【技术实现步骤摘要】
本专利技术创造属于光学成像控制，特别涉及一种基于工业相机的曝光和增益自动调节方法。
技术介绍
1、曝光和增益是调节工业相机图像效果的重要参数，图像质量和精度依赖于曝光时间和增益的设置。使用单板相机开发产品时，使用默认自动曝光和默认增益模式时，一般情况下，能够满足大多产品的功能需求，但有时产品前期开发过程中，会使用库存的物料以节约成本，可能造成镜头与单板相机不完美匹配，或者设计镜头口径偏小等等情况下，导致产品在使用过程中(相机在自动曝光模式下)，光线弱时，图像偏暗，在自动曝光模式下调整并固定增益后，在光线强时图像产生过曝现象。一些产品如监控类产品一般工作很长时间，这些产品一般会经历光线由强变弱在变强，或者由弱变强在变弱，通过手动曝光或手动增益进行调节可以解决问题，但对于用户来说，产品使用过程中需要实时调节相关参数，这种情况一般是不被允许的。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术提供一种基于工业相机的曝光和增益自动调节方法，本方法根据像素位深度设定两个阈值，一个为上限阈值，用于曝光和增益下调判别，一个下限阈值，用于曝光和增益上调判别，通过连续几帧图像的灰度值均值与两个阈值的比对，选择曝光和增益调节的优先级和合适的调节步长，按照设定的步长调节参数，使其后续图像灰度值均值落在两个阈值之间，本方法根据一天光线的渐变性，在保证图像质量的前提下，选择合适的调节顺序和步长，能够适应全天的光线变化，并能快速达到想要的区间。
2、为达到其目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于工业
3、s1：产品启动稳定后统计前几帧图像灰度值均值，选择这几个均值中的中间值m，若在p、q之间，保持自动曝光和默认增益不变；若m低于下限阈值q，将自动曝光改为手动曝光模式并保持增益不变，同时获取当前的曝光时间，当m小于α2*q时，曝光时间按长步长φ3进行调节，当m大于等于α2*q并小于α1*q时，曝光时间按中步长φ2进行调节，当m大于等于α1*q小于q是，曝光时间按短步长φ1进行调节，其中α1、α2取值[0,1]，且α1>α2；
4、s2：按步骤s1调节曝光时间，当某次调节曝光时间后连续多帧图像灰度值均值在p、q之间，调节停止；当曝光时间调整到某个值后，调节前后差别不大或者调节后的比调节前还小，保持曝光时间不变，调节增益；或者当曝光时间调整到最大值后，仍不满足条件，按步骤s1的判别方式从ψ1、ψ2、ψ3中选择合适的增益调节步长调节增益，直至满足条件或增益达到最大值，若还不满足条件，若曝光时间不在最大值，调节曝光时间直至满足条件或达到最大值；
5、s3：上电调节结束后，若上电后直接满足阈值要求，此后监控连续的多帧图像的均值，随着光线的变化，当光线变弱，连续的多帧图像的均值低于下限阈值时，按步骤s1、s2的方法选择合适的调节步长进行调节，当曝光时间和增益达到最大值或者某时刻开始，光线逐渐变强，当连续多帧的均值大于上限阈值p时，先保持曝光时间不变，调节增益，若此时均值大于p小于β*p时，按微调步长ψ1进行下调，若均值大于β*p时，按中调步长ψ2进行下调，β取值范围[1，2]，随着光线的变化，当增益调节至默认初始值后，开始调节曝光时间，当曝光时间降低到一定值后，将手动曝光改为自动曝光，或者当某时刻均值掉落到下限阈值时开始新一轮的调节；
6、s4：上电调节结束后，若以欠曝的状态上电，按步骤s1、s2调整好后，此后监控连续的多帧图像的均值，按步骤s3的方法进行调节，相比于步骤s3，此时只是上电稳定后的曝光和增益的初始状态不同。
7、本专利技术的有益效果是：本专利技术方法能在系统上电后图像灰度值均值快速达到设定值，并在后续的使用中实时监控多帧灰度值均值，当其不满足条件时，根据其值变小或变大选择更合适的调节方案进行调节，当均值低于下限阈值时，优先调节曝光时间，因为增益会放大噪点，当均值高于上限阈值时，优先调节增益，能够降低图像噪点，保证图像质量，当下调过程中增益降为默认值，曝光时间降到一定值后，改为自动曝光，以确保光线强时的图像效果。在一些全天性监控产品中，本方法具有实际的工程应用价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于工业相机的曝光和增益自动调节方法，其特征是：设定相机模式为自动曝光和相机本身默认增益，上限阈值p，下限阈值q，曝光微调步长φ1，曝光中调步长φ2，曝光长调步长φ3，增益微调步长ψ1，增益中调步长ψ2，增益长调步长ψ3，其中，曝光和增益的长调步长只用在产品刚刚启动后的一段时间中，并且只在欠曝时使用，长调步长是为了使产品上电后快速达到上/下限阈值之间；具体操作步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于工业相机的曝光和增益自动调节方法，其特征是：还包括步骤S3：上电调节结束后，若上电后直接满足阈值要求，此后监控连续的多帧图像的均值，随着光线的变化，当光线变弱，连续的多帧图像的均值低于下限阈值时，按步骤S1、S2的方法选择合适的调节步长进行调节，当曝光时间和增益达到最大值或者某时刻开始，光线逐渐变强，当连续多帧的均值大于上限阈值p时，先保持曝光时间不变，调节增益，若此时均值大于p小于β*p时，按微调步长ψ1进行下调，若均值大于β*p时，按中调步长ψ2进行下调，β取值范围[1，2]，随着光线的变化，当增益调节至默认初始值后，开始调节曝光时间，当曝光时间降低到一定值后，将
3.如权利要求2所述的一种基于工业相机的曝光和增益自动调节方法，其特征是：还包括步骤S4：上电调节结束后，若以欠曝的状态上电，按步骤S1、S2调整好后，此后监控连续的多帧图像的均值，按步骤S3的方法进行调节，相比于步骤S3，此时只是上电稳定后的曝光和增益的初始状态不同。
...【技术特征摘要】
1.一种基于工业相机的曝光和增益自动调节方法，其特征是：设定相机模式为自动曝光和相机本身默认增益，上限阈值p，下限阈值q，曝光微调步长φ1，曝光中调步长φ2，曝光长调步长φ3，增益微调步长ψ1，增益中调步长ψ2，增益长调步长ψ3，其中，曝光和增益的长调步长只用在产品刚刚启动后的一段时间中，并且只在欠曝时使用，长调步长是为了使产品上电后快速达到上/下限阈值之间；具体操作步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于工业相机的曝光和增益自动调节方法，其特征是：还包括步骤s3：上电调节结束后，若上电后直接满足阈值要求，此后监控连续的多帧图像的均值，随着光线的变化，当光线变弱，连续的多帧图像的均值低于下限阈值时，按步骤s1、s2的方法选择合适的调节步长进行调节，当曝光时间...
【专利技术属性】
技术研发人员：王业铨，陈依范，丁首权，马国强，吴秋月，龙翔，
申请(专利权)人：河南中光学集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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