用于安防监控领域的自动光圈控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于安防监控技术领域，提供了用于安防监控领域的自动光圈控制方法及装置，包括：获取当前的亮度误差值，所述亮度误差值为摄像机当前获取的实时画面的平均亮度值与预设的目标亮度值的差值；基于所述亮度误差值，采用非线性PID，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子；导入所述增量式PID控制算子，计算得到驱动PWM的值；根据所述驱动PWM的值对所述摄像机进行自动光圈控制。本发明专利技术在监控摄像机遇到环境亮度剧烈变化的情况下能够自动控制光圈开合，以达到适宜的曝光效果，且整个调节过程快速稳定，提升了安防监控的视频输出效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于安防监控
，尤其涉及用于安防监控领域的自动光圈控制方法及装置。
技术介绍
在安防监控领域，尤其是道路监控，隧道监控等
，不可避免地会出现环境亮暗变化剧烈的情况，为了适应上述监控过程中的光线变化，监控摄像机的自动光圈控制功能基本会采用比例-积分-微分(PID)的控制策略，常用策略是传统的位置式PID控制，或者类似位置式PID控制结合阶梯变步长控制。然而，上述自动光圈控制策略在面对环境亮度变化剧烈的情况时，多少都会出现自动光圈调节缓慢并且出现过调节，使得光圈全关或者是来回剧烈震荡，影响了安防监控的视频输出效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了用于安防监控领域的自动光圈控制方法及装置，以解决现有技术在进行自动光圈控制时会出现自动光圈调节缓慢并且出现过调节，使得光圈全关或者是来回剧烈震荡，影响了安防监控的视频输出效果的问题。第一方面，提供了一种用于安防监控领域的自动光圈控制方法，包括：获取当前的亮度误差值，所述亮度误差值为摄像机当前获取的实时画面的平均亮度值与预设的目标亮度值的差值；基于所述亮度误差值，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子；导入所述增量式PID控制算子，计算得到驱动PWM的值；根据所述驱动PWM的值对所述摄像机进行自动光圈控制。第二方面，提供了一种用于安防监控领域的自动光圈控制装置，包括：获取单元，用于获取当前的亮度误差值，所述亮度误差值为摄像机当前获取的实时画面的平均亮度值与预设的目标亮度值的差值；第一计算单元，用于基于所述亮度误差值，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子；第二计算单元，用于导入所述增量式PID控制算子，计算得到驱动PWM的值；控制单元，用于根据所述驱动PWM的值对所述摄像机进行自动光圈控制。在本专利技术实施例中，根据监控摄像机当前实时画面的亮度误差值来计算当前需要的驱动PWM，以实现对摄像头的自动光圈控制，在监控摄像机遇到环境亮度剧烈变化的情况下能够自动控制光圈开合，以达到适宜的曝光效果，且整个调节过程快速稳定，提升了安防监控的视频输出效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是安防监控领域摄像机镜头的光圈控制原理示意图；图2是本专利技术实施例提供的安防监控领域摄像机镜头的光圈控制流程的示意图；图3是本专利技术实施例提供的用于安防监控领域的自动光圈控制方法的实现流程图；图4是本专利技术实施例提供的用于安防监控领域的自动光圈控制方法S302的具体实现流程图；图5是本专利技术实施例提供的用于安防监控领域的自动光圈控制方法S403的具体实现流程图；图6是本专利技术实施例提供的用于安防监控领域的自动光圈控制装置的结构框图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了更好地阐述本专利技术实施例，首先对安防监控领域摄像机镜头的光圈控制原理进行描述：如图1所示，输入直流电机驱动芯片的包括基准脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)和驱动PWM，其中，基准PWM由硬件电路预先设置好，其取值大小由硬件电路的具体结构决定；主控制芯片基于前端镜头输入图像的亮度信息统计结果，根据内部自动光圈控制算法计算驱动PWM并输出给直流电机驱动芯片，直流电机驱动芯片转换得到驱动电平，用来控制电机的转动方向以及速度，从而达到控制镜头的光圈开合的目的。如图2所示，在进行光圈控制时，首先判断当前的光圈控制模式及曝光模式，以确定是否启动相应的自动光圈控制功能模块，实现自动光圈控制。图3示出了本专利技术实施例提供的用于安防监控领域的自动光圈控制方法的实现流程，其中的技术方案主要用于实现对摄像机镜头自动光圈控制，详述如下：在S301中，获取当前的亮度误差值，所述亮度误差值为摄像机当前获取的实时画面的平均亮度值与预设的目标亮度值的差值。其中，摄像机当前获取的实时画面的平均亮度值，是指摄像机当前获取到的当前图像帧中像素亮度的平均值，而预设的目标亮度值通常为监控系统设置的能够满足用户对画面亮度需求的一个亮度值。作为本专利技术的一个实施例，在获取到亮度误差值之后，执行S302之前，所述方法还包括：对所述亮度误差值进行预处理，包括将所述亮度误差值除以一个预设因子。由于亮度误差值可以为正，也可以为负，因此，亮度误差值的正负分别对应不同的预设因子，预设因子的大小可以根据实际情况进行调节，其作用是确定亮度的最小调节范围，以助于光圈大小的稳定性调节。在S302中，基于所述亮度误差值，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子。在本专利技术实施例中，增量式PID控制算子由亮度误差值来决定，具体地，如图4所示：在S401中，计算p_data、i_data和d_data，其中：p_data＝p_coef*luma_data[0]/p_div，luma_data[0]为当前的所述亮度误差值，p_div为预设常数，p_coef为关于所述亮度误差值的非负的单调递增函数；i_data＝i_data+i_coef*luma_data[0]，luma_data[0]与i_coef呈反比；d_data＝Δerror＝luma_data[0]-luma_data[1]，luma_data[1]为上一次输入的所述亮度误差值。对于p_data，p_coef为一个随着亮度误差值的大小实时变化的一个值，p_coef是亮度误差值luma_data[0]的函数，满足p_coef＝F(luma_data[0])，其中F(luma_data[0])可以是线性函数，也可以是非线性函数，但是必须保证其为luma_data[0]非负的单调递增函数，这样使得程序更加简化，只用两条语句即可完成p_data的确定，并且p_data的大小严格按照luma_data[0]的变化趋势迅速变化，调整的速度和平稳度也得到了显著提高，p_div为预设常数，可以根据不同的自动光圈镜头进行调整。对于i_data，根据PID控制原理中积分控制的作用，将i_data的控制做阶梯分段处理，所分阶数n可以根据实际自行调整，具体思想为：亮度误差值越小，i_data中的乘因子i_coef越大。其实现方式为，将luma_data[0]分为正负两个方向，每个方向分为n个等级，每个等级的步长可自行设置，对应的乘因子i_coef根据实际电路调试结果做相应的设置，其中n以及各个i_coef都为大于0的常数。对于d_data，其值为亮度误差增量，即当前的亮度误差值与上一次输入的亮度误差值之差，在此，可以通过设置中间变量来保证当前输入的亮度误差值不覆盖上一次输入的亮度误差值，中间变量的设置可通过如下语句实现：luma_data[0]＝luma_data；luma_data[1]＝luma_data[0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于安防监控领域的自动光圈控制方法，其特征在于，包括：获取当前的亮度误差值，所述亮度误差值为摄像机当前获取的实时画面的平均亮度值与预设的目标亮度值的差值；基于所述亮度误差值，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子；导入所述增量式PID控制算子，计算得到驱动PWM的值；根据所述驱动PWM的值对所述摄像机进行自动光圈控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于安防监控领域的自动光圈控制方法，其特征在于，包括：获取当前的亮度误差值，所述亮度误差值为摄像机当前获取的实时画面的平均亮度值与预设的目标亮度值的差值；基于所述亮度误差值，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子；导入所述增量式PID控制算子，计算得到驱动PWM的值；根据所述驱动PWM的值对所述摄像机进行自动光圈控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述亮度误差值，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子之前，所述方法还包括：对所述亮度误差值进行预处理，包括将所述亮度误差值除以一个预设因子。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述亮度误差值，采用非线性PID算法计算增量式PID控制算子包括：计算p_data、i_data和d_data，其中：p_data＝p_coef*luma_data[0]/p_div，luma_data[0]为当前的所述亮度误差值，p_div为预设常数，p_coef为关于所述亮度误差值的非负的单调递增函数；i_data＝i_data+i_coef*luma_data[0]，luma_data[0]与i_coef呈反比；d_data＝Δerror＝luma_data[0]-luma_data[1]，luma_data[1]为上一次输入的所述亮度误差值；将p_data、i_data和d_data导入Δduty＝Δu＝A*p_data+B*i_data+C*d_data；通过调试确定A、B、C的值，以得到所述增量式PID控制算子Δduty。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过调试确定A、B、C的值包括：将B和C设置为0并调节A值，待所述摄像机的光圈达到第一预设稳定状态时，确定当前的A值。将C设置为0，调节B值，待所述摄像机的光圈达到第二预设稳定状态时，确定当前的B值；调节C值，待所述摄像机的光圈达到第三预设稳定状态时，确定当前的C值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导入所述增量式PID控制算子，计算得到驱动PWM的值包括：将所述增量式PID控制算子导入u＝u(ref)±Δduty，将得到的u值作为所述驱动PWM的值，u(ref...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘囿余，杨兵，
申请(专利权)人：深圳英飞拓科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44