CN113709936A - 一种自定区域的恒光调节方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种自定区域的恒光调节方法和系统，包括利用CMOS图像传感器的像素阵列区域或自动曝光窗口AE windows设定侦测区域；响应于自动曝光关闭，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存期待照度值下CMOS图像传感器所获取的预设亮度平均值、曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的亮度平均值与预设亮度平均值相同；响应于自动曝光开启，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存AE target、最大曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的增益值与保存的增益值相同。该方法和系统可提供自定区域的恒光调节，不易受到日照角度、杂散光、光折射、反射等因素的影响，调整准确度高。
Description
技术领域
本发明属于灯具照明设备技术领域，具体涉及一种自定区域的恒光调节方法和系统。
背景技术
现今市面上的室内照明设备不论环境光源的亮度如何变化，其光源亮度还是按原本设定的亮度，但使用者会因为日照角度等一系列因素在视觉观感上因忽亮忽暗造成眼睛不适，同时，照明设备无论何种情况均以满载功率发光也会造成资源的浪费，因此设计可根据外部环境光源而自动调整照度的照明设备是目前的趋势。
目前，市场已经有很多类似功能的灯具，如有些品牌的室内灯具，通过安装光敏传感器等元器件，感知外部环境照度进行补光照明达到房间恒定照度值。如果在室外路灯中安装光敏传感器等元器件不仅成本较高，而且存在安装不便，精度不够等问题。现有可根据环境光源自动调整照度的技术一般采用环境光传感器进行恒光控制，准确度低且易受日照角度，光折射，反射系数，杂散光，传感器摆放位置等影响。
发明内容
为了解决现有室内恒光控制的成本高、安装不便、精度不够、准确度低、易受日照角度、光折射、反射系数、杂散光和传感器摆放位置的影响等问题，本申请提供一种自定区域的恒光调节方法和系统，以解决上述技术缺陷问题。
根据本发明的一个方面，提出了一种自定区域的恒光调节方法，该方法包括：
利用CMOS图像传感器的像素阵列区域或自动曝光窗口AE windows设定侦测区域；
响应于自动曝光关闭，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存期待照度值下CMOS图像传感器所获取的预设亮度平均值、曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的亮度平均值与预设亮度平均值相同；
响应于自动曝光开启，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存AE target、最大曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的增益值与预设增益值相同。利用CMOS图像传感器可以实现侦测区域的自定义，并通过CMOS图像传感器校正获取的参数进行照度调节，不同的CMOS图像传感器均能够实现该技术效果。
在具体的实施例中，自动曝光关闭时的校正具体包括：设定曝光时间值和增益值，在暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测侦测区域照度，控制PWM占空比使得照度计的数值与期待照度值相同，读取并保存为预设亮度平均值、曝光时间值和增益值。通过校正能够保证室内的照度更加接近于期待照度值。
在具体的实施例中，预设亮度平均值与AE target通过CMOS图像传感器通知处理器，处理器通过控制信号线与信息接收。利用CMOS图像传感器的控制信号线与信息接收读取可以快速获取亮度平均值，进而根据该亮度平均值进行照明设备的照度调节。
在具体的实施例中，自动曝光开启时的校正具体包括：设定最大曝光时间和AEtarget，在暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测侦测区域照度，控制PWM占空比使得照度计的数值与期待照度值相同，读取并保存为AE target、最大曝光时间值和增益值。通过该校正能够保证调整亮度时室内的照度能够更加接近于期待照度值。
在具体的实施例中，响应于自动曝光关闭，若侦测区域的亮度平均值大于预设亮度平均值，则降低PWM占空比；若侦测区域的亮度平均值小于预设亮度平均值，则增加PWM占空比。
在具体的实施例中，响应于自动曝光开启，若侦测区域的增益值大于保存的增益值，则增加PWM占空比；若侦测区域的增益值小于保存的增益值，则减小PWM占空比。
根据本发明的另一方面，提出了一种自定义区域的恒光调节系统，包括照明设备，还包括：
侦测区域设定单元：利用CMOS图像传感器的像素阵列或自动曝光窗口AE windows设定侦测区域；
校正单元：配置用于自动曝光关闭时，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存期待照度值下CMOS图像传感器所获取的预设亮度平均值、曝光时间值和增益值；自动曝光开启时，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存AE target、最大曝光时间值和增益值；
调节单元：配置用于自动曝光关闭时，调整PWM占空比以使得侦测区域的亮度平均值与预设亮度平均值相同；自动曝光开启时，调整PWM占空比以使得侦测区域的增益值与保存的增益值相同。
在具体的实施例中，校正单元具体设置为：自动曝光关闭时，设定曝光时间值和增益值，在暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测侦测区域照度，控制PWM占空比使得照度计的数值与期待照度值相同，读取并保存为预设亮度平均值、曝光时间值和增益值；自动曝光开启时，设定最大曝光时间值和AE target，在暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测侦测区域照度，控制PWM占空比使得照度计的数值与期待照度值相同，读取并保存为AEtarget、最大曝光时间值和增益值。
在具体的实施例中，预设亮度平均值与AE target通过CMOS图像传感器的场同步信号通知处理器，处理器通过控制信号线与信息接收读取获得。利用CMOS图像传感器的场同步信号的中断信号可以快速获取亮度平均值，进而根据该亮度平均值进行照明设备的照度调节。
在具体的实施例中，调节单元具体设置为：响应于自动曝光关闭，若侦测区域的亮度平均值大于预设亮度平均值，则降低PWM占空比；若侦测区域的亮度平均值小于预设亮度平均值，则增加PWM占空比；响应于自动曝光开启，若侦测区域的增益值大于保存的增益值，则增加PWM占空比；若侦测区域的增益值小于保存的增益值，则减小PWM占空比。
与现有技术相比，本发明的有益成果在于：
现有技术一般采用环境光传感器进行恒光控制，具有很大的局限性，本申请的CMOS图像传感器的可定义侦测区域，可以依据自然光自动将室内照度调节至所需亮度，藉此达到省电的目标，同时可选择监控区域，成本低，不受日照等环境影响，达到舒适节能的目的。并且本申请中的CMOS图像传感器不采集Pixel array数据，与一般环境光传感器类似，所以也不会涉及隐私权问题。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据本发明的一个实施例的一种自定区域的恒光调节方法的流程图；
图2a-b是根据本发明的一个具体的实施例的侦测区域设定的示意图；
图3是根据本发明的一个具体的实施例的AE OFF的校正方法流程图；
图4是根据本发明的一个具体的实施例的AE OFF的恒光调节方法流程图；
图5是根据本发明的一个具体的实施例的AE ON的校正方法流程图；
图6是根据本发明的一个具体的实施例的AE ON的恒光调节方法流程图；
图7是根据本发明的一个具体的实施例的一种自定区域的恒光调节系统的框架图；
图8是根据本发明的一个具体的实施例的透镜规格示意图；
图9是根据本发明的一个具体的实施例的CMOS图像传感器的规格示意图；
图10是根据本发明的一个具体的实施例的SIV21DU缓存器相关示例。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
本发明提出了一种自定区域的恒光调节方法和系统，图1示出了根据本发明的一个实施例的一种自定区域的恒光调节方法的流程图，如图1所示，该自定区域的恒光调节方法包括：
S101：利用CMOS图像传感器的像素阵列或自动曝光窗口(AE windows)设定侦测区域。
在具体的实施例中，现有的CMOS图像传感器一般存在可以利用sensor的pixelarray进行区域设定的CMOS或者可以利用自动曝光AE window进行区域设定的CMOS亦或者上述二者兼具的CMOS，利用上述三种方式均可以实现侦测区域的自定义。利用sensor的pixel array进行区域的设定，也就是直接更改感光组件的曝光区域，设定Pixel array的起始位置，宽度与结束位置，具体如图2a中的设定侦测区域示意图所示。利用AE window进行区域设定。也就是AE window的起始位置，宽度，结束位置，有些Sensor是采用方格加权重进行分区，具体如图2b中的设定侦测区域示意图所示。
S102：响应于自动曝光关闭，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存期待照度值下CMOS图像传感器所获取的预设亮度平均值、曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的亮度平均值与预设亮度平均值相同。
在具体的实施例中，图3中示出的根据本发明的一个具体的实施例的AE OFF的校正方法流程图，该校正方法包括：
S201：设定侦测区域；
S202：AE OFF，计算并设定曝光时间/Gain；
S203：执行校正程序；
S204：控制PWM，判断Lux Meter是否在目标范围；
S205：若Lux小于Target，增加PWM duty cycle，并重新进入步骤S204判断；
S206：若Lux大于Target，降低PWM duty cycle，并重新进入步骤S204判断；
S207：若Lux等于Target，完成校正读取Y average Value(储存Shutter/Gain/Y)；
校正的流程为在步骤S101中选择想要侦测的区域后，将AE OFF并如设定Shutter与gain值。参照标准恒光照明流程,于暗室进行校正，仅留照明设备光源提供照明，将Luxmeter设备(照度计)放置于监测位置，微处理器MCU使用PWM信号控制照明设备光源，直到Lux meter数值与期待值相同(可参照国家标准CNS规定办公室照度)，校正结束后，读取Yaverage Value(示例register 0xE5)，并储存Shutter曝光时间值/Gain增益值/Yaverage Value亮度平均值的数值。
在校正步骤之后即可进行恒光调节，图4中示出的根据本发明的一个具体的实施例的AE OFF的恒光调节方法流程图，该调节方法包括：
S301：AE OFF，设定曝光时间与Gain Value；
S302：读取Y average Value；
S303：判断Y average Value是否在目标范围；
S304：若Y average Value大于Target，减小PWM duty cycle，并重新进入步骤S302读取Y average Value，并继续进行S303的判断，直至Yaverage Value等于Target。
S305：若Y average Value小于Target，增加PWM duty cycle，并重新进入步骤S302读取Y average Value，并继续进行S303的判断，直至Yaverage Value等于Target。
将AE OFF并使用校正后储存的Shutter与gain值进行设定。依据Cmos imagesensor控制信号线与信息接收读取Y average Value(示例register0xE5)。并判断与校正流程所储存的Y average Value是否相同。若大于目标范围则降低PWM duty cycle控制照明设备光源，并返回侦测流程，持续监控亮度；若小于目标范围，则增加PWM duty cycle控制照明设备光源，并返回侦测流程。持续监控亮度，若在目标范围内则返回侦测流程，持续监控亮度。
S103：响应于自动曝光开启，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存AEtarget、最大曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的增益值与保存的增益值相同。
在具体的实施例中，图5中示出的根据本发明的一个具体的实施例的AE ON的校正方法流程图，该校正方法包括：
S401：设定侦测区域；
S402：启动AE并并设定曝光时间＝1/60or 1/50，设定AE target；
S403：执行校正程序；
S404：控制PWM，判断Lux Meter是否在目标范围；
S405：若Lux小于Target，增加PWM duty cycle，并重新进入步骤S404判断；
S406：若Lux大于Target，降低PWM duty cycle，并重新进入步骤S404判断；
S407：若Lux等于Target，完成校正读取Gain Value增益值；
S408：完成校正。
校正的流程同样为在步骤S101中选择想要侦测的区域后，将AE ON并设定最大Shutter time＝1/60or 1/50＝8.3ms，设定AE target(Y_TARGET_Nregister 0x12＝0x78,Y_TARGET_A register 0x14＝0x70)，并参照标准恒光照明流程，于暗室进行校正。仅留照明设备光源提供照明，将Lux meter设备放置于监测位置，MCU使用PWM信号控制照明设备光源。当Lux meter数值低于目标值，增加PWM duty cycle，当Lux meter数值高于目标值，降低PWM duty cycle，直到Lux meter数值与期待值相同(可参照国家标准CNS规定办公室照度)。校正结束后，读取Gain Value(示例register 0x32,0x33)，并储存Shutter/Gain/AEtarget数值。
在校正步骤之后即可进行恒光调节，图6中示出的根据本发明的一个具体的实施例的AE ON的恒光调节方法流程图，该调节方法包括：
S501：AE ON，设定曝光时间＝1/60or 1/50，设定AE target；
S502：读取Gain Value；
S503：判断Gain Value是否在目标范围；
S504：若Gain Value大于Target，增加PWM duty cycle，并重新进入步骤S502读取Gain Value，并继续进行S503的判断，直至Gain Value等于Target。
S505：若Gain Value小于Target，减小PWM duty cycle，并重新进入步骤S502读取Gain Value，并继续进行S503的判断，直至Gain Value等于Target。
将AE ON并使用校正后储存的Shutter曝光时间/Gain增益值/AE target曝光参数进行设定，读取Gain Value(示例register 0x32,0x33)并转换为Gain值。并判断与校正流程所储存的Gain Value是否相同，若大于目标范围则增加PWM duty cycle控制照明设备光源，并返回侦测流程，持续监控亮度。若小于目标范围，则降低PWM duty cycle控制照明设备光源，并返回侦测流程，持续监控亮度，若在目标范围内则返回侦测流程，持续监控亮度。
图7是根据本发明的一个具体的实施例的一种自定区域的恒光调节系统的框架图，如图7所示，该系统包括侦测区域设定单元601、校正单元602、调节单元603和照明设备604。其中，侦测区域设定单元601利用CMOS图像传感器的像素阵列区域或自动曝光窗口(AEwindows)设定侦测区域；校正单元602配置用于自动曝光关闭时，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存期待照度值下CMOS图像传感器所获取的预设亮度平均值、曝光时间值和增益值；自动曝光开启时，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存AE target、最大曝光时间值和增益值；调节单元603配置用于自动曝光关闭时，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的亮度平均值与预设亮度平均值相同；自动曝光开启时，调整PWM占空比控制照明设备以使得侦测区域的增益值与保存的增益值相同。
在具体的实施例中，照明设备604采用LED光源，LED具有相对于传统高压钠灯或金卤灯光效高，寿命长，更加环保等优点，一方面LED自身高速发展，光效越来越高，因而节电率也越来越高；另一方面，LED更加容易控制，不同的调光方式，如时段调光、人车感应调光以及日光感应调光等智能控制方式也更大幅度地提高了节电率。
继续参考图8-图10，图8示出了根据本发明的一个具体的实施例的透镜规格示意图；图9示出了据本发明的一个具体的实施例的SIV21DU型号的CMOS图像传感器的规格示意图；图10示出了根据本发明的一个具体的实施例的SIV21DU缓存器相关示例。如图9中的SIV21DU型号的CMOS图像传感器的参数图，使用Optical Format光学格式(例如1/10inch)符合Lens光学透镜的image size规格即可，光学透镜设置于CMOS图像传感器的感光面之前，例如图8中示出的两种光学透镜的image size均满足使用需求，若想要获得监测的最大范围FOV视场角，可以通过上述方法设施侦测区域来实现。本申请不受限于使用哪一颗CMOS图像传感器与光学透镜，使用其他规格较低的组件，不影响恒光与其他功能的实现，同样能够实现本发明的技术效果。参考图10中个区块功能与SIV21DU缓存器相关示例，Y averageValue＝read register 0xE5；AE target:register 0x12,0x14 set to 0x78,0x70；Maxshutter:register 0x11 set to 0x01。
国家标准CNS规定办公室照度需落于300～750lux之间，本申请可以以此区间为目标，透过结合MCU，CMOS image sensor与透镜技术，依据自然光自动将室内照度调节至使用者设定值(设定范围300～750lux)，并藉此达到省电，并可选择监控区域，成本低，不受日照等环境影响，达到舒适节能的目的，同时本申请中的CMOS不采集Pixel array数据，与一般环境光传感器相同，所以也没有隐私权问题。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，包括：
利用CMOS图像传感器的像素阵列区域或自动曝光窗口AE windows设定侦测区域；
响应于自动曝光关闭，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存所述期待照度值下所述CMOS图像传感器所获取的预设亮度平均值、曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得所述侦测区域的所述亮度平均值与所述预设亮度平均值相同；
响应于自动曝光开启，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存AE target、最大曝光时间值和增益值，调整PWM占空比控制照明设备以使得所述侦测区域的增益值与保存的增益值相同。
2.根据权利要求1所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，自动曝光关闭时的校正具体包括：设定曝光时间值和增益值，在所述暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测所述侦测区域照度，控制PWM占空比使得所述照度计的数值与所述期待照度值相同，读取并保存为预设亮度平均值、曝光时间值和增益值。
3.根据权利要求2所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，所述预设亮度平均值与AE target通过CMOS图像传感器的场同步信号通知处理器，所述处理器通过控制信号线与信息接收读取获得。
4.根据权利要求1所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，自动曝光开启时的校正具体包括：设定最大曝光时间与AE Target，在所述暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测所述侦测区域照度，控制PWM占空比使得所述照度计的数值与所述期待照度值相同，读取并保存为AE target、最大曝光时间值和增益值。
5.根据权利要求1所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，响应于自动曝光关闭，若所述侦测区域的所述亮度平均值大于所述预设亮度平均值，则降低PWM占空比；若所述侦测区域的所述亮度平均值小于所述预设亮度平均值，则增加PWM占空比。
6.根据权利要求1所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，响应于自动曝光开启，若所述侦测区域的增益值大于保存的增益值，则增加PWM占空比；若所述侦测区域的增益值小于保存的增益值，则减小PWM占空比。
7.一种自定义区域的恒光调节系统，包括照明设备，其特征在于，还包括：
侦测区域设定单元：利用CMOS图像传感器的像素阵列区域或自动曝光窗口AE windows设定侦测区域；
校正单元：配置用于自动曝光关闭时，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存所述期待照度值下所述CMOS图像传感器所获取的预设亮度平均值、曝光时间值和增益值；自动曝光开启时，利用期待照度值于暗室进行校正，读取并保存AE target、最大曝光时间值和增益值；
调节单元：配置用于自动曝光关闭时，调整PWM占空比以使得所述侦测区域的所述亮度平均值与所述预设亮度平均值相同；自动曝光开启时，调整PWM占空比以使得所述侦测区域的增益值与保存的增益值相同。
8.根据权利要求1所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，所述校正单元具体设置为：自动曝光关闭时，设定曝光时间值和增益值，在所述暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测所述侦测区域照度，控制PWM占空比使得所述照度计的数值与所述期待照度值相同，读取并保存为预设亮度平均值、曝光时间值和增益值；自动曝光开启时，设定最大曝光时间与AE Target，在所述暗室内仅保留照明设备，利用照度计检测所述侦测区域照度，控制PWM占空比使得所述照度计的数值与所述期待照度值相同，读取并保存为AEtarget、最大曝光时间值和增益值。
9.根据权利要求8所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，所述预设亮度平均值与AE target通过CMOS图像传感器的场同步信号通知处理器，所述处理器通过控制信号线与信息接收读取获得。
10.根据权利要求7所述的一种自定区域的恒光调节方法，其特征在于，所述调节单元具体设置为：响应于自动曝光关闭，若所述侦测区域的所述亮度平均值大于所述预设亮度平均值，则降低PWM占空比；若所述侦测区域的所述亮度平均值小于所述预设亮度平均值，则增加PWM占空比；响应于自动曝光开启，若所述侦测区域的增益值大于保存的增益值，则增加PWM占空比；若所述侦测区域的增益值小于保存的增益值，则减小PWM占空比。
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| CN202110990703.3A Active CN113709936B (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种自定区域的恒光调节方法和系统 |
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN101963527A (zh) * | 2009-07-23 | 2011-02-02 | 松下电工株式会社 | 亮度感测系统和使用该系统的照明系统 |
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-
2021
- 2021-08-26 CN CN202110990703.3A patent/CN113709936B/zh active Active
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| CN113709936B (zh) | 2024-07-30 |
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