一种相机与灯的同步控制方法与流程

一种相机与灯的同步控制方法
1.技术领域现
2.本发明涉及一种相机与灯的同步控制的方法，属于计算机视觉领域。


背景技术：

3.理想曝光的目的是在不同的照明条件和场景中实欣赏亮度级别或所谓的目标亮度级别，从而使捕获的视频或图像既不太暗也不太亮。闪光灯是一种能在很短时间内发出很强光线的照相感光摄影配件，其通过与照相机的配合被用于光线较暗的场所的瞬间照明，也可在光线较亮的场所对被拍摄对象进行局部补光。控制相机的曝光时机以及闪光灯的亮灭，对成像性能起到至关重要的作用。目前的闪光灯和相机触发模式控制方式普遍存在电路结构复杂、稳定性及通用性差等问题。


技术实现要素：

4.本发明需解决的技术问题是提供一种精度高、控制简单的同步控制相机曝光时机和闪光灯的方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采取技术方案如下：
6.本发明利用fpga控制相机进入外触发模式下，根据当前帧积分时间产生曝光脉冲，曝光占空比产生调制脉冲，由所述两个脉冲相与得到控制灯脉冲,同时发出手动曝光脉冲与控制灯脉冲控制相机的曝光时机和闪光灯的亮灭时间。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
8.1.控制方式简单，利用fpga产生两个脉冲就可以很好的控制曝光时间，保证相机系统在成像过程中不受图像平均灰度瞬时剧烈变化影响；
9.2.精度高，fpga可以在200mhz的时钟评率下工作，产生的脉冲进度能够达到5ns，适应绝大部分相机和灯的控制；
10.3.实时性强，fpga从接受指令到发出控制脉冲，延时为100ns左右，做到了几乎实时的效果；
11.4.成本低，同步控制系统和其他图像处理模块集成到相同的一片fpga中，占用的fpga资源非常少，可以忽略不计；
12.5.通用性强，只需要提供模块ip和接口，同步控制系统模块几乎可以嵌入到任何由fpga作为主架构的系统中。
附图说明
13.图1示出了本发明实施例的曝光占空比和环境亮度关系示意图；
14.图2示出了本发明实施例的控制相机曝光脉冲、灯亮脉冲的示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
16.本发明利用fpga产生两个脉冲，分别用于控制相机的曝光时机和闪光灯的亮灭时间。相机采用手动曝光模式，根据进光量的需求调制灯的亮灭脉冲宽度或者占空比，从而得到理想的曝光时间来进行拍照。
17.在本发明的实施例中，提供的一种相机与灯的同步控制方法步骤如下：
18.步骤1、利用fpga控制相机进入外触发模式，等待曝光脉冲。
19.步骤2、利用fpga计算当前帧积分时间
20.定义当前第k帧的前t秒之内采集图像的积分时间平均值作为当前第k帧的相机成像系统的积分时间估计值，因此，第k帧图像的积分时间估计值可以表示为：
[0021][0022]
其中，ti表示第i帧图像的积分时间；p为相机成像系统的帧频；t表示时长。
[0023]
步骤3、根据周围环境亮度值计算曝光占空比
[0024]
如图1所示，曝光占空比d和环境亮度l成反比，计算公式为d＝1/l，即周围环境亮度越高，曝光占空比越小。
[0025]
步骤4、根据当前帧积分时间和占空比产生控制灯脉冲
[0026]
fpga根据当前帧积分时间产生曝光脉冲，同时根据曝光占空比产生调制脉冲，如图2所示，由所述两个脉冲相与得到控制灯的脉冲。
[0027]
步骤5、fpga根据相机协议产生手动曝光脉冲用于控制相机曝光。
[0028]
步骤6、手动曝光脉冲与控制灯的脉冲同时发出，协同控制相机曝光产生图片。


技术特征：
1.一种相机与灯的同步控制方法,其特征在于，fpga控制相机进入外触发模式下，根据当前帧积分时间产生曝光脉冲，曝光占空比产生调制脉冲，由所述两个脉冲相与得到控制灯脉冲,同时发出手动曝光脉冲与控制灯脉冲控制相机的曝光时机和闪光灯的亮灭时间。2.根据权利要求1所述的一种相机与灯的同步控制方法,其特征在于，所述当前帧积分时间计算方法为：定义当前第k帧的前t秒之内采集图像的积分时间平均值作为当前第k帧的相机成像系统的积分时间估计值，因此，第k帧图像的积分时间估计值可以表示为：其中，t
i
表示第i帧图像的积分时间；p为相机成像系统的帧频；t表示时长。3.根据权利要求1或2所述的一种相机与灯的同步控制方法,其特征在于，所述曝光占空比d和环境亮度l成反比，计算公式为：d＝1/l。

技术总结
本发明公开了一种相机与灯的同步控制方法,利用FPGA控制相机进入外触发模式下，根据当前帧积分时间产生曝光脉冲，曝光占空比产生调制脉冲，由所述两个脉冲相与得到控制灯脉冲,同时发出手动曝光脉冲与控制灯脉冲控制相机的曝光时机和闪光灯的亮灭时间。本发明控制方式简单，并且具有设计灵活、自由度高、成本低、精度高和实时性强等特点，可应用于工业中的需要自动曝光的场景。的需要自动曝光的场景。的需要自动曝光的场景。


技术研发人员：张艳辉 白志强 李战行 于云翔 饶志涛 顾健 张广月 孙东芳
受保护的技术使用者：北京华航无线电测量研究所
技术研发日：2020.09.14
技术公布日：2022/3/14