一种工业相机的增益值和曝光值自动调节方法技术

本发明专利技术提供一种工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，将曝光/增益中的任意一个记为参数A，另一参数记为参数B；参数A的数值固定，参数B的数值调整，工业相机采图，并利用第一评价指标判断图像质量；对比不同参数B条件下所采集到图像的质量，筛选预备集合；利用第二评价指标查找预备集合中质量最佳的图像，获得一组备选参数；遍历参数A调节区间内的所有数值，得出的多组备选参数；利用第三评价指标查找质量最佳的图像，获取最佳参数，完成工业相机自动调节。本方法设计了工业相机参数筛选策略，经过三个层次的筛选，获得最佳的曝光和增益数值，调节后的工业相机，采集图像的对比度高、清晰度好，稳定性高。稳定性高。稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种工业相机的增益值和曝光值自动调节方法


[0001]本专利技术涉及参数设置领域，具体涉及一种工业相机的增益值和曝光值自动调节方法。

技术介绍

[0002]在视觉检测领域，成像质量的好坏直接影响到检测结果的准确性，为了获得较为理想的图像，通常需要先调节工业相机参数：增益和曝光，若参数设置不合理将会使得图像明暗度差、缺乏细节。通常，增益调节一般依靠经验值预先设定，只是在信号弱，但不想增加曝光时间的情况下才会调节，为此，现有的参数自动调节方法大多仅针对于曝光参数，针对于曝光和增益共同调节的方式较为欠缺。当两者同时调节时，往往先固定增益值，找到一个最佳曝光值，选择最佳曝光值的邻近数值确定曝光值的调节范围内，在调节范围内改变增益值，调节出一组参数数据，这一调节过程中，工业相机参数的好坏容易受到主观因素干扰，同时，由于仅在最佳曝光值的邻近区间范围调节，容易陷入局部最优解，无法调节出最佳参数。经过检索专利文献CN113992863A提供了一种自动曝光方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，其虽然同时调节了曝光和增益，但其调节过程复杂，需要判断多种情况，选择适合的模式，才能调节增益或者曝光；同时，该方法评价曝光参数调节好坏的评价指标过于单一、仅利用了亮度均值作为评估参数，评价维度欠缺。此外，评价指标单一的问题，在专利文献CN113382143A中也有体现，该文献提出了一种用于消防机器人双目视觉的工业相机自动曝光调节方法，在评估曝光值时，也仅基于图像灰度信息(平均亮度)评估调节质量；这样调节出的参数，可能导致采集图像的边缘清晰度差，对比度差，缺乏细节信息等问题，无法满足工业相机在复杂环境(如反差大、弱光环境、时明时暗环境)中的正常使用。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，本方法设计了一种基于多种图像质量评价指标的工业相机参数筛选策略，经过三个层次的筛选，获得最佳的曝光和增益数值，完成对工业相机的参数自调节，调节后的工业相机，采集图像的对比度高、清晰度好，稳定性高。
[0004]技术方案如下：
[0005]一种工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，从图像质量评价参数中选取三组评价参数，分别记为第一评价指标、第二评价指标和第三评价指标；单组评价参数为单个评价参数或多个评价参数组合后形成的综合评价参数；
[0006]预先设置曝光值调节区间、增益值调节区间；将曝光/增益中的任意一个，记为参数A，另一参数记为参数B；在参数A的调节区间内任选一数值，作为参数A的初始值；
[0007]通过以下步骤，调节工业相机增益值和曝光值：
[0008]步骤一、参数A的数值固定，参数B的数值按照预设的步长、从调节区间内中的最小值开始逐步增加，每次增加，工业相机均在同一位置采集被测物图像，并进行图像处理，利
用第一评价指标判断图像质量；
[0009]对比不同参数B条件下所采集到图像的质量，将质量最佳的图像所对应的参数B的数值，记为上限值；将参数B的调节区间最小值与上限值之间的参数B数值及相应的图像存储到预备集合；
[0010]利用第二评价指标判断预备集合中的各个图像的质量，查找质量最佳的图像所对应的参数B数值，将该数值与参数A的数值存储为一组备选参数；
[0011]步骤二、在参数A的调节区间内另选一个数值，赋值到参数A，再次执行步骤一，直到遍历完参数A调节区间内的所有数值，得出的多组备选参数；
[0012]步骤三、利用第三评价指标判断各个备选参数对应图像的质量，将质量最佳的图像所对应的一组备选参数，记为最佳参数，利用最佳参数设置分别设置工业相机增益值和曝光值，完成工业相机自动调节。
[0013]进一步，图像质量评价参数包括图像对比度、前景灰度变化量、图像灰度方差、边缘梯度一致性、图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和边缘平滑程度。
[0014]优选，所述第一评价指标为图像对比度或者前景灰度变化量；
[0015]所述第二评价指标、第三评价指标分别为边缘平滑程度、边缘梯度一致性、图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和图像灰度方差中的一个或多个；
[0016]当第二评价指标和/或第三评价指标中包含多个评价参数时，将各个评价参数的图像处理结果乘以各自对应的比例系数，再将乘积累加求和，组合形成综合评价参数。
[0017]优选，所述第一评价指标为图像对比度或者前景灰度变化量；
[0018]所述第二评价指标为边缘平滑程度和边缘梯度一致性中的一个或多个；
[0019]所述第三评价指标为图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和图像灰度方差中的一个或多个；
[0020]或者：
[0021]所述第一评价指标为图像对比度或者前景灰度变化量；
[0022]所述第二评价指标为图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和中的一个或多个图像灰度方差；
[0023]所述第三评价指标为边缘平滑程度和边缘梯度一致性中的一个或多个；
[0024]当第二评价指标和/或第三评价指标中包含多个评价参数时，将各个评价参数的图像处理结果乘以各自对应的比例系数，再将乘积累加求和，组合形成综合评价参数。
[0025]进一步，根据评价参数的不同，判断图像质量的方式为以下任一情形：
[0026]情形一：
[0027]将图像对比度作为评价参数，利用图像对比度判断图像质量的方式如下：
[0028]对图像进行分割，得出前景区域和背景区域；
[0029]分别计算前景区域与背景区域的平均灰度，作差，将差值作为图像对比度；或者，从前景区域和背景区域中分别随机取样N个子区域，计算各个子区域的灰度均值；将从前景区域取样的子区域和从背景区域中取样的子区域，两两计算灰度均值的差值；取各个差值的平均值作为图像对比度；
[0030]图像对比度的数值越大，图像质量越好；
[0031]情形二：
[0032]将前景灰度变化量作为评价参数，利用前景灰度变化量判断图像质量的方式如下：
[0033]对图像进行分割，得出前景区域和背景区域；计算前景区域的平均灰度，若该图像为首张图像则将前景灰度变化量记为0，否则，将该图像前景区域的平均灰度与前一幅图像前景区域的平均灰度作差，将差值记为前景灰度变化量；前景灰度变化量的数值越大，图像质量越好；
[0034]情形三：
[0035]将边缘平滑程度作为评价参数，利用边缘平滑程度判断图像质量的方式如下：
[0036]对图像进行边缘提取；利用边缘点拟合线条，计算各个边缘点到拟合线条的距离，将各个距离值取均值作为边缘平滑程度的评价值，其数值越大，图像质量越好；
[0037]情形四：
[0038]将边缘梯度一致性作为评价参数，利用边缘梯度一致性判断图像质量的方式如下：
[0039]对图像进行边缘提取，对每个边缘点均进行以下判断：获取当前边缘点及其邻域范围内的多个邻域点的梯度方向，将出现频次最多的梯度方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，其特征在于，从图像质量评价参数中选取三组评价参数，分别记为第一评价指标、第二评价指标和第三评价指标；单组评价参数为单个评价参数或多个评价参数组合后形成的综合评价参数；预先设置曝光值调节区间、增益值调节区间；将曝光/增益中的任意一个，记为参数A，另一参数记为参数B；在参数A的调节区间内任选一数值，作为参数A的初始值；通过以下步骤，调节工业相机增益值和曝光值：步骤一、参数A的数值固定，参数B的数值按照预设的步长、从调节区间内中的最小值开始逐步增加，每次增加，工业相机均在同一位置采集被测物图像，并进行图像处理，利用第一评价指标判断图像质量；对比不同参数B条件下所采集到图像的质量，将质量最佳的图像所对应的参数B的数值，记为上限值；将参数B的调节区间最小值与上限值之间的参数B数值及相应的图像存储到预备集合；利用第二评价指标判断预备集合中的各个图像的质量，查找质量最佳的图像所对应的参数B数值，将该数值与参数A的数值存储为一组备选参数；步骤二、在参数A的调节区间内另选一个数值，赋值到参数A，再次执行步骤一，直到遍历完参数A调节区间内的所有数值，得出的多组备选参数；步骤三、利用第三评价指标判断各个备选参数对应图像的质量，将质量最佳的图像所对应的一组备选参数，记为最佳参数，利用最佳参数设置分别设置工业相机增益值和曝光值，完成工业相机自动调节。2.如权利要求1所述工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，其特征在于：图像质量评价参数包括图像对比度、前景灰度变化量、图像灰度方差、边缘梯度一致性、图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和边缘平滑程度。3.如权利要求1所述工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，其特征在于：所述第一评价指标为图像对比度或者前景灰度变化量；所述第二评价指标、第三评价指标分别为边缘平滑程度、边缘梯度一致性、图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和图像灰度方差中的一个或多个；当第二评价指标和/或第三评价指标中包含多个评价参数时，将各个评价参数的图像处理结果乘以各自对应的比例系数，再将乘积累加求和，组合形成综合评价参数。4.如权利要求1所述工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，其特征在于：所述第一评价指标为图像对比度或者前景灰度变化量；所述第二评价指标为边缘平滑程度和边缘梯度一致性中的一个或多个；所述第三评价指标为图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和图像灰度方差中的一个或多个；或者：所述第一评价指标为图像对比度或者前景灰度变化量；所述第二评价指标为图像信息熵、边缘梯度均值、边缘长度和中的一个或多个图像灰度方差；所述第三评价指标为边缘平滑程度和边缘梯度一致性中的一个或多个；当第二评价指标和/或第三评价指标中包含多个评价参数时，将各个评价参数的图像
处理结果乘以各自对应的比例系数，再将乘积累加求和，组合形成综合评价参数。5.如权利要求1或2所述工业相机的增益值和曝光值自动调节方法，其特征在于：根据评价参数的不同，判断图像质量的方式为以下任一情形：情形一：将图像对比度作为评价参数，利用图像对比度判断图像质量的方式如下：对图像进行分割，得出前景区域和背景区域；分别计算前景区域与背景区域的平均灰度，作差，将差值作为图像对比度；或者，从前景区域和背景区域中分别随机取样N个子区域，计算各个子区域的灰度均值；将从前景区域取样的子区域和从背景区域中取样的子区域，两两计算灰度均值...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭寅，郭磊，尹仕斌，邝丽娜，
申请(专利权)人：易思维杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：