CN109545160B - 采用液晶屏控制图像亮度的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用液晶屏控制图像亮度的装置和方法。装置包括数模转换电路、液晶屏、相机和电脑；液晶屏放置在相机前方，液晶屏和相机之间位置固定，电脑经数模转换电路和液晶屏连接，电脑同时和相机连接；在实验环境下，调整液晶屏的不同控制电压并相机采集图像，代入到关系模型中拟合获得模型参数；在实验环境和实际检测环境中，同一控制电压下通过相机采集图像两个亮度计算模型调整系数，利用模型调整系数计算新的控制电压调整控制。本发明利用图像的亮度作为控制信号动态地液晶屏的控制电压，能快速、精度地控制图像的亮度，非常简单有效。

Description

采用液晶屏控制图像亮度的装置和方法
技术领域
本发明涉及了一种图像亮度的控制方法和装置，具体涉及了一种采用液晶屏控制图像亮度的装置和方法。
背景技术
在图像采集过程中，光照环境的变化易导致图像亮度不足或亮度过高，给后期图像处理带来困难。
为控制视场中的照度，中国专利CN2143974(杨梦麟.磁光双控变色电焊护目镜.申请号：932026249,申请日：1993.01.30)公开了一种磁光双控自动变色电焊护目镜，通过对电弧产生之前的电磁波和电弧光进行处理，从而控制护目镜的光通量。中国专利CN2676873(陈飚.电子自动变色电焊防护面罩.申请号：2003201214217申请日：2003.12.31)公开了一种电子自动变色电焊防护面罩，在电焊机侧设置与其输出端连接的电压信号检测单元，采用电焊机的输出电压变化作为液晶镜片透光性变化的控制信号。
这些专利对视场亮度的控制以人眼感受为主，不能适应图像成像系统中精确控制光照强度的需要。
发明内容
为了解决背景技术中存在的精确控制光照强度的问题，本发明提供了一种采用液晶屏控制相机所采集的图像亮度的装置和方法，进而能精确控制相机所采集到的图像亮度，解决了由于温度、湿度与等存在变化差异情况下导致相机所采集的图像亮度变化而无法保持控制图像亮度的技术问题。
本发明采用以下技术方案：
一、一种采用液晶屏控制图像亮度的装置：
装置包括数模转换电路、液晶屏、相机和电脑；液晶屏放置在相机前方，液晶屏和相机之间位置固定，电脑经数模转换电路和液晶屏连接，电脑同时和相机连接。
所述的液晶屏为采用液晶光闸，所述的相机采用Mars 2000-50gc型USB相机。
所述的数模转换电路采用USB5831型数据采集卡的DA转换器，电脑采用带USB3.0的计算机。
二、一种采用液晶屏控制图像亮度的方法：
步骤1：在实验环境下，利用电脑经数模转换电路调整液晶屏的不同控制电压，每次调整后相机采集图像并处理获得图像平均亮度；
建立以下公式的图像平均亮度I与液晶屏2的控制电压U之间的关系模型，将每次的控制电压和对应的图像平均亮度代入到关系模型中拟合获得模型的参数；
I＝αU+β
其中，I--图像平均亮度，U--控制电压，α--模型斜率，β--模型截距；
步骤2：在实验环境下，利用电脑经数模转换电路调整液晶屏的控制电压为第一电压值U1，然后相机采集图像并处理获得图像的平均亮度记为第一亮度I1；
步骤3：在实际检测环境中，通过相机采集图像并处理获得图像平均亮度记为第二亮度I2；
步骤4：用以下公式计算模型调整系数：
γ＝I2/I1
式中，γ--模型调整系数；
步骤5：然后再采用以下公式计算新的控制电压，记为第二电压值U2：
U2＝(I1/γ-β)/α
步骤6：利用数模转换电路，将液晶屏的控制电压调整到第二电压值U2，从而能够实现液晶屏在实际检测环境中亮度适应调整控制，能保持和实验环境原有相同的亮度。
所述的实验环境是指理论上检测环境中温度、温度固定不变的情况，所述的实际检测环境是指温度、湿度存在变化，与理论上检测环境中存在差异的情况。
所述的图像平均亮度I是由相机所采集图像的各个通道的每一个像素灰度值累加后除以图像像素数量与通道数量之积获得。
本发明的有益效果是：
本发明利用图像的亮度作为控制信号动态地液晶屏的控制电压，能快速、精度地控制图像的亮度，非常简单有效。
附图说明
图1是装置结构示意图。
图中：1、数模转换电路，2、液晶屏，3、相机，4、电脑。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明具体实施采用的装置包括数模转换电路1、液晶屏2、相机3和电脑4；液晶屏2放置在相机3前方，液晶屏2和相机3之间位置固定，电脑4经数模转换电路1和液晶屏2连接，电脑4同时和相机3连接。液晶屏2为采用液晶光闸，相机3采用Mars 2000-50gc型USB相机。数模转换电路1采用USB5831型数据采集卡的DA转换器，电脑4采用带USB3.0的计算机。
电脑4发出控制信号经数模转换电路1发出控制电压到液晶屏2，进而实现对液晶屏2的显示控制。相机3采集的图像输入到电脑4，电脑4中进行图像处理计算获得图像平均亮度。
本发明的具体实施例如下：
下面是在实验环境下进行的实验：
首先，对一个给定的光环境，测量不同控制电压U时相机3所采集图像的图像平均亮度I，并记录于表1。
表1控制电压U和图像平均亮度I
控制电压U/V 图像平均亮度I
1.9 213.1
2.1 168.6
2.3 102.2
2.5 48.6
根据表1，建立的图像平均亮度I与控制电压U之间的关系模型为：
I＝-279.95U+749.02
在实验环境下，将液晶屏2的控制电压调整到2.1伏，通过相机3采集图像，并计算图像平均亮度168.3。
接着保持控制电压2.1伏不变，改变光照环境，在温度、湿度异于实验环境的情况下，通过相机3采集图像，并计算得到图像平均亮度为137.6，计算模型调整系数γ为0.818，在计算新的控制电压U2：
U2＝(168.3/0.818-749.02)/(-279.95)＝1.94
利用数模转换电路1，将液晶屏2的控制电压调整到1.94伏，重新计算得到图像平均亮度为166.7，与光照环境改变前的图像平均亮度168.3之前差别仅为1.0％。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种采用液晶屏控制图像亮度的方法，所述方法采用液晶屏控制图像亮度的装置，采用液晶屏控制图像亮度的装置包括数模转换电路(1)、液晶屏(2)、相机(3)和电脑(4)；液晶屏(2)放置在相机(3)前方，液晶屏(2)和相机(3)之间位置固定，电脑(4)经数模转换电路(1)和液晶屏(2)连接，电脑(4)同时和相机(3)连接；
其特征在于：采用以下过程控制亮度：
步骤1：在实验环境下，利用电脑(4)经数模转换电路(1)调整液晶屏(2)的不同控制电压，每次调整后相机(3)采集图像并处理获得图像平均亮度；
建立以下公式的图像平均亮度I与液晶屏2的控制电压U之间的关系模型，将每次的控制电压和对应的图像平均亮度代入到关系模型中拟合获得模型的参数；
I＝αU+β
其中，I--图像平均亮度，U--控制电压，α--模型斜率，β--模型截距；
步骤2：在实验环境下，利用电脑(4)经数模转换电路(1)调整液晶屏(2)的控制电压为第一电压值U1，然后相机(3)采集图像并处理获得图像的平均亮度记为第一亮度I1；
步骤3：在实际检测环境中，通过相机(3)采集图像并处理获得图像平均亮度记为第二亮度I2；
步骤4：用以下公式计算模型调整系数：
γ＝I2/I1
式中，γ--模型调整系数；
步骤5：然后再采用以下公式计算新的控制电压，记为第二电压值U2：
U2＝(I1/γ-β)/α
步骤6：利用数模转换电路(1)，将液晶屏(2)的控制电压调整到第二电压值U2，从而能够实现液晶屏在实际检测环境中亮度适应调整控制。
2.根据权利要求1所述的一种采用液晶屏控制图像亮度的方法，其特征在于：所述的实验环境是指理论上检测环境中温度、温度固定不变的情况，所述的实际检测环境是指温度、湿度存在变化，与理论上检测环境中存在差异的情况。
3.根据权利要求1所述的一种采用液晶屏控制图像亮度的方法，其特征在于：所述的图像平均亮度I是由相机(3)所采集图像的各个通道的每一个像素灰度值累加后除以图像像素数量与通道数量之积获得。
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