專利名稱：自動光圈調(diào)整方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動光圈調(diào)整裝置及其方法，更具體地說，涉及基于自適應(yīng)調(diào)整的自 動光圈調(diào)整裝置及其方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，攝像機(jī)鏡頭的自動光圈，指的是鏡頭內(nèi)某個可以調(diào)整開孔大小的機(jī)構(gòu)。 使用一定的策略，調(diào)整光圈開孔的大小，控制單位時間內(nèi)可以通過光圈到達(dá)感光晶片的光 量，從而在不同光照條件下得到曝光適中的影像。合理的光圈大小有增加銳利度、控制景深
等作用。目前自動光圈鏡頭大致分為視頻驅(qū)動和直流驅(qū)動兩種。本發(fā)明所指的自動光圈是 監(jiān)控攝像機(jī)等產(chǎn)品中常用的直流驅(qū)動光圈(DC-iris)。傳統(tǒng)的直流驅(qū)動方式是指攝像機(jī)內(nèi) 部增加了鏡頭光圈電動機(jī)的驅(qū)動電路，可以直接輸出直流控制電壓到鏡頭內(nèi)的光圈電動機(jī) 并使其轉(zhuǎn)動。美國專利US4638366公開了一種自動光圈調(diào)整系統(tǒng)。該系統(tǒng)將采集的當(dāng)前幀視頻 信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換為輸入電壓V1，與參考電壓Vtj比較后得到誤差電壓Ve = V1-Vt^然后，根據(jù)誤 差電壓Ve計算光圈的調(diào)整大小A^IS。該自動光圈調(diào)整系統(tǒng)將光圈的調(diào)整值Δ ^IS加上 之前的光圈控制值IRISn-I得到新的光圈控制值IRISn,即IRISn = IRISn-I+Δ IRIS0如 此反復(fù)調(diào)試，直到光圈達(dá)到合理的大小，得到合適曝光的圖像。對于現(xiàn)有技術(shù)的自動光圈調(diào)整系統(tǒng)，一方面由于不同的自動光圈鏡頭因?yàn)樯a(chǎn)廠 商、生產(chǎn)工藝、電機(jī)驅(qū)動電路等不同，參數(shù)特性也會產(chǎn)生差異。因此該專利中的一些參數(shù)，例 如參考電壓Vo，參考電壓范圍VN，\等，需要根據(jù)不同的鏡頭做調(diào)整；另一方面，為不同的鏡 頭找到合適的參數(shù)也是相當(dāng)困難的，一般只能憑經(jīng)驗(yàn)手動調(diào)整。而錯誤的參數(shù)設(shè)置計算得 到的Δ ^IS將無法穩(wěn)定自動光圈，引起過調(diào)，來回震蕩等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述問題提出的。其目的是提供自動光圈調(diào)整裝置和方法，其通 過比較當(dāng)前亮度Yn與目標(biāo)亮度Υ&，當(dāng)前亮度Yn和前幾幀圖像亮度(Ylri，Υη-2，...)兩組參 數(shù)，通過不斷地粗調(diào)和細(xì)調(diào)光圈控制電壓，使直流驅(qū)動光圈在動態(tài)調(diào)整中達(dá)到目標(biāo)大小，獲 得合適的亮度值，且在調(diào)整過程中不發(fā)生過調(diào)、振蕩等現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和其他目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面實(shí)施例，提供基于自適 應(yīng)調(diào)整的自動光圈調(diào)整裝置，包含自動光圈鏡頭，用于采集圖像信號；平均亮度計算單 元，用于計算自動光圈鏡頭所采集的圖像信號的平均亮度；自動光圈控制單元，用于根據(jù)平 均亮度計算單元所計算出來的平均亮度與目標(biāo)亮度之差產(chǎn)生控制光圈大小的控制信號；以 及自動光圈電機(jī)，用于根據(jù)自動光圈控制單元輸出的控制信號控制自動光圈鏡頭的光圈大 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，該自動光圈控制單元可以包含圖像亮度與目標(biāo)亮度差計算子單元，用于計算輸入圖像的平均亮度Yavg與預(yù)先給定的目標(biāo)亮度之差的 絕對值Ye = IYavg-Yref I，以得到亮度差Ye ；亮度差分級器，用于根據(jù)預(yù)先給定的亮度區(qū)段，判 斷圖像亮度與目標(biāo)亮度差計算子單元得到的亮度差Ye所屬的亮度區(qū)段，從而給定該亮度差 的級別；以及光圈調(diào)整信號產(chǎn)生子單元，用于根據(jù)所述給定的亮度差的級別，產(chǎn)生控制光圈 大小的控制信號。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，該光圈調(diào)整信號產(chǎn)生子單元可以由以下公式計算 光圈控制信號vn，
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)調(diào)整的自動光圈調(diào)整裝置，包含 自動光圈鏡頭，用于采集圖像；平均亮度計算單元，用于計算所述自動光圈鏡頭所采集的圖像的平均亮度； 自動光圈控制單元，用于根據(jù)所述平均亮度計算單元所計算出來的平均亮度與目標(biāo)亮 度之差產(chǎn)生控制光圈大小的控制信號；以及自動光圈電機(jī)，用于根據(jù)所述自動光圈控制單元輸出的控制信號控制自動光圈鏡頭的 光圈大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的自動光圈調(diào)整裝置，其中，該自動光圈控制單元包含圖像亮度與目標(biāo)亮度差計算子單元，用于計算輸入圖像的平均亮度Yavg與預(yù)先給定的 目標(biāo)亮度Yrrf之差的絕對值\ = IYavg-YrefI,以得到亮度差\ ；亮度差分級器，用于根據(jù)預(yù)先給定的亮度區(qū)段，判斷所述圖像亮度與目標(biāo)亮度差計算 子單元得到的亮度差Ye所屬的亮度區(qū)段，從而給定該亮度差的級別；以及光圈調(diào)整信號產(chǎn)生子單元，用于根據(jù)所述亮度差分級器判斷出來的亮度差級別，產(chǎn)生 控制光圈以合適的調(diào)整速度達(dá)到目標(biāo)大小的控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的自動光圈調(diào)整裝置，其中，光圈調(diào)整信號產(chǎn)生子單元以以下公式 計算光圈控制信號Vn，
4.根據(jù)權(quán)利要求1的自動光圈調(diào)整裝置，其中，該自動光圈控制單元包括圖像亮度與目標(biāo)亮度差計算子單元，用于計算輸入圖像的平均亮度Yavg與預(yù)先給定的 目標(biāo)亮度Yrrf之差的絕對值\ = IYavg-YrefI,以得到亮度差\ ；亮度差分級器，用于根據(jù)預(yù)先給定的亮度區(qū)段，判斷圖像亮度與目標(biāo)亮度差計算子單 元得到的亮度差Xe所屬的亮度區(qū)段，從而給定該亮度差的級別；相鄰幀圖像亮度差計算子單元，用于計算當(dāng)前幀圖像與預(yù)定數(shù)量的之前幀圖像之間的 亮度差Yte ；光圈運(yùn)動狀態(tài)確定子單元，用于根據(jù)亮度差Yte判斷光圈的運(yùn)動狀態(tài)；以及光圈調(diào)整補(bǔ)償信號產(chǎn)生子單元，用于結(jié)合亮度差Xe所在的亮度差級別和亮度差Yte反 映的光圈位置和運(yùn)動狀態(tài)產(chǎn)生光圈控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的自動光圈調(diào)整裝置，其中，所述光圈調(diào)整補(bǔ)償信號產(chǎn)生子單元以 以下公式計算光圈控制信號\’
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5的自動光圈調(diào)整裝置，其中，AVi= k· (Ythi-JYthi)/2，這里k 是與光圈調(diào)整速度有關(guān)的第二預(yù)定常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5的自動光圈調(diào)整裝置，其中，Ythi= Yefflin+i · (Yemax-Yemin)/n, i =Ojlj ··· j Π ο
8.一種基于自適應(yīng)調(diào)整的自動光圈調(diào)整方法，包含步驟1)采集圖像并計算所采集的圖像的平均亮度；2)根據(jù)該平均亮度與目標(biāo)亮度之差產(chǎn)生控制光圈大小的控制信號；3)根據(jù)該控制信號控制自動光圈鏡頭的光圈大??；以及4)重復(fù)步驟1)至幻以使自動光圈鏡頭采集的圖像達(dá)到目標(biāo)亮度為止。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的自動光圈調(diào)整方法，其中，所述步驟幻包含以下子步驟2-1)計算輸入圖像的平均亮度Yavg與預(yù)先給定的目標(biāo)亮度之差的絕對值之= Yavg-Ydl,以得到亮度差Ye ；2-2)根據(jù)預(yù)先給定的亮度區(qū)段，判斷所述亮度差Ye所屬的亮度區(qū)段，從而給定該亮度 差的級別；以及2-3)根據(jù)所述給定的亮度差的級別，產(chǎn)生控制光圈大小的控制信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的自動光圈調(diào)整方法，其中，所述步驟2- 以以下公式計算光圈控 制信號Vn，
11.根據(jù)權(quán)利要求8的自動光圈調(diào)整方法，其中，該步驟幻包括以下子步驟2-1)計算輸入圖像的平均亮度Yavg與預(yù)先給定的目標(biāo)亮度之差的絕對值之= Yavg_YMfl，以得到亮度差^ ；2-2)根據(jù)預(yù)先給定的亮度區(qū)段，判斷亮度差Ye所屬的亮度區(qū)段，從而給定該亮度差的 級別；2-3)計算當(dāng)前幀圖像與預(yù)定數(shù)量的之前幀圖像之間的亮度差Yte ； 2-4)根據(jù)亮度差Yte判斷光圈的運(yùn)動狀態(tài)；以及2-5)結(jié)合亮度差Ye所在的亮度差級別和亮度差Yte反映的光圈位置和運(yùn)動狀態(tài)產(chǎn)生光 圈控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的自動光圈調(diào)整方法，其中，所述子步驟2- 以以下公式計算光 圈控制信號Vn，
13.根據(jù)權(quán)利要求10或12的自動光圈調(diào)整裝置，其中，AVi= k · (YthiJYthi)/2，這里 k是與光圈調(diào)整速度有關(guān)的第二預(yù)定常數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或12的自動光圈調(diào)整裝置，其中，Ythi= Yefflin+i · (Yemax-Yemin)/n, i = 0,1,…，η。
全文摘要
提供基于自適應(yīng)調(diào)整的自動光圈調(diào)整裝置及其方法。該自動光圈調(diào)整裝置包含自動光圈鏡頭，用于采集圖像；平均亮度計算單元，用于計算自動光圈鏡頭所采集的圖像的平均亮度；自動光圈控制單元，用于根據(jù)平均亮度計算單元所計算出來的平均亮度與目標(biāo)亮度之差產(chǎn)生控制光圈大小的控制信號；以及自動光圈電機(jī)，用于根據(jù)自動光圈控制單元輸出的控制信號控制自動光圈鏡頭的光圈大小。通過分析光圈的當(dāng)前狀態(tài)來自適應(yīng)地控制光圈大小，從而可以應(yīng)用于各種自動光圈鏡頭，并避免手動調(diào)整參數(shù)等問題。
文檔編號G03B7/00GK102135700SQ20101010523
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者胡揚(yáng)忠, 范蒙, 賈永華, 鄔偉琪, 陳軍 申請人:杭州海康威視軟件有限公司