自動(dòng)光圈控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動(dòng)光圈控制方法，包括以下步驟：I 獲取當(dāng)前亮度；II計(jì)算亮度偏差；III估算光圈速度；IV估算亮度加速度；V 計(jì)算驅(qū)動(dòng)值；VI 驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作，根據(jù)光圈驅(qū)動(dòng)值驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作；VII重復(fù)以上步驟I～VI調(diào)節(jié)光圈至所需狀態(tài)。本發(fā)明由于加入了對與加速度有關(guān)的控制量，對機(jī)械慣性起到了良好的抑制作用，因此不會導(dǎo)致機(jī)械震蕩。對光圈的任意狀態(tài)，和不同廠商的光圈有了良好的兼容性，同時(shí)如果由于外界環(huán)境的變化導(dǎo)致亮度偏差過大，調(diào)節(jié)量過大，也會對其起到抑制作用，從而保證光圈的穩(wěn)定性。
【專利說明】自動(dòng)光圈控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)光圈控制方法，特別是涉及基于自適應(yīng)調(diào)整的自動(dòng)光圈控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]攝像機(jī)通常都是在大范圍光照度變化的場合應(yīng)用的，因此，為保證攝像機(jī)能夠正確曝光成像，就必須隨時(shí)調(diào)整鏡頭的光圈，以保證電視圖像不出現(xiàn)限幅現(xiàn)象，否則可能使圖像亮處失去灰度層次，或因通光量減小而使畫面灰暗且出現(xiàn)噪點(diǎn)。然而攝像機(jī)位置一旦固定下來以后，每天去手動(dòng)調(diào)整光圈是非常不便的，只有使攝像機(jī)能夠附帶自動(dòng)光圈功能(提供驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈鏡頭的接口)，才能在配接自動(dòng)光圈鏡頭的情況下，使攝像機(jī)輸出的視頻圖像信號自動(dòng)地保持在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。
[0003]然而由于鏡頭的光圈較小,小幅變化即可導(dǎo)致亮度變化較大,從而導(dǎo)致控制困難，同時(shí)不同廠家生產(chǎn)的鏡頭的自動(dòng)光圈控制電路也存在差異。造成現(xiàn)有的自動(dòng)光圈控制算法，容易出現(xiàn)控制緩慢，控制不準(zhǔn)，來回震蕩，適用性差等問題。
[0004]專利CN 102135700 B提出了一種控制方法，通過比較當(dāng)前亮度與目標(biāo)亮度的差別來確定偏差，同時(shí)對比前后兩次亮度的偏差確定其運(yùn)動(dòng)方向和速度，通過加入與速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量，雖然能防止其超調(diào)，但由于這種方法未考慮光圈運(yùn)動(dòng)時(shí)存在的機(jī)械慣性，和光圈調(diào)節(jié)的非線性，不能有效防止其在調(diào)解過程當(dāng)中由于機(jī)械慣性出現(xiàn)的震蕩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述問題而提供一種自動(dòng)光圈控制方法。
[0006]本發(fā)明為解決這一問題所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明的自動(dòng)光圈控制方法，包括以下步驟:
I 獲取當(dāng)前亮度，通過感光元件獲取當(dāng)前亮度值為L(HI)，設(shè)置光圈調(diào)節(jié)時(shí)間間隔相同；
II計(jì)算亮度偏差，根據(jù)當(dāng)前亮度值L (m)和目標(biāo)亮度值L確定亮度偏差e (m) =L (m)-L及與亮度偏差有關(guān)的調(diào)整量Fl ;
III估算光圈速度，根據(jù)兩次調(diào)整獲得的亮度值e(m)和e(m-l)，確定光圈的運(yùn)動(dòng)方向和速度V (m) = e (m) -e (m-Ι)，并估算與光圈速度有關(guān)的調(diào)整量F2 ；
IV估算亮度加速度，根據(jù)兩次調(diào)整獲得的光圈速度v(m)和V(m-Ι)，確定光圈加速度a(m) = v(m) - v (m_l),并估算與光圈加速度有關(guān)的調(diào)整量F3 ;
V計(jì)算驅(qū)動(dòng)值，根據(jù)與亮度偏差有關(guān)的調(diào)節(jié)量Fl、與光圈速度有關(guān)的調(diào)整量F2、與光圈加速度有關(guān)的調(diào)整量F3計(jì)算光圈驅(qū)動(dòng)值變化量Λ F(m) = Fl + F2 + F3，當(dāng)此光圈驅(qū)動(dòng)值為變化量Λ F(m)與當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電壓的合；
VI驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作，根據(jù)光圈驅(qū)動(dòng)值驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作；
VII重復(fù)以上步驟I?VI調(diào)節(jié)光圈至所需狀態(tài)。
[0007]在最初的兩次控制時(shí)，無發(fā)計(jì)算上一次亮度的值，也無法上一次的速度值時(shí)，只需給出初值，通過本方法可自動(dòng)調(diào)節(jié)到想要的狀態(tài)。
[0008]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
本發(fā)明的自動(dòng)光圈控制方法，由于加入了對與加速度有關(guān)的控制量，對機(jī)械慣性起到了良好的抑制作用，因此不會導(dǎo)致機(jī)械震蕩。同時(shí)如果由于外界環(huán)境的變化導(dǎo)致亮度偏差過大，調(diào)節(jié)量過大，也會對其起到抑制作用，從而保證光圈的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的自動(dòng)光圈調(diào)整裝置示意圖；
圖2是本發(fā)明的自動(dòng)光圈控制方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]以下參照附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的自動(dòng)光圈控制方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0011]圖1是本發(fā)明的自動(dòng)光圈調(diào)整裝置示意圖；圖2是本發(fā)明的自動(dòng)光圈控制方法流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種自動(dòng)光圈控制方法，包括以下步驟:
I獲取當(dāng)前亮度，通過感光元件獲取當(dāng)前的亮度值為L(m);
II計(jì)算亮度偏差，根據(jù)當(dāng)前亮度值L (m)和目標(biāo)亮度值L確定亮度偏差e (m) =L (m)-L及與亮度偏差有關(guān)的調(diào)整量Fl ;
III估算光圈速度，根據(jù)兩次調(diào)整獲得的亮度值e(m)和e(m-l)，確定光圈的運(yùn)動(dòng)方向和速度V (m) = e (m) -e (m_l)，并估算與光圈速度有關(guān)的調(diào)整量F2 ；
IV估算亮度加速度，根據(jù)兩次調(diào)整獲得的光圈速度v(m)和v(m-l)，確定光圈加速度a(m) = v(m) - v (m_l),并估算與光圈加速度有關(guān)的調(diào)整量F3 ;
V計(jì)算驅(qū)動(dòng)值，根據(jù)與亮度偏差有關(guān)的調(diào)節(jié)量Fl、與光圈速度有關(guān)的調(diào)整量F2、與光圈加速度有關(guān)的調(diào)整量F3計(jì)算光圈驅(qū)動(dòng)值變化量Λ F(m) = Fl + F2 + F3，當(dāng)此光圈驅(qū)動(dòng)值為變化量Λ F(m)與當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電壓的合；
VI驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作，根據(jù)光圈驅(qū)動(dòng)值驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作；
VII重復(fù)以上步驟I?VI調(diào)節(jié)光圈至所需狀態(tài)。
[0012]所述的步驟II中，與亮度偏差有關(guān)的調(diào)整量Fl = kl*e (m) = kl* (L (m) _L)，其中kl為提前確定的與偏差有關(guān)的系數(shù)，通過將驅(qū)動(dòng)值范圍縮放到亮度差值的范圍確定。
[0013]所述的步驟III中，與速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量F2 = k2*v(m) = k2* [e (m) _e (m_l)]，其中k2為提前確定的與速度有關(guān)的系數(shù)，和Kl成比例關(guān)系。
[0014]所述的步驟IV中，與加速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量F3= k3* a(m)= k3* [v (m) _v (m_l)],其中k3為提如確定的與加速度有關(guān)的系數(shù)，和Kl成一定的比例關(guān)系。
[0015]所述的步驟II中，當(dāng)亮度偏差e(m)小于當(dāng)前亮度L(m)的5%時(shí)，所述的與亮度偏差有關(guān)的調(diào)整量Fl設(shè)置為O。
[0016]本方法的實(shí)施前提是光圈調(diào)節(jié)時(shí)間間隔相同，目標(biāo)亮度為L，通過感光元件獲取的第m次的亮度值為L(m)。
[0017]如圖1所述的一種的自動(dòng)光圈控制的裝置，包括自動(dòng)光圈鏡頭、感光元件、數(shù)據(jù)分析單元和光圈驅(qū)動(dòng)模塊，其中自動(dòng)光圈鏡頭控制通光量，感光元件獲取圖像亮度，然后通過分析圖像亮度判斷光圈的狀態(tài)進(jìn)而計(jì)算出光圈所需的驅(qū)動(dòng)值，然后光圈驅(qū)動(dòng)模塊控制光圈變化。
[0018]如圖2所示首先通過感光元件獲取當(dāng)前亮度，記為L(m)，而實(shí)際想要的目標(biāo)亮度為L，得到亮度偏差e(m) = L(m) - L ;從而確定與亮度偏差有關(guān)的調(diào)節(jié)量Fl = kl*e(m)=kl*(L(m)-L)，確保亮度可以達(dá)到想要的目標(biāo)亮度值。其中kl為提前確定的與偏差有關(guān)的系數(shù)，通過將驅(qū)動(dòng)值范圍縮放到亮度差值的范圍，并通過實(shí)踐進(jìn)行微調(diào)確定。
[0019]由于時(shí)間間隔相同，因此可以通過比較前后兩次的亮度差e(m)和e(m-l)來估算光圈的運(yùn)動(dòng)方向和速度v(m) = e(m)-e(m-l),從而確定與速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量F2 = k2*v(m)=k2*[e(m)-e(m-l)],以此達(dá)到降低速度，防止超調(diào)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)的平穩(wěn)性。其中k2為提前確定的與速度有關(guān)的系數(shù)，和Kl成一定的比例關(guān)系，通過實(shí)踐確定。
[0020]雖然為了防止超調(diào)加入了與速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量，但考慮到光圈具有機(jī)械慣性，因此當(dāng)加速度變化過大，需要及時(shí)抑制，通過比較當(dāng)前速度V (m)與上一次的速度V (m-Ι)，估算當(dāng)前狀態(tài)下光圈運(yùn)動(dòng)的加速度a(m) = v(m) - v(m_l),從而確定與加速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量F3= k3* a(m)= k3* [v (m) _v (m_l)],實(shí)現(xiàn)了光圈不同位置的適用性和機(jī)械的適用性,能有效防止調(diào)節(jié)過程中可能出現(xiàn)的震蕩。其中k3為提前確定的與加速度有關(guān)的系數(shù)，和Kl成一定的比例關(guān)系，通過實(shí)踐確定。
[0021]通過以上步驟可以計(jì)算得到驅(qū)動(dòng)的變化值Λ F(m) = Fl + F2 + F3。例如以電壓驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作為例，通過本方法可以根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，確定其應(yīng)該施加的電壓的變化量即在原有電壓基礎(chǔ)上加上Λ F(m);其中AF(m)的值可正可負(fù)。
[0022]當(dāng)驅(qū)動(dòng)值變化后，再次獲取亮度，循環(huán)完成上述步驟。
[0023]在開始兩次控制時(shí)，無發(fā)計(jì)算上一次亮度的值，也無法獲取上一次的速度值時(shí)，只需給出任意初值，通過本方法可自動(dòng)調(diào)節(jié)到想要的狀態(tài)；同時(shí)根據(jù)實(shí)際電路和驅(qū)動(dòng)方法，只需提前確定好Kl，K2，K3三個(gè)參數(shù)，即能對不同的鏡頭有良好的兼容性。在確定系數(shù)過程中，優(yōu)先確定K1，確保能夠較快調(diào)節(jié)；然后確定K2，確保其平滑過渡，防止超調(diào)；然后確定K3，防止在調(diào)節(jié)過程中和外界亮度變化時(shí)出現(xiàn)震蕩。
[0024]作為優(yōu)化，降低光圈對外界亮度的靈敏度，可在計(jì)算Fl時(shí)，當(dāng)亮度偏差e(m)小于某一范圍時(shí)，推薦選取當(dāng)前亮度的5%為不變的容限，使Fl為O。
[0025]本發(fā)明由于加入了對與加速度有關(guān)的控制量，對機(jī)械慣性起到了良好的抑制作用，因此不會導(dǎo)致機(jī)械震蕩。對光圈的任意狀態(tài)，和不同廠商的光圈有了良好的兼容性，同時(shí)如果由于外界環(huán)境的變化導(dǎo)致亮度偏差過大，調(diào)節(jié)量過大，也會對其起到抑制作用，從而保證光圈的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)光圈控制方法，包括以下步驟: I 獲取當(dāng)前亮度，通過感光元件獲取當(dāng)前亮度值為L(m)，設(shè)置光圈調(diào)節(jié)時(shí)間間隔相同； II計(jì)算亮度偏差，根據(jù)當(dāng)前亮度值L (m)和目標(biāo)亮度值L確定亮度偏差e (m) =L (m)-L及與亮度偏差有關(guān)的調(diào)整量Fl ; III估算光圈速度，根據(jù)兩次調(diào)整獲得的亮度值e(m)和e(m-l)，確定光圈的運(yùn)動(dòng)方向和速度V (m) = e (m) -e (m_l)，并估算與光圈速度有關(guān)的調(diào)整量F2 ； IV估算亮度加速度，根據(jù)兩次調(diào)整獲得的光圈速度v(m)和V (m-1)，確定光圈加速度a(m) = v(m) - v (m_l),并估算與光圈加速度有關(guān)的調(diào)整量F3 ; V計(jì)算驅(qū)動(dòng)值，根據(jù)與亮度偏差有關(guān)的調(diào)節(jié)量Fl、與光圈速度有關(guān)的調(diào)整量F2、與光圈加速度有關(guān)的調(diào)整量F3計(jì)算光圈驅(qū)動(dòng)值變化量Λ F(m) = Fl + F2 + F3，當(dāng)此光圈驅(qū)動(dòng)值為變化量Λ F(m)與當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電壓的合； VI驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作，根據(jù)光圈驅(qū)動(dòng)值驅(qū)動(dòng)光圈動(dòng)作； VII重復(fù)以上步驟I?VI調(diào)節(jié)光圈至所需狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)光圈控制方法，其特征在于:所述的步驟II中，與亮度偏差有關(guān)的調(diào)整量Fl= kl*e(m) = kl*(L(m)-L),其中kl為提前確定的與偏差有關(guān)的系數(shù)，通過將驅(qū)動(dòng)值范圍縮放到亮度差值的范圍確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)光圈控制方法，其特征在于:所述的步驟III中，與速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量F2 = k2*v(m) = k2*[e(m)-e(m-l)]，其中k2為提前確定的與速度有關(guān)的系數(shù)，和Kl成比例關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)光圈控制方法，其特征在于:所述的步驟IV中，與加速度有關(guān)的調(diào)節(jié)量F3= k3* a(m)= k3* [v (m) _v (m_l)]，其中k3為提前確定的與加速度有關(guān)的系數(shù)，和Kl成一定的比例關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)光圈控制方法，其特征在于:所述的步驟II中，當(dāng)亮度偏差e(m)小于當(dāng)前亮度L(m)的5%時(shí)，所述的與亮度偏差有關(guān)的調(diào)整量Fl設(shè)置為O。
【文檔編號】H04N5/235GK104394328SQ201410695270
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】戴林, 楊清永, 石行 申請人:天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司