CN101827217A - 一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法，该方法包括初始化驱动电压值、获取图像Y/C的分量数据、图像亮度值计算、亮度值比较和驱动电压值计算等步骤，根据图像亮度值和驱动电压值情况，快速计算设定自动光圈驱动电压值的参数，兼容不同型号的自动光圈镜头的应用，且具备实时检查图像亮度的变化状态，根据新的变化情况及时更新自动光圈的驱动电压值功能。

Description

一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法

技术领域

本发明涉及安防监控领域，尤其涉及一种网络摄像机的自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法。

背景技术

目前，安防监控领域的网络摄像机控制自动光圈驱动电压的方法采用通过电路获取CVBS视频信号的量化电平，与预设的参考模拟电平比较，经过积分电路产生控制自动光圈驱动电压，根据自动光圈的光圈变化后图像亮度的变化，多次重复比较，直到CVBS视频信号的量化电平与预设的参考模拟电平为止。该过程重复次数较多，耗时较长，往往需要3秒以上才能稳定镜头，尤其是遇到明暗较明显的时候，耗时更长，且在光圈变化过程中，图像随着光圈的变化产生明暗闪烁的现象，不利于明暗变化时候对场景的监控。市场上自动光圈的镜头种类也非常多，各种品牌、型号的自动光圈的镜头的驱动电流、电压参数存在差异，原有的自动光圈驱动电压的方法采用硬件电路比较和积分的方法产生控制自动光圈的驱动电压，因自身参数无法自适应的调整，无法适用并兼容不同参数的自动光圈镜头。

发明内容

针对现有的现有网络摄像机控制自动光圈驱动电压的方法存在反复比较次数多、稳定时间长、自动光圈镜头兼容性差的不足，本发明提供一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法，该方法能够快速设定自动光圈驱动电压值的参数，减少自动光圈反复过程，具备自适应能力，能够兼容不同型号的自动光圈镜头的应用，保证图像亮度的一致性、快速设定、无反复，满足安防监控领域的实际使用要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法包括初始化驱动电压值、获取图像Y/C的分量数据、图像亮度值计算、亮度值比较、驱动电压值计算五个步骤，均由DSP运算实现。当网络摄像机设备上电启动时，进入初始化驱动电压值步骤，自动光圈的驱动电压值将预设为默认值V0，该V0值预先设置在程序配置区内，且V0值不超过现有自动光圈镜头的驱动电压最大值的50％。设备正常工作后，采用其余获取图像Y/C的分量数据、图像亮度值计算、亮度值比较、驱动电压值计算四个步骤。获取图像Y/C的分量数据步骤将提取当前图像中所有像素点的Y值和C值，并将数据发送至图像亮度值计算步骤，实时计算当前图像的平均亮度值Yc，该Yc值为整幅图像所有像素点的亮度值的平均值，即所有像素的亮度值之和除以像素点的数量。其后进行亮度值比较的步骤，根据用户的视觉效果预设的参考亮度值Y0，计算Yc和Y0的比值Ay，Ay＝Yc/Y0。比较Ay是否在预设的范围内，设定D0为允许偏差的最大范围的百分比，即当1-D0＜Ay＜1+D0的时候，我们判断当前图像的亮度偏差在允许的偏差内，仅需要保持当前自动光圈的驱动电压值即可；当Ay≤1-D0的时候，说明当前的图像偏暗，需要增大自动光圈的驱动电压值，达到增加图像的亮度的效果；当Ay≥1-D0的时候，说明当前的图像偏亮，需要减小自动光圈的驱动电压值，达到减弱图像的亮度的效果。根据亮度值比较步骤地计算结果，进入驱动电压值计算的步骤。由于自动光圈的光圈受步进电机控制，该步进电机的驱动步长和驱动电流成正比，且因单个步进电机的内阻是恒定的，因此步进电机的驱动步长和驱动电压成正比，自动光圈的孔径面积和孔径半径的平方成正比，孔径半径和步进电机的驱动步长成正比，得到自动光圈的孔径面积和驱动电压的平方成正比，CCD和CMOS感光器件对亮度的敏感程度和孔径面积几乎成正比，即得到的图象的亮度值和光圈的孔径面积成正比关系，从而图象的亮度值与驱动电压的平方成正比，即Ay＝Yc/Y0＝Vn²/Vc²，其中Vn为亮度发生改变后需要重新设定的自动光圈的驱动电压的计算值，Vc为当前的自动光圈的驱动电压值。最终设定的自动光圈的驱动电压值Vo＝A0×Vn，其中A0为电路损耗的损耗参数，该参数预先在程序内设定。根据亮度值比较步骤地计算结果，如果当前图像的亮度偏差在允许的偏差内，则保持Vc不变，即Vo＝Vc；一旦当前图像的亮度偏差超出允许的偏差，则根据上述的计算方法计算出新的自动光圈的驱动电压值Vo＝A0×Vn，若计算出来的Vo大于预设的自动光圈的最大驱动电压值Vmax，则Vo＝Vmax。从而达到快速设定自动光圈驱动电压值的参数，且兼容不同型号的自动光圈镜头的应用的效果。

本发明的有益效果是，本发明的自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法，根据图像亮度值和驱动电压值的情况进行计算，实现快速设定自动光圈驱动电压值的参数，兼容不同型号的自动光圈镜头的应用，满足安防监控领域的实际使用要求，此外，本发明适用于现有基于DSP的网络摄像机方案，仅需应用该方法即能实现，无需改动现有硬件和电路。

附图说明

图1是本发明的工作流程图；

图2是本发明的图像亮度值计算示意图；

图中，1、初始化驱动电压值，2、获取图像Y/C的分量数据，3、图像亮度值计算，4、亮度值比较，5、驱动电压值计算，6、亮度偏差在允许区间，7、保持当前驱动电压值，8、计算新的驱动电压值，9、设置Vo。

具体实施方式

本发明的自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法，包括以下步骤：

(1)初始化驱动电压值

预先设定自动光圈的驱动电压默认值V0、自动光圈的最大驱动电压值Vmax、用户的视觉效果预设的参考亮度值Y0、允许偏差的最大范围的百分比D0、电路损耗的损耗参数A0，采集图像尺寸为n行m列。当网络摄像机设备上电启动时，进入初始化驱动电压值步骤，自动光圈的驱动电压值将预设为默认值V0。

(2)获取图像Y/C的分量数据

提取当前图像中所有像素点的Y值和C值，其中，单个像素的Y值为Y_xy。

(3)图像亮度值计算

实时计算当前图像的平均亮度值Yc，Yc＝∑_{x＝1，y＝1}Y_xy/(n×m)。

(4)亮度值比较

计算Yc和Y0的比值Ay，Ay＝Yc/Y0。比较Ay是否在预设的范围内，即当1-D0＜Ay＜1+D0的时候，判断当前图像的亮度偏差在允许的偏差内，仅需要保持当前自动光圈的驱动电压值即可；当Ay≤1-D0的时候，说明当前的图像偏暗，需要重新计算自动光圈的驱动电压值；当Ay≥1-D0的时候，说明当前的图像偏亮，需要重新计算自动光圈的驱动电压值。

(5)驱动电压值计算

根据计算公式Ay＝Yc/Y0＝Vn²/Vc²，其中Vn为亮度发生改变后需要重新设定的自动光圈的驱动电压的计算值，Vc为当前的自动光圈的驱动电压值，计算得到Vn。由该计算公式得到的Vn，设定的自动光圈的驱动电压值Vo＝A0×Vn。根据亮度值比较步骤地计算结果，如果当前图像的亮度偏差在允许的偏差内，则保持Vc不变，即Vo＝Vc；一旦当前图像的亮度偏差超出允许的偏差，则根据上述的计算方法计算出新的自动光圈的驱动电压值Vo＝A0×Vn，若计算出来的Vo大于预设的自动光圈的最大驱动电压值Vmax，则Vo＝Vmax。终得到的Vo值即为当前设定的自动光圈的驱动电压值，从而达到快速设定自动光圈驱动电压值的参数，且兼容不同型号的自动光圈镜头的应用的目的。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明的一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法包括：初始化驱动电压值1，获取图像Y/C的分量数据2，图像亮度值计算3，亮度值比较4，驱动电压值计算5共五个步骤。当网络摄像机设备上电启动时，进入初始化驱动电压值1步骤，自动光圈的驱动电压值将预设为默认值V0。设备正常工作后，获取图像Y/C的分量数据2步骤将提取当前图像中所有像素点的Y值和C值，其中单个像素的Y值为Y_xy。在图像亮度值计算3步骤中将所有获取的Y_xy计算后得到当前图像的平均亮度值Yc，Yc＝∑_{x＝1，y＝1}Y_xy/(n×m)。其后进行亮度值比较4的步骤，计算Yc和Y0的比值Ay，Ay＝Yc/Y0。Ay值进行亮度偏差在允许区间6判断，当1-D0＜Ay＜1+D0的时候，我们判断当前图像的亮度偏差在允许的偏差内；当Ay≤1-D0或Ay≥1-D0的时候，说明当前图像的亮度偏差超出允许的偏差。根据亮度值比较4的结果，进入驱动电压值计算5步骤，当亮度偏差在允许区间6判断结果当前图像的亮度偏差在允许的偏差内，则判断为保持当前驱动电压值7，即保持Vc不变，即Vo＝Vc；当前图像的亮度偏差超出允许的偏差，则根据计算方法，进入计算新的驱动电压值8运算，根据公式Ay＝Yc/Y0＝Vn²/Vc²，计算出新的自动光圈的驱动电压值Vo＝A0×Vn，若计算出来的Vo大于预设的自动光圈的最大驱动电压值Vmax，则Vo＝Vmax，得到Vo值即为当前设定的自动光圈的驱动电压值，完成设置Vo 9的工作。此后再次进入获取图像Y/C的分量数据2步骤，并重复进行图像亮度值计算3，亮度值比较4，驱动电压值计算5，检查图像是否再次发生亮度的变化，并根据新的变化情况及时更新自动光圈的驱动电压值Vo，达到达到快速设定自动光圈驱动电压值的参数，且兼容不同型号的自动光圈镜头的应用的目的。

如图2所示，本发明的一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法中，图像由n行和m列的单个像素组成，每个像素包含Y和C的分量数据，Y_xy表示x行y列图像内单个像素的Y分量值，C_xy表示x行y列图像内单个像素的C分量值，其中x大于0小于等于n，y大于0，小于等于m。根据图像内所有单个像素的Y值，计算平均值Yc＝∑_{x＝1，y＝1}Y_xy/(n×m)，即求所有图像内单个像素的Y值总和，除以图像内单个像素总量得到平均值Yc，该Yc即为当前图像的平均亮度值Yc。

Claims (1)

1.一种自适应快速设置自动光圈驱动电压值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初始化驱动电压值：预先设定自动光圈的驱动电压默认值V0、自动光圈的最大驱动电压值Vmax、用户的视觉效果预设的参考亮度值Y0、允许偏差的最大范围的百分比D0、电路损耗的损耗参数A0，采集图像尺寸为n行m列；当网络摄像机设备上电启动时，自动光圈的驱动电压值将预设为默认值V0。

(2)获取图像Y/C的分量数据：提取当前图像中所有像素点的Y值和C值，其中，单个像素的Y值为Y_xy。

(3)图像亮度值计算：实时计算当前图像的平均亮度值Yc，Yc＝∑_{x＝1，y＝1}Y_xy/(n×m)。

(4)亮度值比较：计算Yc和Y0的比值Ay，Ay＝Yc/Y0。比较Ay是否在预设的范围内，即当1-D0＜Ay＜1+D0的时候，判断当前图像的亮度偏差在允许的偏差内，仅需要保持当前自动光圈的驱动电压值即可；当Ay≤1-D0的时候，说明当前的图像偏暗，需要重新计算自动光圈的驱动电压值；当Ay≥1-D0的时候，说明当前的图像偏亮，需要重新计算自动光圈的驱动电压值。

(5)驱动电压值计算：根据计算公式Ay＝Yc/Y0＝Vn²/Vc²，其中Vn为亮度发生改变后需要重新设定的自动光圈的驱动电压的计算值，Vc为当前的自动光圈的驱动电压值，计算得到Vn。由该计算公式得到的Vn，设定的自动光圈的驱动电压值Vo＝A0×Vn。如果当前图像的亮度偏差在允许的偏差内，则保持Vc不变，即Vo＝Vc；一旦当前图像的亮度偏差超出允许的偏差，则根据上述的计算方法计算出新的自动光圈的驱动电压值Vo＝A0×Vn，若计算出来的Vo大于预设的自动光圈的最大驱动电压值Vmax，则Vo＝Vmax。最终得到的Vo值即为当前设定的自动光圈的驱动电压值。

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