本发明涉及图像处理和智能控制技术领域，具体而言，涉及一种曝光时间自动调整方法及装置。
背景技术：
利用面阵工业相机对目标物体进行视觉识别、定位和测量，有着极其广泛的应用。但是在实际应用中，工业相机往往在开放的环境中对目标物体采集图像,工业相机采集的图像非常容易受到环境光线(例如阳光、灯光等)变化的干扰，导致图像质量下降(如图像过亮或过暗)，致使视觉识别算法稳定性大幅下降甚至失效，无法准确获得目标物体的特征信息。为了保证视觉识别算法的正确性和高可靠性，常用的做法是对目标物体做相应的光线屏蔽或打光措施，将相机及被拍摄目标物体置于封闭空间。但这种措施可导致系统复杂性提高和可维护性降低，并且在实际应用中由于空间限制和设计难度等原因，无法对环境光线进行有效遮蔽。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种曝光时间自动调整方法及装置，该曝光时间自动调整方法及装置能够在环境光线有变化的开放空间中，获得高质量的图像。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种曝光时间自动调整方法，应用于电子设备，电子设备与光照度传感器电连接，光照度传感器用于获得光照度，方法包括：获取曝光调整命令；根据曝光调整命令接收光照度；根据光照度、第一预设值和第二预设值计算出曝光时间。
第二方面，本发明实施例还提供了一种曝光时间自动调整装置，应用于电子设备，电子设备与光照度传感器电连接，光照度传感器用于获得光照度，装置包括：获取单元，用于获取曝光调整命令；接收单元，用于根据曝光调整命令接收光照度；计算单元，用于根据光照度、第一预设值和第二预设值计算出曝光时间。
本发明实施例提供的一种曝光时间自动调整方法及装置，通过获取曝光调整命令，根据曝光调整命令接收光照度，根据光照度、第一预设值和第二预设值计算出曝光时间。通过调整相机的曝光时间，以增强相机的环境光线适应能力，使相机能够在环境光线有变化的开放空间中，获得高质量的图像。
为使本发明的上述目的、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发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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示出了本发明实施例提供的曝光时间自动调整方法及装置的应用环境示意图；
图2示出了图1中提供的电子设备的方框示意图；
图3示出了本发明实施例提供的曝光时间自动调整方法的第一流程示意图；
图4示出了图3中步骤s1的子步骤的流程示意图；
图5示出了本发明实施例提供的曝光时间自动调整方法的第二流程示意图；
图6示出了本发明实施例提供的曝光时间自动调整装置的结构框图。
图标：1-电子设备；11-处理器；12-存储器；13-总线；14-输入输出接口；15-曝光时间自动调整装置；151-获取单元；1511-获取子单元；1512-识别子单元；1513-判断子单元；152-接收单元；153-计算单元；1531-下限值计算子单元；1532-上限值计算子单元；2-光照度传感器；3-上位机；4-相机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
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。同时，在本发明的描述中，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。
请参照图1，为本发明实施例提供的曝光时间自动调整方法及装置的一种可实施的应用环境示意图，该曝光时间自动调整方法及装置应用于电子设备1，电子设备1与上位机3、相机4和光照度传感器2均电连接。
请参照图2，为图1中所示的电子设备1的结构框图，电子设备1包括处理器11、存储器12、总线13及输入输出接口14，处理器11、存储器12及输入输出接口14均通过总线13连接。处理器11用于执行存储器12中存储的可执行模块，例如计算机程序。
处理器11可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，曝光时间自动调整方法的各步骤可以通过处理器11中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器11可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器11(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器11(digitalsignalprocessor，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
存储器12可能包含高速随机存取存储器(ram：randomaccessmemory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
总线13可以是isa(industrystandardarchitecture)总线、pci(peripheralcomponentinterconnect)总线或eisa(extendedindustrystandardarchitecture)总线等。图2中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线13或一种类型的总线13。
电子设备1通过至少一个输入输出接口14(可以是有线或者无线)实现与外部的其它设备之间的通信连接。输入输出接口14包括以太网接口和串口，电子设备1通过以太网接口与上位机3和相机4均电连接，电子设备1还通过串口与光照度传感器2电连接。
存储器12用于存储程序，例如曝光时间自动调整装置15。曝光时间自动调整装置15包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器12中或固化在电子设备1的操作系统(operatingsystem，os)中的软件功能模块。处理器11在接收到上位机3的抓拍命令后，执行所述程序以实现曝光时间自动调整方法。
在本实施例中，上位机3装有上位机软件，用于向电子设备1下发抓拍命令和接收识别结果；相机4可以采用工业相机，用于拍摄目标物体的图像信息并通过总线13发送至处理器11进行处理，或者发送至存储器12进行存储；光照度传感器2用于采集相机4所处环境的光照信息，并根据光照信息获得光照度，将光照度通过总线13发送至处理器11进行处理，或者发送至存储器12进行存储；电子设备1可以采用工控机；其中，电子设备1和相机4可以设置为一体，也可以分开独立设置。
请参照图3，图3示出了本发明实施例提供的曝光时间自动调整方法的一种流程示意图，该曝光时间自动调整方法应用于图1中所示的电子设备1，在本发明实施例中，该曝光时间自动调整方法包括以下步骤：
步骤s1，获取曝光调整命令。
请参照图4，在本实施例中，步骤s1包括以下子步骤：
步骤s11，获取图像信息。
在本实施例中，在获取图像信息之前，相机4、光照度传感器2、上位机3和电子设备1均先上电启动，且上位机3和电子设备1在上电启动后进入操作系统。电子设备1进入操作系统后根据配置实现内部初始化，即电子设备1与相机4、光照度传感器2和上位机3之间能正常通信。在电子设备1与相机4之间能正常通信后，电子设备1会向相机4发送禁用自动曝光模式命令，使得相机4进入自定义曝光模式。同时电子设备1还会向相机4发送预设曝光时间，相机4在接收到预设曝光时间后处于待命状态。当上位机3向电子设备1发送抓拍命令后，电子设备1会控制相机4在预设曝光时间下获取目标物体的图像信息，并将该图像信息发送至电子设备1。
步骤s12，从图像信息中进行预设目标识别。
在本实施例中，电子设备1会根据图像识别算法从图像信息中进行预设目标的轮廓、预设目标的位置以及预设目标的个数的识别，根据预设目标的轮廓、预设目标的位置以及预设目标的个数来确定是否能正确识别出预设目标。当然，在其他实施例中，也可以采用其他方法来进行预设目标的识别。例如，在货物分拣的应用场景中，预设目标可以设置为每个货物上的一个图像标志，目标物体为货垛，该货垛由多个货物组成。相机4在预设曝光时间下获取货垛顶层的图像信息，并将货垛顶层的图像信息发送至电子设备1，电子设备1根据图像识别算法从货垛顶层的图像信息中找出与预设目标轮廓相同的图像标志。若能找到与预设目标轮廓相同的图像标志，获得与预设目标轮廓相同的图像标志的位置和个数，根据与预设目标轮廓相同的图像标志的位置和个数再次判断之前得到的图像标志是否正确，进而实现预设目标的识别。
步骤s13，若未正确识别出预设目标，则得到曝光调整命令。
在本实施例中，若电子设备1根据图像信息未能正确识别出预设目标，说明相机4在预设曝光时间下获得的图像信息的质量差，使得电子设备1无法识别出图像信息中的预设目标，则需要对曝光时间进行调整，电子设备1对应产生曝光调整命令。
在本实施例中，若电子设备1根据图像信息能正确识别出预设目标，说明相机4在预设曝光时间下获得的图像信息的质量佳，并不需要对相机4的曝光时间进行调整，电子设备1则会控制相机4继续以预设曝光时间进行图像信息的获取。同时，电子设备1还会将能正确识别出预设目标的识别结果发送至上位机3。
步骤s2，根据曝光调整命令接收光照度。
在本实施例中，若电子设备1根据图像信息未能正确识别出预设目标，电子设备1则会产生曝光调整命令，电子设备1根据曝光调整命令向光照度传感器2发送读数命令，光照度传感器2根据读数命令向电子设备1发送光照度。
步骤s3，根据光照度、第一预设值和第二预设值计算出曝光时间。
在本实施例中，电子设备1根据光照度和第一预设值计算得到曝光时间的取值范围的下限值；根据光照度和第二预设值计算得到曝光时间的取值范围的上限值。可以理解，电子设备1将第一预设值与光照度相除得到曝光时间的取值范围的下限值；电子设备1将第二预设值与光照度相除得到曝光时间的取值范围的上限值。其中，第一预设值和第二预设值在各档光照度下，根据曝光时间倒数上限、曝光时间倒数均值和曝光时间倒数下限拟合得到。
具体地，曝光时间的取值范围采用以下公式得到：
其中，0.5表示第一预设值；2.1表示第二预设值；a表示光照度；t表示曝光时间。
请参照图5，在本实施例中，曝光时间自动调整方法还包括以下步骤：
步骤s4，控制相机4在曝光时间下获取图像信息。
在本实施例中，在预设曝光时间下获得的图像信息无法被识别时，电子设备1会从光照度传感器2获取相机4当前环境的光照度，并根据上述公式计算得到当前的曝光时间。电子设备1控制相机4在当前的曝光时间下获取当前的图像信息，并接收当前的图像信息。
步骤s5，从图像信息中进行预设目标识别。
在本实施例中，电子设备1会根据图像识别算法从当前的图像信息中进行预设目标的轮廓、预设目标的位置以及预设目标的个数的识别，根据预设目标的轮廓、预设目标的位置以及预设目标的个数来确定是否能正确识别出预设目标。
步骤s6，若未正确识别出预设目标，则得到新的曝光调整命令，以便于计算出新的曝光时间。
在本实施例中，若电子设备1根据当前的图像信息未能正确识别出预设目标，说明相机4在当前的曝光时间下获得的图像信息的质量还是很差，使得电子设备1无法识别出图像信息中的预设目标，则需要对当前的曝光时间进行进一步调整。电子设备1同时还会统计未正确识别出预设目标的次数，若未正确识别出预设目标的次数未达到上限值，电子设备1得到新的曝光调整命令，以便于电子设备1从光照度传感器2处获取新的光照度，电子设备1根据上述公式计算出新的曝光时间。以此循环，使得相机4能够在环境光线变化的开放空间中，获得高质量的图像。
其中，由于根据上述公式计算得到的是曝光时间的取值范围，在实际应用中，可设置取值范围的中位值为曝光时间。且在曝光时间为取值范围的中位值时，相机4获取的图像信息的质量还是很差，电子设备1不会立即生成新的曝光调整命令，电子设备1会在之前计算得到的曝光时间的取值范围内根据中位值重新取值(即以中位值为基准上下波动取值)，并控制相机4根据重新获取的曝光时间进行图像信息的采集。若在预设计数值内，电子设备1在曝光时间的取值范围内未找到合适的曝光时间，电子设备1则会产生新的曝光调整命令。
例如，若根据上述公式计算得到的曝光时间的取值范围为
若相机4在电子设备1获取的曝光时间采集的图像信息的质量佳，即电子设备1能从图像信息中识别出预设目标，电子设备1会将此时的曝光时间记录下来，供下次作为默认值使用，同时还将识别出预设目标的识别结果发送至上位机3。若电子设备1识别预设目标失败次数未达到上限值，电子设备1会控制相机4结束采集图像信息，电子设备1也会强行结束对图像信息的识别，即在环境光过强或过暗时，相机4的曝光时间无论设定何值均无法输出可识别的图像，因此需要结束图像的获取与识别，避免系统进入死循环。
如图6所示，为本发明实施例提供的曝光时间自动调整装置15的结构示意图，所述曝光时间自动调整装置15应用于图1所示的电子设备1，需要说明的是，本实施例所提供的曝光时间自动调整装置15其基本原理及产生的技术效果与前述方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考前述方法实施例中的相应内容。所述曝光时间自动调整装置15包括：获取单元151、接收单元152和计算单元153。
获取单元151用于获取曝光调整命令。
在本实施例中，获取单元151包括获取子单元1511、识别子单元1512和判断子单元1513。
其中，获取子单元1511用于获取图像信息；识别子单元1512用于从图像信息中进行预设目标识别；判断子单元1513用于在未正确识别出预设目标时，得到曝光调整命令。
可以理解，获取单元151实现上述步骤s1中的内容。
接收单元152用于根据曝光调整命令接收光照度。
可以理解，接收单元152实现上述步骤s2中的内容。
计算单元153用于根据光照度、第一预设值和第二预设值计算出曝光时间。
在本实施例中，计算单元153包括下限值计算子单元1531和上限值计算子单元1532。
下限值计算子单元1531用于根据光照度和第一预设值计算得到曝光时间的取值范围的下限值。
上限值计算子单元1532用于根据光照度和第二预设值计算得到曝光时间的取值范围的上限值。
可以理解，计算单元153实现上述步骤s3中的内容。
综上所述，本发明实施例提供的曝光时间自动调整方法及装置，通过获取曝光调整命令，根据曝光调整命令接收光照度，根据光照度、第一预设值和第二预设值计算出曝光时间。通过调整相机的曝光时间，以增强相机的环境光线适应能力，使相机能够在环境光线有变化的开放空间中，获得高质量的图像。解决了开放空间相机曝光时间不能自动调整，需要人工反复调校的问题。且该曝光时间自动调整方法及装置易于与其他系统集成，除光照度传感器外，其他软硬件均可与原系统无缝结合。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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。