一种光圈控制方法及装置与流程

本公开涉及摄像技术领域，具体而言，本公开涉及一种光圈控制方法及装置。

背景技术：

相机在面对外界环境光线剧烈变化时，需要通过调整曝光、增益、光圈等参数以确保图像正常。目前大多摄像机都是通过控制光圈孔径的大小控制相机的通光量，以实现图像亮度的调整。

目前，光圈自动控制都是通过电机运动和图像信号处理(imagesignalprocessor，isp)算法串行运行以进行控制，控制便捷性有待提升。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提供一种光圈控制方法及装置。

本公开提供的一种光圈控制方法，所述方法包括：

获取当前画面亮度的情况。

根据所述当前画面亮度的情况计算光圈应调整到的第一预设位置。

控制所述光圈向所述第一预设位置运行。

获取所述光圈在向所述第一预设位置运行过程中的实时位置。

判断获取的实时位置是否为所述光圈在所述当前画面亮度下对应的目标位置，如果获取的实时位置是所述光圈在所述当前画面亮度下对应的目标位置，控制所述光圈位于在所述目标位置；如果获取的实时位置不是所述光圈在所述当前画面亮度下对应的目标位置，获取所述光圈在向所述第一预设位置继续运行过程中的下一个实时位置，并判断获取的下一个实时位置是否为所述光圈在所述当前画面亮度下对应的目标位置，直至获取到的实时位置为所述光圈在所述当前画面亮度下对应的目标位置，控制所述光圈位于在所述目标位置。

进一步的，控制所述光圈向所述第一预设位置运行的过程中，所述方法还包括：

重新获取当前画面亮度的情况。

根据重新获取的画面亮度的情况计算第二预设位置。

判断所述第二预设位置是否与所述第一预设位置一致，如果不一致，控制所述光圈停止运行。

将所述光圈当前位置作为新的起始位置，控制所述光圈从所述新的起始位置向所述第二预设位置运行。

获取所述光圈在向所述第二预设位置运行过程中的实时位置。

判断获取的实时位置是否为所述光圈在重新获取的画面亮度下对应的目标位置，如果获取的实时位置是所述光圈在重新获取的画面亮度下对应的目标位置，控制所述光圈位于在所述对应的目标位置。

如果获取的实时位置不是所述光圈在重新获取的画面亮度下对应的目标位置，继续控制所述光圈运行，继续获取所述光圈在向所述第二预设位置运行过程中的实时位置，直至获取的实时位置为所述光圈在重新获取的画面亮度下对应的目标位置。

进一步的，判断获取的实时位置是否为所述光圈在重新获取的画面亮度下对应的目标位置的步骤包括：

获取所述实时位置对应的画面亮度平均值。

判断所述画面亮度平均值是否处于预设范围内。

如果所述画面亮度平均值处于预设范围内，则判定所述实时位置为所述光圈在重新获取的画面亮度下对应的目标位置。

进一步的，所述光圈的运行通过步进电机驱动，获取所述光圈在向所述第一预设位置运行过程中的实时位置的步骤包括：

获取所述步进电机的已走步长，以获知所述光圈的已走步长。

将所述光圈的运行方向乘以所述光圈的已走步长，并加上所述光圈的初始位置作为所述光圈的实时位置。

进一步的，获取所述步进电机的已走步长的步骤包括：

对所述步进电机的电脉冲信号变化次数进行计数。

将所述步进电机的电脉冲信号的变化次数作为所述步进电机走过的步长数。

本公开提供一种光圈控制装置，包括处理器、光圈以及控制器。

所述处理器用于获取当前画面亮度的情况；并根据所述当前画面亮度的情况计算所述光圈应调整到的第一预设位置。

所述控制器用于控制所述光圈向所述第一预设位置运行。

所述处理器用于获取所述光圈在向所述第一预设位置运行过程中的实时位置；并判断获取的实时位置是否为所述光圈在所述当前画面亮度下对应的目标位置；如果获取的实时位置是所述光圈在所述当前画面亮度下对应的目标位置，所述控制器用于控制所述光圈位于在所述目标位置，结束运行。

进一步的，所述处理器用于获取所述实时位置对应的画面亮度平均值，并判断所述画面亮度平均值是否处于预设范围内，如果处于预设范围内，所述实时位置则为所述当前画面亮度下对应的目标位置。

进一步的，所述光圈控制装置包括步进电机，所述步进电机用于驱动所述光圈运行，所述控制器通过所述步进电机控制所述光圈运行。

进一步的，所述处理器用于获取所述步进电机的已走步长，以获知所述光圈的已走步长。

所述处理器用于通过将所述光圈的运行方向乘以所述光圈的已走步长并加上所述光圈的初始位置获取所述光圈的实时位置。

进一步的，所述步进电机的已走步长数等于所述步进电机的电脉冲信号变化次数。

本公开提供的光圈控制方法及装置，通过获取当前画面亮度的情况，根据当前画面亮度的情况计算光圈应调整到的第一预设位置，控制光圈向第一预设位置运行，并获取光圈在向第一预设位置运行过程中的实时位置，通过判断获取的实时位置是否为光圈在当前画面亮度下对应的目标位置，进而控制光圈位于在目标位置，该光圈控制方法及装置通过将光圈的控制与isp算法与并行运行，在单次控制光圈运行过程中获取光圈的实时位置，并判断获取的实时位置是否为光圈在当前画面亮度下对应的目标位置，使得光圈的运行可随目标位置的更改而中止，提升了光圈控制速度及控制精度，简化了控制流程，实现较为便捷。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本公开实施例所提供的一种光圈控制装置的方框示意图。

图2为本公开实施例所提供的一种光圈控制方法的流程示意图。

图3为本公开实施例所提供的一种光圈控制方法的另一种流程示意图。

图4为本公开实施例所提供的一种光圈控制方法的又一种流程示意图。

图5为本公开实施例所提供的一种光圈控制方法的又一种流程示意图。

图6为本公开实施例所提供的一种光圈控制方法的又一种流程示意图。

图7为本公开实施例所提供的一种光圈控制方法的应用示意图。

图标：10-光圈控制装置；11-处理器；12-控制器；13-步进电机；14-光圈。

具体实施方式

下面将结合本公开中附图，对本公开中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

相机在面对外界环境光线剧烈变化时，需要通过自动曝光策略调整曝光、增益、光圈等参数以确保图像正常。其中，调整过程的速度、精度直接影响了获取图像的质量，如果调整的速度慢了，相机就会出现较长时间的过曝或过暗现象。

目前大多摄像机都是通过控制光圈孔径的大小控制相机的通光量，以实现图像亮度的调整。现有对光圈控制进行优化大都以优化光圈硬件结构和光圈自动控制策略为主，以达到更好的控制效果。而却很少关注到光圈控制的最基本单元：步进电机。步进电机用于驱动光圈，步进电机从起始位置开始转动，运动到目标位置，是需要消耗一定的时间的。而由于步进电机的特殊结构，其所需要的时间则更为长。目前光圈自动控制都是通过步进电机运动和isp算法串行运行以进行控制，消耗时间长，控制方式复杂，效率低，如果能实现两者并行运行，则可以有效地优化光圈控制速率。

目前，在光圈单次控制中，只能通过读取光圈运行状态判断是否已运行到合适位置，而光圈在运行的过程中任何一个时间点光圈的位置都是不可知的。所以该光圈单次控制无法中止，因为位置会丢失；同时无法获取光圈的实时位置，所以在光圈单次控制中步进电机无法与isp算法并行。

基于上述对光圈单次控制的描述，在一个闭环的光圈控制系统中，设置光圈的起始位置为p1，因画面亮度变化，isp算法估算出光圈需要切换到p2，而实际上光圈的最优位置在p3，进而需要对光圈位置进行调整，对光圈进行调整的一般会采取两种光圈自动控制策略，一种是一步到位式控制：直接控制光圈由位置p1切换到p2，在p2处isp算法发现仍然不满足要求，再次估算出需要切换到p3，但是在实际过程中可能会反复估算更多次，使光圈反复震荡式的切换，造成获取的图像忽明忽暗。另一种是小步伐，多次数控制：以一定的小步长，逼近式切换至p2，假定此时每次切换的距离为△p，n＝(p3–p1)/△p，即光圈每切换一次距离△p，isp算法做一次判断，n次之后发现已达到要求，再停下，通过小步伐，多次数控制不仅耗时长，而且效率低，其中若控制精度越高(△p越小)，效率越低。

基于上述研究，本公开提供一种光圈控制方法及装置，以改善上述问题。

本公开提供的一种光圈控制方法，应用于摄像机，所述摄像机包括图1所示的光圈控制装置10，所述光圈控制装置10包括光圈14，请结合参阅图2，是本公开所提供的一种光圈控制方法的流程示意图，下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。

步骤s10：获取当前画面亮度的情况。

其中，固定相机的快门、增益以及光圈14位置的情况下，获取画面亮度的情况，如果获取的画面亮度暗，则认为当前环境亮度暗，获取的画图亮度亮，则认为当前环境亮度亮。进一步的，为了提高效率，可以通过设置一定的时间间隔，按照设置的时间间隔获取画面亮度，设置的时间间隔可以为30ms、40ms和50ms等，也可以根据环境情况而设置时间间隔。

步骤s20：根据所述当前画面亮度的情况计算光圈14应调整到的第一预设位置。

其中，在固定相机的快门、增益以及光圈14位置的情况下，获取当前的画面亮度，对当前获取的画面亮度进行分析，并根据分析得出的画面亮度的情况，计算出所述光圈14应调整到的第一预设位置。

步骤s30：控制所述光圈14向所述第一预设位置运行。

其中，在计算出所述第一预设位置后，控制所述光圈14向所述第一预设位置运行。

步骤s40：获取所述光圈14在向所述第一预设位置运行过程中的实时位置。

其中，在所述光圈14向所述第一预设位置运行的过程中，获取所述光圈14在运行过程中的实时位置，为了提高效率，在获取所述光圈14的实时位置中，设置了时间间隔，按照设置的时间间隔获取所述光圈14的实时位置。进一步的，获取所述光圈14实时位置设置的时间间隔与获取画面亮度设置的时间间隔可以相同，也可以不同。

步骤s50：判断获取的实时位置是否为所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置，如果获取的实时位置是所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置，执行步骤s60；如果获取的实时位置不是所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置，则返回执行步骤s40，继续获取所述光圈14在向所述第一预设位置继续运行过程中的下一个实时位置，并判断获取的下一个实时位置是否为所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置，直至获取到的实时位置为所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置，控制所述光圈14位于在所述目标位置。

其中，若所述光圈14在到达所述第一预设位置后，所述第一预设位置仍不为所述光圈14在当前画面亮度下的目标位置，则重新获取画面亮度，根据重新获取的画面亮度分析计算出新的预设位置，在计算出新的预设位置后，则控制所述光圈14停止运行，令所述第一预设位置为所述光圈14的起始位置，重新控制所述向新的预设位置运行，在向新的预设位置运行过程中，执行步骤s40至s60的过程，获取所述光圈14向新的预设位置运行过程中的实时位置，判断获取的实时位置是否为所述光圈14在所述画面亮度下对应的目标位置，如果是，则控制所述光圈14位于在所述目标位置，如果不是，则继续获取所述光圈14的下一个实时位置，直至获取的实时位置为所述光圈14在所述画面亮度下对应的目标位置。

步骤s60：控制所述光圈14位于在所述目标位置。

其中，在判断所述光圈14的实时位置是否为所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置时，所述光圈14仍在运行过程中，如果这时获取的实时位置为所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置，则控制所述光圈14位于在所述目标位置，例如，所述光圈14在判断过程中继续运行过程中超过所述获取的实时位置，则控制所述光圈14重新运行到所述获取的实时位置即可。

进一步的，请结合参阅图3，在控制所述光圈14向所述第一预设位置运行的过程中，所述方法还包括：

步骤s31：重新获取当前画面亮度的情况。

其中，在控制所述光圈14向所述第一预设位置运行的过程中，若当前画面亮度发生变化，则在固定相机的快门、增益以及当前光圈14所处位置，重新获取当前画面亮度的情况。

步骤s32：根据重新获取的画面亮度的情况计算第二预设位置。

其中，对重新获取的画面亮度进行分析，并根据分析得出的画面亮度的情况，计算出所述光圈14应调整到的第二预设位置。

步骤s33：判断所述第二预设位置是否与所述第一预设位置一致，如果一致，则继续控制所述光圈14向所述第一预设位置运行，执行上述步骤s30至s60。如果所述第二预设位置与所述第一预设位置不一致，则执行步骤s34。

步骤s34：控制所述光圈14停止运行。

步骤s35：将所述光圈14当前位置作为新的起始位置，控制所述光圈14从所述新的起始位置向所述第二预设位置运行。

步骤s36：获取所述光圈14在向所述第二预设位置运行过程中的实时位置。

步骤s37：判断获取的实时位置是否为所述光圈14在重新获取的画面亮度下对应的目标位置，如果获取的实时位置是所述光圈14在重新获取的画面亮度下对应的目标位置，执行步骤s38；如果获取的实时位置不是所述光圈14在重新获取的画面亮度下对应的目标位置，执行步骤s35至s37，继续控制所述光圈14向所述第二预设位置运行，继续获取所述光圈14在向所述第二预设位置运行过程中的实时位置，直至获取的实时位置为所述光圈14在重新获取的画面亮度下对应的目标位置。

步骤s38：控制所述光圈14位于在所述对应的目标位置。

进一步的，请结合参阅图4，判断获取的实时位置是否为所述光圈14在重新获取的画面亮度下对应的目标位置的步骤包括：

步骤s371：获取所述实时位置对应的画面亮度平均值。

其中，当所述光圈14运行到所述实时位置时，获取该实时位置对应的画面亮度并计算所述画面亮度的平均值。

步骤s372：判断所述画面亮度平均值是否处于预设范围内。

其中，所述预设范围由所述光圈控制装置10设定，如果所述画面亮度平均值处于预设范围内，执行步骤s373，如果所述画面亮度平均值不处于预设范围内，执行步骤s374。

步骤s373：判定所述实时位置为所述光圈14在重新获取的画面亮度下对应的目标位置。

步骤s374：判定所述实时位置不是所述光圈14在重新获取的画面亮度下对应的目标位置。

其中，所述光圈14在向所述第一预设位置运行的过程中，判断获取的实时位置是否为目标位置时，请参照步骤s371至s374。

进一步的，所述光圈控制装置10还包括步进电机13，所述光圈14的运行通过步进电机13驱动，请结合参阅图5，获取所述光圈14在向所述第一预设位置运行过程中的实时位置的步骤包括：

步骤s41：获取所述步进电机13的已走步长，以获知所述光圈14的已走步长。

其中，所述步进电机13的已走步长与所述光圈14的已走步长呈比例关系，例如所述步进电机13的已走步长与所述光圈14的已走步长呈两倍关系、一倍关系或者三倍关系，可选地，本公开所述步进电机13的已走步长与所述光圈14的已走步长呈一倍关系，即所述步进电机13的已走步长等于所述光圈14的已走步长，进而获得所述步进电机13的已走步长，就可获得所述光圈14的已走步长。

步骤s42：将所述光圈14的运行方向乘以所述光圈14的已走步长，并加上所述光圈14的初始位置作为所述光圈14的实时位置。

其中，所述光圈14在运行之前，给驱动所述光圈14的步进电机13设置一个绝对坐标原点，一般选取所述光圈14完全关闭时的位置；方向表示正负，一般选取所述光圈14变大的方向为正。当获取所述光圈14的实时位置时，首先计算所述光圈14运行方向是正方向还是负方向以及所述光圈14从初始位置运行到该实时位置的步长，将该步长作为已走步长，其中，所述光圈14的初始位置是相对于所述绝对坐标原点而标定的。然后将已走步长乘以所述光圈14的运行方向，并加上所述光圈14的初始位置得到所述光圈14的实时位置。例如：所述光圈14由初始位置x1移动到实时位置x2，则x2的位置＝x1+(方向*已走步长)。

进一步的，请结合参阅图6，获取所述步进电机13的已走步长的步骤包括：

步骤s411：对所述步进电机13的电脉冲信号变化次数进行计数。

步骤s412：将所述步进电机13的电脉冲信号的变化次数作为所述步进电机13走过的步长数。

其中，所述步进电机13的转动是由于电脉冲信号的连续变化所带动的，电脉冲信号每变化一次，所述步进电机13的磁场旋转一个固定的角度α，进而所述步进电机13的转子也会随着磁场转过相同的角度α，因此电脉冲信号每变化一次转子转过的距离s△＝α/2π*2πr＝αr。如果以所述步进电机13转过α角度走过的距离记为一个步长，即一个步长＝αr，那么电脉冲变化的次数就等于走过的步长数，电脉冲变化一次，所述步进电机13转过的实际距离增加αr，已走步长就会在原先的基础上增加一次，进而对电脉冲信号变化次数进行计数，就能得到已走步长。

请结合参阅图7，为本公开提供的一种光圈控制方法的应用示意图，如图7所示，所述光圈14的起始位置为p1所示的位置，根据获取画面亮度的情况，计算出所述光圈14应调整到第一预设位置p2，但是所述光圈14在当前画面亮度下的实际目标位置应该p3所示的位置，在控制所述光圈14向p2运行放大的过程中，不断获取所述光圈14实时位置，并判断在该实时位置时对应的画面的亮度是否处于预设的范围内；当运行到位置p3时，发现该位置对应的画面亮度处于预设的范围内，则认为位置p3为当前画面亮度下的目标位置，并控制所述光圈14位于在位置p3。

本公开提供的光圈控制方法，通过获取当前画面亮度的情况，根据当前画面亮度的情况计算光圈应调整到的第一预设位置，控制光圈向第一预设位置运行，并获取光圈在向第一预设位置运行过程中的实时位置，通过判断获取的实时位置是否为光圈在当前画面亮度下对应的目标位置，进而控制光圈位于在目标位置，该光圈控制方法将光圈的控制与isp算法与并行运行，在单次控制光圈运行过程中获取光圈的实时位置，并判断获取的实时位置是否为光圈在当前画面亮度下对应的目标位置，使得光圈的运行可随目标位置的更改而中止，提升了光圈控制速度及控制精度，简化了控制流程并有效减缓了控制的震荡幅度。

请返回参阅图1，本公开提供一种光圈控制装置10，应用于摄像机，所述光圈控制装置10包括处理器11、光圈14以及控制器12。

所述处理器11用于获取当前画面亮度的情况；并根据所述当前画面亮度的情况计算所述光圈14应调整到的第一预设位置。

所述控制器12用于控制所述光圈14向所述第一预设位置运行。

所述处理器11用于获取所述光圈14在向所述第一预设位置运行过程中的实时位置；并判断获取的实时位置是否为所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置；如果获取的实时位置是所述光圈14在所述当前画面亮度下对应的目标位置，所述控制器12用于控制所述光圈14位于在所述目标位置，结束运行。

进一步的，所述处理器11用于获取所述实时位置对应的画面亮度平均值，并判断所述画面亮度平均值是否处于预设范围内，如果处于预设范围内，所述实时位置则为所述当前画面亮度下对应的目标位置。

进一步的，所述光圈控制装置10包括步进电机13，所述步进电机13用于驱动所述光圈14运行，所述控制器12通过所述步进电机13控制所述光圈14运行。

进一步的，所述处理器11用于获取所述步进电机13的已走步长，以获知所述光圈14的已走步长。所述处理器11用于通过将所述光圈14的运行方向乘以所述光圈14的已走步长并加上所述光圈14的初始位置获取所述光圈14的实时位置。

进一步的，所述步进电机13的已走步长数等于所述步进电机13的电脉冲信号变化次数。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的光圈控制装置10的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上，本公开提供的光圈控制方法及装置，通过获取当前画面亮度的情况，根据当前画面亮度的情况计算光圈应调整到的第一预设位置，控制光圈向第一预设位置运行，并获取光圈在向第一预设位置运行过程中的实时位置，通过判断获取的实时位置是否为光圈在当前画面亮度下对应的目标位置，进而控制光圈位于在目标位置，本公开提供的光圈控制方法及装置同一步到位式控制相比，本公开提供的光圈控制方法及装置有效减缓了控制的震荡幅度，提升了光圈控制速度，优化了光圈控制效果；同小步伐，多次数控制相比，提升控制效率及光圈控制精度；从整体的角度看，光圈控制效果的提升，进而也优化了摄像机整个自动曝光的控制效率。

在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本公开各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备10，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本公开的可选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。