一种智能成像光学参数自调整方法技术

本发明专利技术公开了一种智能成像光学参数自调整方法，用于调整光学参数曝光时间和信号增益，包括以下步骤：步骤S1:首先对信号增益和曝光时间设置初始值；步骤S2:条码搜索；步骤S3:记录条码的位置坐标，计算条码所在位置区域，设置参数优化阶段的初始参数组合；步骤S4:使用当前曝光时间和信号增益进行拍照，根据计算的条码所在区域，截取条码子图像，将截取的条码子图像作为待解码图像，进行亮度评估，根据亮度评估值进行处理，对当前状态进行判断；步骤S5:使用最佳参数组合设置信号增益和曝光时间；步骤S6:参数确认，本发明专利技术能够完成对光学参数曝光时间和信号增益的智能调整，具有调整速度快速、所选参数稳定可靠的特点。所选参数稳定可靠的特点。所选参数稳定可靠的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种智能成像光学参数自调整方法


[0001]本专利技术涉及智能成像设备领域，具体为一种智能成像光学参数自调整方法。

技术介绍

[0002]自动曝光是数字成像系统必不可少的功能组成部分，是获取亮度适中、细节表现清晰图像的重要保障，通常包括光强测量、场景分析、曝光补偿三个步骤。对于常用的成像系统，图像亮度由场景光强、光圈大小、曝光时间、信号增益等四个因素决定。在自然情况下，场景光强由成像时的外界环境决定，经常不用于图像亮度的自动控制。同时，出于成本、便利性等因素考虑，光圈也经常不用于图像亮度的自动控制。因此，自动曝光通常主要对曝光时间和信号增益进行自动控制。
[0003]当成像系统生成一帧图像后，首先需要判断当前帧图像的亮度是否合适，自动曝光控制的曝光时间、信号增益等光学参数是否需要进行调整，即确定自动曝光原则；当确定当前帧图像需要进行亮度调整后，根据当前图像亮度信息与目标亮度差，通过确定的曝光控制算法对相关参数进行调整，使下一帧图像的亮度逐渐接近并最终达到目标亮度水平，常用的图像亮度评估方法有平均亮度法、权重均值法、直方图法、图像信息熵法等。
[0004]现有的自动曝光技术主要针对人像、风景等目标来调整相关参数，对于以条码为目标的场景图像，存在的缺点有：
[0005]1)整体图像较清晰，但条码所在的局部图像不够清晰；
[0006]2)使用整幅图像进行计算，运算量大，用时多；
[0007]3)图像清晰后参数调整即停止，全部参数组合的覆盖率低，调整后的参数通常不是稳定的参数。
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技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种智能成像光学参数自调整方法，本专利技术以选取能够稳定可靠成功解码的参数组合为目标，通过条码搜索、参数优化和参数确认三个阶段，完成对光学参数的智能调整，具有调整速度快速、所选参数稳定可靠的特点。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种智能成像光学参数自调整方法，用于调整光学参数曝光时间和信号增益，包括以下步骤：
[0010]步骤S1:首先对信号增益和曝光时间设置初始值；
[0011]步骤S2:条码搜索阶段
[0012]使用当前的信号增益和曝光时间进行拍照，将所拍照片整幅图像作为待解码图像，进行亮度评估，根据亮度评估值进行处理，并对当前状态进行判断；
[0013]步骤S3:记录条码的位置坐标，计算条码所在位置区域，设置参数优化阶段的初始参数组合；
[0014]步骤S4:参数优化阶段
[0015]使用当前曝光时间和信号增益进行拍照，根据计算的条码所在区域，截取条码子图像，将截取的条码子图像作为待解码图像，进行亮度评估，根据亮度评估值进行处理，对当前状态进行判断；
[0016]步骤S5:使用最佳参数组合设置信号增益和曝光时间；
[0017]步骤S6:参数确认阶段
[0018]使用最佳的信号增益和曝光时间进行拍照，根据计算的条码所在区域，截取条码子图像，将截取的条码子图像作为待解码图像，运行解码引擎并记录运行结果，对当前状态进行判断。
[0019]进一步地，所述步骤S2中处理过程具体包括：
[0020]①
、待解码图像的亮度评估值可接受，运行解码引擎，确认图像中有无条码；
[0021]②
、待解码图像的亮度评估值过暗，调整信号增益；
[0022]③
、待解码图像的亮度评估值过亮，调整曝光时间。
[0023]步骤S2中对当前状态进行判断，具体操作为：
[0024]①
、待解码图像中存在条码，则从条码搜索阶段转换到参数优化阶段；
[0025]②
、参数空间仍有待搜索的参数组合，重复步骤S2；
[0026]③
、参数空间搜索一遍，结束参数调整过程。
[0027]进一步地，所述步骤S4中亮度评估值处理过程包括：
[0028]a)亮度评估值位于lowL和highL之间，亮度适中、当前参数合适，更新最佳参数组合；
[0029]b)亮度评估值小于lowL，调整信号增益，比较参数组合，若当前参数组合较佳则更新最佳参数组合；
[0030]c)亮度评估值大于highL，调整曝光时间，比较参数组合，若当前参数组合较佳则更新最佳参数组合。
[0031]步骤S4中对当前状态进行判断，具体操作为：
[0032]a)当前参数合适，从参数优化阶段转换到参数确认阶段；
[0033]b)参数空间仍有待搜索参数组合，重复步骤S4；
[0034]c)参数空间搜索一遍，从参数优化阶段转换到参数确认阶段。
[0035]进一步地，所述步骤S6中对当前状态进行判断，具体操作为：
[0036]a)解码引擎运行次数大于要求值，统计成功解码概率，结束参数调整过程；
[0037]b)解码引擎运行次数小于要求值，重复步骤S6。
[0038]进一步地，所述步骤S1中，曝光时间的可取值范围为minE到maxE，初始值为maxE；信号增益的可取值范围为minG到maxG，初始值为minG，两者的取值均为正整数。智能成像光学参数自调整方法在信号增益和曝光时间组成的整个参数空间中进行搜索，找到一个最佳参数组合，使拍照图像中条码的成功解码概率相对较高且稳定。当找到可稳定成功解码的参数组合或参数空间遍历完后，结束参数调整过程。
[0039]进一步地，所述步骤S2中，根据亮度评估值进行处理时，先对待解码图像的清晰度或亮度值进行评估，亮度值在可接受范围内的待解码图像传输给解码引擎，当待解码图像的亮度值偏高或偏低以致于不可能解码成功时，则直接对曝光时间或信号增益进行调整而不运行解码引擎。
[0040]进一步地，所述步骤S2为条码搜索阶段，若解码引擎输出的条码数量大于0，则表示图像中有条码；反之解码引擎输出的条码数量等于0，表示图像中无条码。当图像中有条码时，记录条码在图像中的位置坐标，然后转换到参数优化阶段；当图像中无条码时，则调整曝光时间或信号增益后重新进行拍照、亮度值评估、解码，直到参数空间搜索一遍或解码成功。
[0041]进一步地，步骤S2、S4中，亮度评估值的获取方式具体为：以一定间隔采样的方式选取待评估图像中心区域内的像素，对选定像素的灰度值进行直方图统计分析，计算得出当前图像的亮度值或清晰度水平，即图像亮度评估值。图像亮度评估值为大于0的正整数，当图像亮度评估值大于100时，表示当前图像亮度偏亮；反之当图像亮度评估值小于100时，表示当前图像亮度偏暗；当图像亮度评估值等于100时，表示当前图像的亮度正合适。
[0042]设可接受亮度范围的最小、最大图像亮度评估值分别为minL、maxL，当图像亮度评估值小于minL时，表示图像中各像素的灰度值均较小且集中靠近低亮度区域，图像偏暗，此时称图像过暗；
[0043]当图像亮度评估值大于maxL时，表示图像中各像素的灰度值均较大且集中靠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能成像光学参数自调整方法，用于调整光学参数曝光时间和信号增益，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:首先对信号增益和曝光时间设置初始值；步骤S2:条码搜索阶段使用当前的信号增益和曝光时间进行拍照，将所拍照片整幅图像作为待解码图像，进行亮度评估，根据亮度评估值进行处理，并对当前状态进行判断；步骤S3:记录条码的位置坐标，计算条码所在位置区域，设置参数优化阶段的初始参数组合值；步骤S4:参数优化阶段使用当前曝光时间和信号增益进行拍照，根据计算的条码所在区域，截取条码子图像，将截取的条码子图像作为待解码图像，进行亮度评估，根据亮度评估值进行处理，对当前状态进行判断；步骤S5:使用最佳参数组合设置信号增益和曝光时间；步骤S6:参数确认阶段使用最佳的信号增益和曝光时间进行拍照，根据计算的条码所在区域，截取条码子图像，将截取的条码子图像作为待解码图像，运行解码引擎并记录运行结果，对当前状态进行判断。2.根据权利要求1所述的一种智能成像光学参数自调整方法，其特征在于：所述步骤S2中处理过程具体包括：
①
、待解码图像的亮度评估值可接受，运行解码引擎，确认图像中有无条码；
②
、待解码图像的亮度评估值过暗，调整信号增益；
③
、待解码图像的亮度评估值过亮，调整曝光时间；步骤S2中对当前状态进行判断，具体操作为：
①
、待解码图像中存在条码，则从条码搜索阶段转换到参数优化阶段；
②
、参数空间仍有待搜索参数组合，重复步骤S2；
③
、参数空间搜索遍历一遍，结束参数调整过程。3.根据权利要求1所述的一种智能成像光学参数自调整方法，其特征在于：所述步骤S4中亮度评估值处理过程包括：a)亮度评估值位于lowL和highL之间，表示亮度适中、当前参数合适，更新最佳参数组合；b)亮度评估值小于lowL，调整信号增益，比较参数组合，若当前参数组合较佳则更新最佳参数组合；c)亮度评估值大于highL，调整曝光时间，比较参数组合，若当前参数组合较佳则更新最佳参数组合；步骤S4中对当前状态进行判断，具体操作为：a)当前参数合适，从参数优化阶段转换到参数确认阶段；b)参数空间仍有待搜索参数组合，重复步骤S4；c)参数空间搜索一遍，从参数优化阶段转换到参数确认阶段。4.根据权利要求1所述的一种智能成像光学参数自调整方法，其特征在于：所述步骤S6
中对当前状态进行判断，具体操作为：a)解码引擎运行次数大于要求值，统计成功解码概率，结束参数调整过程；b)解码引擎运行次数小于要求值，重复步骤S6。5.根据权利要求1所述的一种智能成像光学参数自调整方法，其特征在于：所述步骤S1中，曝光时间的可取值范围为minE到maxE，初始值为maxE；信号增益的可取值范围为minG到maxG，初始值为minG，两者的取值均为正整数。智能成像光学参数自调整方法在信号增益和曝光时间组成的整个参数空间中进行搜索，找到一个最佳参数组合，使拍照图像中条码的成功解码概率相对较高且稳定，当找到可稳定成功解码的参数组合或参数空间遍历完后，结束参数调整过程。6.根据权利要求1所述的一种智能成像光学参数自调整方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据亮度评估值进行处理时，先对待解码图像的清晰度或亮度值进行评估，亮度值在可接受范围内的待解码图像传输给解码引擎，当待解码图像的亮度值偏高或偏低以致于不可能解码成功时，则直接对曝光时间或信号增益进行调整而不运行解码引擎。7.根据权利要求6所述的一种智能成像光学参数自调整方法，其特征在于：所述步骤S2为条码搜索阶段，若解码引擎输出的条码数量大于0，则表示图像中有条码；反之解码引擎输出的条码数量等于0，表示图像中无条码。当图像中有条码时，记录条码在图像中的位置坐标，然后转换到参数优...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海丰，
申请(专利权)人：南京比邻智能软件有限公司，
类型：发明
国别省市：