CN104065851A - 一种用于电子助视器的led抗眩光照明装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子助视器的LED抗眩光照明装置和方法，方法包括以下步骤：通过微距成像模块中的摄像头采集图像；将采集到的图像输入到图像处理模块的电子助视器图像处理单元中进行预处理，预处理后作为抗眩光单元的输入源；对输入源的亮度分布、几何形状、时间响应进行检测，找到输入源的疑似眩光区域；对疑似眩光的区域进行特征提取的运算，得到的特征值输入经过样本库进行过神经网络训练的神经网络识别模块；进行眩光区域识别，判断图像中是否存在眩光区域；若不存在，则输出图像；若存在，则进入眩光校正模块，分析眩光区域的眩光程度；根据眩光程度的不同，对图像的眩光区域进行光源反馈控制和/或图像补偿和/或图像还原。

Description

一种用于电子助视器的LED抗眩光照明装置和方法

技术领域

本发明属于光学照明领域，特别涉及一种用于电子助视器的LED抗眩光照明装置和方法。

背景技术

电子助视器产品指利用摄像头获得影像，经数码处理给予放大和其它特殊图像处理的针对低视力人群的电子辅助设备，如口袋式(手持)电子助视器，或者固定在桌面上的CCTV助视器，或者是具有可旋转镜头，可以输出到笔记本电脑显示屏的便携式助视器等，放大倍率可达到2倍至100倍以上。为了使摄像头达到最佳摄像效果以及在低光度环境如夜间使用，通常都会加装光学照明装置。

LED光源与其它光源相比更节能环保，在照明方面也更具优势，具有体积小，功效高，指向性强等优点。

现有技术的电子助视器普遍采用LED光学照明系统对摄像头进行补光以改善图像品质，然而，也正因为LED发光点很小，单位面积射出的光亮强度又很亮的特点，若直视LED过长时间的话，就有可能造成危害，尤其是对光特别敏感的低视力人群。目前市场上大多数的LED灯的白光，是在能发出蓝光的LED芯片上，覆盖了一层黄色的荧光粉，混合而得到白光，但有研究表明，LED灯产生的蓝光会损害人的视网膜。

现有电子助视器LED光源系统的另一个明显缺点是照明不均匀，强指向性的LED强光源会产生眩光现象，特别是在观看类似光面材料时，所以比较影响实际拍摄效果和最终观看效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于电子助视器的LED抗眩光照明装置和方法，用于改善电子助视器采集的图像品质，同时避免LED灯对人眼的刺激。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，包括微距成像模块、图像处理模块和图像显示模块，其中，

所述微距成像模块，用于将采集到的图像输入图像处理模块，包括摄像头和光扩散单元，光扩散单元包括LED灯组和光扩散板；

所述图像处理模块，包括电子助视器图像处理单元和抗眩光单元，对微距成像模块采集的图像进行分析和处理，并通过反馈控制通路对所述光扩散单元进行调整；

所述图像显示模块，用于将经过图像处理模块分析和处理后的图像进行输出显示。

可选地，所述光扩散板，是在PC树脂中添加有机纳米微珠光扩散剂，和/或是对PC树脂板的内表面进行抛光处理，外表面进行磨砂处理。

可选地，所述光扩散板，至少包括一个反射弧面或者等效的两个反射平面，反射面上附有涂层。

可选地，所述LED灯组与光扩散板之间的距离和角度，光扩散板反射面的位置和厚度，都通过光学模拟及样品实验来确定。

可选地，所述LED灯组中LED灯之间的距离与LED灯组和光扩散板内表面的距离比例为1～2∶1，光扩散板反射面的厚度为1～2mm，面积不小于LED灯组的照度范围。

可选地，所述LED灯组由两个以上的LED灯构成，所有LED灯呈矩形或圆形或椭圆形分布。

可选地，所述图像处理模块，还包括影像采集单元、预处理单元、辅助处理单元、DDR帧缓存单元和Flash非易失存储单元，其中，

所述影像采集单元，将摄像头采集的图像进行数字化初级处理；

所述预处理单元，对影像采集单元输出的图像的每一帧进行滤波、降噪、缩放；

所述辅助处理单元，将预处理单元输出的图像进行直方图统计；

所述DDR帧缓存单元，用于做数据缓存；

所述Flash非易失存储单元，用于保存参数信息、系统文件和样本数据。

基于上述目的，本发明还提供了一种用于电子助视器的LED抗眩光方法，包括以下步骤：

通过微距成像模块中的摄像头采集图像；

将采集到的图像输入到图像处理模块的电子助视器图像处理单元中进行预处理，预处理后作为抗眩光单元的输入源；

对输入源的亮度分布、几何形状、时间响应进行检测，找到输入源的的疑似眩光区域；

对疑似眩光的区域进行特征提取的运算，得到的特征值输入经过样本库进行过神经网络训练的神经网络识别模块；

进行眩光区域识别，判断图像中是否存在眩光区域；

若不存在眩光区域，则输出图像；

若存在眩光区域，则进入眩光校正模块进行眩光校正，分析眩光区域的眩光程度；

根据眩光程度的不同，对图像的眩光区域进行光源反馈控制和/或图像补偿和/或图像还原。

可选地，所述特征提取运算包括去相关性运算。

本发明的有益效果在于：通过在电子助视器的LED照明装置中设置光扩散板，以改善电子助视器采集的图像品质，同时避免了LED灯对人眼直接刺激导致的危害，该光扩散板具有高透光性，高雾化性，对输出的色温可控，可过滤刺激性的蓝光；采用电子助视器的LED抗眩光方法，对采集的图像进行眩光检测和眩光校正，很大程度上减少了眩光现象，提高了采集图像效果和最终显示图像品质。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置中一具体应用实例的结构示意图；

图2为本发明实施例的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置中一具体应用实例的光扩散单元的结构示意图；

图3为本发明实施例的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置中一具体应用实例的图像处理模块的结构示意图；

图4为本发明实施例的用于电子助视器的LED抗眩光方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1，所示为本发明实施例的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置的结构示意图，包括：微距成像模块10、图像处理模块20和图像显示模块30，其中，

所述微距成像模块10，用于将采集到的图像输入图像处理模块20，包括摄像头11和光扩散单元12，光扩散单元12包括LED灯组和光扩散板，摄像头11和光扩散单元12中LED灯组的距离为1.15∶1～1.5∶1，这样既可以保证LED灯组的照度，又可以保证最小距离时，摄像头11的视窗内不会有LED灯组的反光；

所述图像处理模块20，包括电子助视器图像处理单元21和抗眩光单元22，对微距成像模块10采集的图像进行分析和处理，并通过反馈控制通路对所述光扩散单元12进行调整；

所述图像显示模块30，用于将经过图像处理模块20分析和处理后的图像进行输出显示。

进一步地，所述光扩散板，是在PC树脂中添加有机纳米微珠光扩散剂，和/或是对PC树脂板的内表面进行抛光处理，外表面进行磨砂处理。有机纳米微珠光扩散剂，是一种高纯度的细小透明的微球体，均匀分散在PC树脂中，形成海岛结构，其平均粒径为1～2um，平均粒径分布1～2um。由于通过基材和微珠的折射率不同，光线在进入光扩散板内部后，与光扩散剂相遇，经过多次的光线反射和散光，同时由于光线是可以穿透这些透明光扩散微球体的，所以光损失极少，从而达到匀光，透光的作用，光扩散率达到95％以上，透光率达到85％以上。同时，在表面处理工艺上，对PC树脂板内表面进行了抛光处理，使得LED发出的光线在进入光扩散板之间可以达到充分多次反射，对PC树脂板外表面进行了细磨砂处理，使得经过光扩散剂后的光线从磨砂表面充分漫反射出去，进一步增强了匀光效果。根据应用场合不同，光扩散板的设计指标和要求也有很大区别，在电子助视器这类产品中，由于是摄像机微距摄像应用，所以对整个照明装置的尺寸和空间都有较严格的制约。本发明结合电子助视器直下式LED灯的实际分布特别定制了光扩散板组件，具有高透光性，高雾化，高扩散性，控制色温，滤蓝光的特点。

进一步地，所述光扩散板，至少包括一个反射弧面或者等效的两个反射平面，反射面上附有涂层。

进一步地，所述LED灯组与光扩散板之间的距离和角度，光扩散板反射面的位置和厚度，都通过光学模拟及样品实验来确定。

进一步地，所述LED灯组中LED灯之间的距离与LED灯组和光扩散板内表面的距离比例为1～2∶1，光扩散板反射面的厚度为1～2mm，面积不小于LED灯组的照度范围。

进一步地，所述LED灯组由两个以上的LED灯构成，所有LED灯呈矩形或圆形或椭圆形分布。

进一步地，所述图像处理模块，还包括影像采集单元、预处理单元、辅助处理单元、DDR帧缓存单元和Flash非易失存储单元，其中，

所述影像采集单元，将摄像头采集的图像进行数字化初级处理；

所述预处理单元，对影像采集单元输出的图像的每一帧进行滤波、降噪、缩放；

所述辅助处理单元，将预处理单元输出的图像进行直方图统计；

所述DDR帧缓存单元，用于做数据缓存；

所述Flash非易失存储单元，用于保存参数信息、系统文件和样本数据。

通过一具体应用实施例来说明本发明实施例的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置的光扩散单元的结构，参见图2，为光扩散单元的结构示意图，包括光扩散板120、LED灯组123和卡扣124，光扩散板120包括位于其底部的第一反射面121和位于其侧部的第二反射面122。

光扩散板120将LED灯组123完全包住，卡扣124用于将光扩散板120固定在外界模具结构中。LED灯组123发出的光线照射到光扩散板120后有三种路线：透过的光线，反射的光线和吸收的光线。光扩散板120只吸收少量蓝光，高效的第一反射面121和第二反射面122，可将反射出来的光线重新反射到光扩散板120上，没有透过的光线通过多次反射最终几乎全部透过，达到高效透光的效果，然后透过的光线通过光扩散板120微特征结构的阵列排列，使光线经过时发生不同方向的折射，改变光的行进路线。

可见，本发明通过光扩散单元的设计，使LED发出的光充分散射，照射在被采集的图像上，效果更柔和，提高采集图像品质的同时，避免了人眼的刺痛感。

通过一具体应用实施例来说明本发明实施例的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置的图像处理模块的结构，参见图3，包括图像处理单元200、DDR帧缓存单元23和Flash非易失存储单元24，其中，图像处理单元200包括影像采集单元201、预处理单元202、抗眩光单元22、电子助视器图像处理单元21、辅助处理单元203。

其中，摄像头采集的图像首先进入到图像处理单元200的影像采集单元201进行数字化等基本处理，而后进入到预处理单元202对每帧图像进行滤波、缩放、降噪等预处理操作，预处理后的图像一方面输入辅助处理单元203进行进一步的辅助处理如直方图统计等操作，另一方面输入抗眩光单元22进行眩光的检测和校正，校正后的图像最后再经过电子助视器图像处理单元21的处理进行输出，DDR帧缓存单元23主要用来做片外的数据缓存单元，Flash非易失存储单元24则保存系统参数信息，文件系统以及样本数据。

与上述用于电子助视器的LED抗眩光照明装置对应的是，本发明又一实施例提供了用于电子助视器的LED抗眩光方法，其流程图参见图4，包括以下步骤：

S101，通过微距成像模块中的摄像头采集图像；

S102，将采集到的图像输入到图像处理模块的电子助视器图像处理单元中进行预处理，预处理后作为抗眩光单元的输入源；

S103，对输入源的亮度分布、几何形状、时间响应进行检测，找到输入源的的疑似眩光区域；

S104，对疑似眩光的区域进行特征提取的运算，得到的特征值输入经过样本库进行过神经网络训练的神经网络识别模块；

S105，进行眩光区域识别，判断图像中是否存在眩光区域；

S106，若不存在眩光区域，则输出图像；

S107，若存在眩光区域，则进入眩光校正模块进行眩光校正，分析眩光区域的眩光程度；

S108，根据眩光程度的不同，对图像的眩光区域进行光源反馈控制和/或图像补偿和/或图像还原。

进一步地，所述特征提取运算包括去相关性运算。

本发明与现有技术中采用LED灯对摄像头进行补光以改善图像品质的方案相比，光扩散板起到柔和补光的作用，使照度更均匀，同时均匀和柔化LED灯光线，过滤刺眼的蓝光；与未采用抗眩光方法的方案相比，在经过对所采集的图像进行眩光检测和眩光校正后，进一步地改善采集类似镜面物体的图像时的眩光现象。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，其特征在于，包括微距成像模块、图像处理模块和图像显示模块，其中，

所述微距成像模块，用于将采集到的图像输入图像处理模块，包括摄像头和光扩散单元，光扩散单元包括LED灯组和光扩散板；

所述图像处理模块，包括电子助视器图像处理单元和抗眩光单元，对微距成像模块采集的图像进行分析和处理，并通过反馈控制通路对所述光扩散单元进行调整；

所述图像显示模块，用于将经过图像处理模块分析和处理后的图像进行输出显示。

2.根据权利要求1所述的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，其特征在于，所述光扩散板，是在PC树脂中添加有机纳米微珠光扩散剂，和/或是对PC树脂板的内表面进行抛光处理，外表面进行磨砂处理。

3.根据权利要求2所述的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，其特征在于，所述光扩散板，至少包括一个反射弧面或者等效的两个反射平面，反射面上附有涂层。

4.根据权利要求1所述的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，其特征在于，所述LED灯组与光扩散板之间的距离和角度，光扩散板反射面的位置和厚度，都通过光学模拟及样品实验来确定。

5.根据权利要求4所述的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，其特征在于，所述LED灯组中LED灯之间的距离与LED灯组和光扩散板内表面的距离比例为1～2∶1，光扩散板反射面的厚度为1～2mm，面积不小于LED灯组的照度范围。

6.根据权利要求1所述的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，其特征在于，所述LED灯组由两个以上的LED灯构成，所有LED灯呈矩形或圆形或椭圆形分布。

7.根据权利要求1所述的用于电子助视器的LED抗眩光照明装置，其特征在于，所述图像处理模块，还包括影像采集单元、预处理单元、辅助处理单元、DDR帧缓存单元和Flash非易失存储单元，其中，

所述影像采集单元，将摄像头采集的图像进行数字化初级处理；

所述预处理单元，对影像采集单元输出的图像的每一帧进行滤波、降噪、缩放；

所述辅助处理单元，将预处理单元输出的图像进行直方图统计；

所述DDR帧缓存单元，用于做数据缓存；

所述Flash非易失存储单元，用于保存参数信息、系统文件和样本数据。

8.一种用于电子助视器的LED抗眩光方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过微距成像模块中的摄像头采集图像；

将采集到的图像输入到图像处理模块的电子助视器图像处理单元中进行预处理，预处理后作为抗眩光单元的输入源；

对输入源的亮度分布、几何形状、时间响应进行检测，找到输入源的的疑似眩光区域；

对疑似眩光的区域进行特征提取的运算，得到的特征值输入经过样本库进行过神经网络训练的神经网络识别模块；

进行眩光区域识别，判断图像中是否存在眩光区域；

若不存在眩光区域，则输出图像；

若存在眩光区域，则进入眩光校正模块进行眩光校正，分析眩光区域的眩光程度；

根据眩光程度的不同，对图像的眩光区域进行光源反馈控制和/或图像补偿和/或图像还原。

9.根据权利要求8所述的用于电子助视器的LED抗眩光方法，其特征在于，所述特征提取运算包括去相关性运算。