CN112801885A - 一种调光自动补偿方法 - Google Patents

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胡玉普
石国栋
贾江磊
刘树强
常晓明
杨柳青
陈佳腾
蹇华晋
王龙
刘宇滔
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Abstract

本发明涉及一种调光自动补偿方法，包括：步骤1，采集实时视频图像，并进行灰度值统计，得到统计结果；步骤2，将统计结果与调光基准值做比较，得到比较结果；步骤3，根据比较结果，通过图像处理方法将图像的亮度一次性补偿到位，并输出补偿后的图像。本发明能够对实时视频进行图像亮度自动补偿，将图像亮度一次性补偿到位，实现了精确恒定调光，提高了视频亮度的平稳性，同时在一定程度扩大了调光范围。

Description

一种调光自动补偿方法
技术领域
本发明属于航天测控技术领域，尤其涉及一种调光自动补偿方法。
背景技术
航天测控领域光电望远镜调光主要调节光阑孔径、减光镜或相机曝光时间。减光镜和相机曝光时间是按档位调节，步长较大，导致图像亮度突变很明显，因此拍摄过程中一般不做调节。光阑孔径大小可以连续调节，因此拍摄过程中主要调节光阑孔径大小。光阑可用孔径一般最大为4cm，最小为1cm，如图1所示，因此总的调光量仅为16倍，调光范围往往不能满足要求。另外由于采用手动调节，主要依据操作人员的主观判断，难以做到实时定量调节，导致调节操作繁琐且无法精确平稳调光。
要解决上述问题，传统的方法是采用自动调光方式，其具体流程如图2所示，是一个闭环结构。图像采集后，先进行灰度值统计(测光)，然后与调光基准值做比较，以此驱动调光机构进行加光或者减光动作，从而控制输出图像的亮度，如此循环，直至图像亮度与调光基准值达到动态一致的状态。由于调光机构都是机械构件，其响应速度经常跟不上场景亮度的变化，而且频繁的调节控制会降低它的寿命，导致故障易发。
发明内容
本发明的目的是提供一种调光自动补偿方法，通过对实时视频进行图像亮度自动补偿，将图像亮度一次性补偿到位，实现精确恒定调光，提高视频亮度的平稳性，同时在一定程度扩大调光范围。
本发明提供了一种调光自动补偿方法，包括：
步骤1，采集实时视频图像，并进行灰度值统计，得到统计结果；
步骤2，将统计结果与调光基准值做比较，得到比较结果；
步骤3，根据比较结果，通过图像处理方法将图像的亮度一次性补偿到位，并输出补偿后的图像。
进一步地，所述调光补偿算法由下式表示：
I出＝I入×(P0/H)；
式中，I出为补偿后生成的图像；I入为原始图像；P0为调光基准值；H为蓝基色的平均灰度值。
借由上述方案，通过调光自动补偿方法，对实时视频进行图像亮度自动补偿，将图像亮度一次性补偿到位，实现了精确恒定调光，提高了视频亮度的平稳性，同时在一定程度扩大了调光范围。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是光阑示意图；图1中，(a)为孔径最大状态，(b)为孔径最小状态；
图2是现有技术中自动调光流程图；
图3是本发明调光自动补偿方法流程图；
图4是本发明调光补偿算法LabVIEW实现程序图；
图5是曝光不足情况下调光补偿效果；图5中，(a)为原始图像，(b)为调光补偿后图像；
图6是曝光过度情况下调光补偿效果图；图6中，(a)为原始图像，(b)为调光补偿后图像；
图7是调光补偿前后视频亮度变化曲线图；图7中，变化幅度大的曲线为原始视频亮度曲线，变化幅度趋于平缓(直线型)的为调光补偿后的视频亮度曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图3所示，本实施例调光自动补偿采用开环结构。首先采集图像，并进行灰度值统计(测光)，然后与调光基准值做比较，最后通过图像处理的方法将图像的亮度一次性补偿到位，并将图像输出。
由于白天天空以蓝色调为主，所以测光取蓝基色的平均灰度值H。调光基准值P0为可调的，增加调光补偿的灵活性。调光补偿是将原始图像I入乘以P0/H，以确保生成的图像I出平均亮度为期望值P0。事实上调光补偿算法可由下式表示：
I出＝I入×(P0/H)。
用LabVIEW编程实现，程序如图4所示。
对曝光不足和曝光过度两种情况进行调光补偿效果验证，如图5和图6所示，经补偿处理，图像亮度一次性被调整到调光基准值，确保了精确调光，视频(序列图像)亮度平稳，如图7所示，变化幅度大的曲线为原始视频亮度曲线，波动较大，存在曝光不足和曝光过度的现象，而变化趋于平缓的曲线(直线型)为调光补偿后的视频亮度曲线，始终被调整到基准值，改善了视频质量，同时也一定程度上扩大了调光范围。
本实施例提出的调光自动补偿方法基于纯粹的图像处理方法，无需附加硬件支持，且原理简单、实现容易，效果良好，可以对图像亮度一次性补偿到位，实现精确恒定调光，提高视频亮度的平稳性，同时一定程度扩大调光范围，具有很强的实用性。该方法也可在其它光学设备上推广应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种调光自动补偿方法，其特征在于，包括：
步骤1，采集实时视频图像，并进行灰度值统计，得到统计结果；
步骤2，将统计结果与调光基准值做比较，得到比较结果；
步骤3，根据比较结果，通过图像处理方法将图像的亮度一次性补偿到位，并输出补偿后的图像。
2.根据权利要求1所述的调光自动补偿方法，其特征在于，所述调光补偿算法由下式表示：
I出＝I入×(P0/H)；
式中，I出为补偿后生成的图像；I入为原始图像；P0为调光基准值；H为蓝基色的平均灰度值。
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