光光学模块提供方波交流信号。

进一步地，所述电源模块的电压范围为0-12v。

进一步地，所述电路板包含提供无线远程通信功能的蓝牙单元、具有电池供电功能的usb充电口及控制口。

进一步地，所述控制口可与耳机连接。

进一步地，所述远程控制模块与所述电源模块通信。

进一步地，所述远程控制模块通过所述控制口与带有照相功能的装置连接时，可触发所述带有照相功能的装置拍照。

进一步地，所述带有照相功能的装置为相机、手机、平板电脑或无人机。

进一步地，所述远程控制模块包含一图像分析模型；

所述图像分析模型包括带有照相功能的装置输入的参数x和输出图像质量函数yopt：

其中

其中：yopt表征图像质量函数，

pmin为灰度0-10所对应的像素与图像总像素的比例，

pmax为灰度245-255所对应的像素与图像总像素的比例，

pi为灰度i对应的像素数量，

p为图像总像素，

m,n为一个像元的两个坐标值，

mn为用一个像元的两个坐标值表示的图像总像素，p＝mn，

f(k,l)为k,l像素所对应的灰度，

为图像总像素的灰度均值，

σ为图像总像素的灰度方差，

h为图像的信息熵，

l为图像的灰度级，

pi为灰度i所对应的像素与图像总像素的比例，

x表征带有照相功能的装置的参数，v表示所述自动调光式减光装置的输入电压，f0表示相机光圈f数，t0表示曝光时间，iso0表示感光度。

进一步地，所述图像分析模型设置在所述带有照相功能的装置中。

进一步地，所述远程控制模块设置在所述带有照相功能的装置中。

进一步地，所述远程控制模块还包含一参数自动分析设定模型，所述参数自动分析设定模型为：

v＝at+b

其中：a、b为常数，t为透过率，v表示所述自动调光式减光装置的输入电压。

进一步地，所述参数自动分析设定模型设置在所述带有照相功能的装置中。

一种自动调光式减光装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

(1)获取第1张预拍摄图像的总像素，用mn表示；所述自动调光式减光装置中的图像分析模型计算所述预拍摄图像的信息熵、图像总像素的灰度方差、灰度0-10所对应的像素与图像总像素的比例以及灰度245-255所对应的像素与图像总像素的比例；

所述图像分析模型包括带有照相功能的装置输入的参数x和输出图像质量函数yopt：

其中

其中：yopt表征图像质量函数，

pmin为灰度0-10所对应的像素与图像总像素的比例，

pmax为灰度245-255所对应的像素与图像总像素的比例，

pi为灰度i对应的像素数量，

p为图像总像素，

m,n为一个像元的两个坐标值，

mn为用一个像元的两个坐标值表示的图像总像素，p＝mn，

f(k,l)为k,l像素所对应的灰度，

为图像总像素的灰度均值，

σ为图像总像素的灰度方差，

h为图像的信息熵，

l为图像的灰度级，

pi为灰度i所对应的像素与图像总像素的比例，

x表征带有照相功能的装置的参数，v表示所述自动调光式减光装置的输入电压，f0表示相机光圈f数，t0表示曝光时间，iso0表示感光度。

(2)远程控制模块根据所述第1张预拍摄图像的整个图像的曝光的yopt值情况，调整减光光学模块的透过率方向和范围；

(3)所述参数自动分析设定模型利用公式v＝at+b来确定所述远程控制模块的控制电压v的范围，同时，所述远程控制模块相继向所述减光光学模块发送电压v，在电压v为0-10v内采集各电压下的图像，采集的图像均为所述自动调光式减光装置内部采集，仅作为所述远程控制模块分析使用，不作为最终图片存储；

(4)当所述远程控制模块判定(3)步得到的多幅图像选择最优的yopt，采集最优的yopt所对应的图像，用yopt(m)表示所述多幅图像的第m幅图的yopt值，此时，所述带有照相功能的装置的电压用v(m)表示；若所采集图像中的yopt(m)的相邻两个图像的yopt(m+1)，yopt(m-1)分别与yopt(m)的差的绝对值收敛不为零，则所述远程控制模块设置所述带有照相功能的装置的电压v在v(m)与相差较大的图像对应的电压之间，随后所述远程控制模块控制所述减光光学模块自动调节并重新采集图像，重复第(1)-(3)步的步骤，且，直至yopt(m)分别与yopt(m+1)，yopt(m-1)的差的绝对值收敛为零，再指示带有照相功能的装置拍照。

进一步地，步骤(4)还可以进行手动调节，即人为判定(3)步得到的图像不满意，此时，可手动调节电压v并自主观察调节结果，直至图像符合个人要求后，再指示带有照相功能的装置拍照。

进一步地，所述手动调节在遇到图像局部细节同一次拍照不能兼顾时，可采用不同电压下的拍摄的照片进行后期处理，获得全图细节或关注细节。

进一步地，定义所述带有照相功能的装置在电压v对所述自动调光式减光装置的作用下的传递函数为tr,则图像矩阵q与纯白矩阵j之前存在如下关系：

q(n)＝tr(v(n))j；

可以得到

tr(v(n))＝q(n)/j；

v(n)＝tr^-1(q(n)/j)；

其中，q(n)为第n个设置电压v(n)条件下的纯白矩阵j的图像；

上述函数在所述带有照相功能的装置与所述自动调光式减光装置首次连接时设定。

进一步地，所述图像分析模型计算图像局部的信息熵、灰度方差、灰度0-10所对应的像素与局部图像总像素的比例以及灰度245-255所对应的像素与局部图像总像素的比例。

进一步地，所述参数自动分析设定模型预设了电压v与透射率t的拟合关系式(即所述参数自动分析设定模型)，根据所述自动调光式减光装置的减光或增光需求，可以直接计算得到需要输出的电压，并将电压数据发送到所述减光光学模块。

进一步地，所述参数自动分析设定模型调整电压后得到的图像包括质量相对较好的和局部稳定但整体质量不好的图像。

进一步地，所述参数自动分析设定模型用作后期处理产生拼接图。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的自动调光式减光装置可以与带有照相功能的装置通过蓝牙连接，通过设置在所述带有照相功能的装置中的所述图像分析模型对所述减光光学模块的透光率进行连续控制，且可以连续调节和设定指定透过率。

(2)本发明的自动调光式减光装置在使用过程中可以实现自动调光功能，带有照相功能的装置在采集到一张照片后，设置在所述带有照相功能的装置中的所述图像分析模型可以对照片进行直方图分析，对图像的信息熵、图像总像素的灰度方差、灰度0-10所对应的像素与图像总像素的比例、灰度245-255所对应的像素与图像总像素的比例等参数进行分析，对曝光量过大，且所述带有照相功能的装置的曝光时间和光圈最小时，调节所述减光光学模块到计算期望值。

(3)本发明的自动调光式减光装置具有可远程、多级调节，根据拍摄环境发生自适应参数设置等优点。

附图说明

图1为本发明实施例的自动调光式减光装置的使用方法流程图。

图2为本发明实施例的减光光学模块的结构示意图。

图3为本发明实施例的自动调光式减光装置的外壳结构示意图。

附图标记说明：1-镜片组合，101-第一镀有增透膜的圆形保护玻璃，102-第一圆形偏振片，103-第一圆形增透玻璃，104-第一ito导电玻璃，105-液晶层，104′-第二ito导电玻璃，103′-第二圆形增透玻璃，102′-第二圆形偏振片，101′-第二镀有增透膜的圆形保护玻璃，2-外壳结构,201-两芯母头的接口,202-外螺纹，203-内螺纹，204-环形安装面，205-安装环。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例1

本实施例的一种自动调光式减光装置，如图2和图3所示，所述减光装置包含一减光光学模块、一电源模块及一对所述减光光学模块的透过率进行调节的远程控制模块；

所述电源模块与所述减光光学模块连接，所述减光光学模块与所述远程控制模块连接；

所述减光光学模块包含一镜片组合1和一个外壳结构2。

所述镜片组合包括依次连接的第一镀有增透膜的圆形保护玻璃101、第一圆形偏振片102、第一圆形增透玻璃103、第一ito导电玻璃104、液晶层105、第二ito导电玻璃104′、第二圆形增透玻璃103′、第二圆形偏振片102′以及第二镀有增透膜的圆形保护玻璃101′。

所述第一镀有增透膜的圆形保护玻璃101、所述第一圆形偏振片102、所述第一圆形增透玻璃103、所述第一ito导电玻璃104、所述液晶层105、所述第二ito导电玻璃104′、所述第二圆形增透玻璃103′、所述第二圆形偏振片102′以及所述第二镀有增透膜的圆形保护玻璃101′按顺序依次采用高透射率光学胶水粘合。

所述第一圆形增透玻璃103和第二圆形增透玻璃103′均经过光刻。

所述第一圆形增透玻璃103厚度为0.5mm。

所述第二圆形增透玻璃103′厚度为0.5mm。

所述外壳结构2采用圆形外框。

所述圆形外框的一个切面上安放两根插针，构成两芯母头的接口201。

所述圆形外框一侧包含外螺纹202，另一侧包含内螺纹203，中间内部为一个用于放置所述镜片组合1的环形安装面204；

所述圆形外框还包括一个可拆卸的安装环205，用于将所述镜片组合1固定到所述安装环205与所述环形安装面204之间。

所述电源模块包括电路板。

所述电源模块与所述减光光学模块结合，为所述减光光学模块提供方波交流信号。

所述电源模块的电压范围为0-12v。

所述电路板包含提供无线远程通信功能的蓝牙单元、具有电池供电功能的usb充电口以及控制口。

所述控制口可与耳机连接。

所述远程控制模块与所述电源模块通信。

所述远程控制模块通过所述控制口与带有照相功能的装置连接时，可触发手机拍照。

所述带有照相功能的装置为相机、手机、平板电脑或无人机。

所述远程控制模块包含一图像分析模型；

所述图像分析模型包括带有照相功能的装置输入的参数x和输出图像质量函数yopt：

其中

其中：yopt表征图像质量函数，

pmin为灰度0-10所对应的像素与图像总像素的比例，

pmax为灰度245-255所对应的像素与图像总像素的比例，

pi为灰度i对应的像素数量，

p为图像总像素，

m,n为一个像元的两个坐标值，

mn为用一个像元的两个坐标值表示的图像总像素，p＝mn，

f(k,l)为k,l像素所对应的灰度，

为图像总像素的灰度均值，

σ为图像总像素的灰度方差，

h为图像的信息熵，

l为图像的灰度级，

pi为灰度i所对应的像素与图像总像素的比例，

x表征带有照相功能的装置的参数，v表示所述自动调光式减光装置的输入电压，f0表示相机光圈f数，t0表示曝光时间，iso0表示感光度。

所述图像分析模型设置在所述带有照相功能的装置中。

所述远程控制模块还包含一参数自动分析设定模型，所述参数自动分析设定模型为：

v＝at+b

其中：a、b为常数，t为透过率，v表示所述自动调光式减光装置的输入电压。

本实施例的一种自动调光式减光装置的使用方法，如图1所示，所述使用方法包括以下步骤：

(1)获取第1张预拍摄图像的总像素，用mn表示；所述自动调光式减光装置中的图像分析模型计算所述预拍摄图像的信息熵、图像总像素的灰度方差、灰度0-10所对应的像素与图像总像素的比例以及灰度245-255所对应的像素与图像总像素的比例；

所述图像分析模型包括带有照相功能的装置输入的参数x和输出图像质量函数yopt：

其中

其中：yopt表征图像质量函数，

pmin为灰度0-10所对应的像素与图像总像素的比例，

pmax为灰度245-255所对应的像素与图像总像素的比例，

pi为灰度i对应的像素数量，

p为图像总像素，

m,n为一个像元的两个坐标值，

mn为用一个像元的两个坐标值表示的图像总像素，p＝mn，

f(k,l)为k,l像素所对应的灰度，

为图像总像素的灰度均值，

σ为图像总像素的灰度方差，

h为图像的信息熵，

l为图像的灰度级，

pi为灰度i所对应的像素与图像总像素的比例，

x表征带有照相功能的装置的参数，v表示所述自动调光式减光装置的输入电压，f0表示相机光圈f数，t0表示曝光时间，iso0表示感光度。

(2)远程控制模块根据所述第1张预拍摄图像的整个图像的曝光的yopt值情况，调整减光光学模块的透过率方向和范围；

(3)所述参数自动分析设定模型利用公式v＝at+b来确定所述远程控制模块的控制电压v的范围，同时，所述远程控制模块相继向所述减光光学模块发送电压v，在电压v为0-10v内采集各电压下的图像，采集的图像均为所述自动调光式减光装置内部采集，仅作为所述远程控制模块分析使用，不作为最终图片存储；

(4)当所述远程控制模块判定(3)步得到的多幅图像选择最优的yopt，采集最优的yopt所对应的图像，用yopt(m)表示所述多幅图像的第m幅图的yopt值，此时，所述带有照相功能的装置的电压用v(m)表示；若所采集图像中的yopt(m)的相邻两个图像的yopt(m+1)，yopt(m-1)分别与yopt(m)的差的绝对值收敛不为零，则所述远程控制模块设置所述带有照相功能的装置的电压v在v(m)与相差较大的图像对应的电压之间，随后所述远程控制模块控制所述减光光学模块自动调节并重新采集图像，重复第(1)-(3)步的步骤，且，直至yopt(m)分别与yopt(m+1)，yopt(m-1)的差的绝对值收敛为零，再指示带有照相功能的装置拍照。

步骤(4)还可以进行手动调节，即人为判定(3)步得到的图像不满意，此时，可手动调节电压v并自主观察调节结果，直至图像符合个人要求后，再指示带有照相功能的装置拍照。本实施例的自动调光式减光装置具有可远程、多级调节，根据拍摄环境发生自适应参数设置等优点。

实施例2

本实施例的自动调光式减光装置及其使用方法与实施例1基本相同，不同的是：所述第一圆形增透玻璃103厚度为0.5mm。

所述第二圆形增透玻璃103′厚度为1.5mm。

实施例3

本实施例的自动调光式减光装置及其使用方法与实施例1基本相同，不同的是：所述第一圆形增透玻璃103厚度为1.5mm。

所述第二圆形增透玻璃103′厚度为0.5mm。

实施例4

本实施例的自动调光式减光装置及其使用方法与实施例1基本相同，不同的是：所述第一圆形增透玻璃103厚度为1.5mm。

所述第二圆形增透玻璃103′厚度为1.5mm。

实施例5

本实施例的自动调光式减光装置及其使用方法与实施例1基本相同，不同的是：所述第一圆形增透玻璃103厚度为1.0mm。

所述第二圆形增透玻璃103′厚度为1.0mm。