本發(fā)明涉及一種基于判斷圖像像素強(qiáng)度的光源自動(dòng)控制方法，屬于自適應(yīng)光學(xué)領(lǐng)域；

背景技術(shù)：

機(jī)器視覺在質(zhì)量檢測(cè)，過程控制，三維重構(gòu)等方面，扮演著越來越重要的角色。機(jī)器視覺的關(guān)鍵就是對(duì)獲取的圖像進(jìn)行相應(yīng)的分析和處理，所以圖像的質(zhì)量直接決定著機(jī)器視覺的有效性，而獲取圖像的質(zhì)量又取決于圖像采集設(shè)備和照明設(shè)備。

然而在大多數(shù)情況下，照明設(shè)備強(qiáng)度的控制大多都是采用手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式，這種方式不適用于實(shí)際生產(chǎn)中的自動(dòng)化和智能化，而且具有很強(qiáng)的人為主觀性，不利于圖像的獲取和后續(xù)的圖像處理。尤其在工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境下，人為手動(dòng)調(diào)節(jié)照明設(shè)備的強(qiáng)度更是不切實(shí)際的?；诖耍庠吹淖詣?dòng)控制技術(shù)在機(jī)器視覺的發(fā)展中顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決在機(jī)器視覺中，手動(dòng)調(diào)節(jié)照明設(shè)備方式的缺陷，提供一種基于判斷圖像像素強(qiáng)度的光源自適應(yīng)控制方法。本發(fā)明基于對(duì)獲取圖像的像素分布進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)光源照明強(qiáng)度。技術(shù)方案如下：

一種基于判斷圖像像素強(qiáng)度的光源自適應(yīng)控制方法，采用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)，步驟如下：

(1)通過光源控制器將光源設(shè)定在任意強(qiáng)度以照亮某一特定的場(chǎng)景；

(2)在計(jì)算機(jī)上正確配置CCD相機(jī)，調(diào)節(jié)相機(jī)的焦距和光圈，以獲取在這一照明條件下場(chǎng)景的最佳采集效果；

(3)利用LabVIEW讀取CCD相機(jī)采集圖像的路徑，并將其顯示在前面板中，獲取圖像的像素直方圖，求取像素均值；

(4)在LabVIEW中添加一個(gè)亮度調(diào)節(jié)旋鈕，以模擬控制光源控制器的調(diào)節(jié)旋鈕，實(shí)現(xiàn)通過LabVIEW直接調(diào)節(jié)光源的照明強(qiáng)度；

(5)根據(jù)直方圖中的像素均值設(shè)定一個(gè)閾值判斷區(qū)間，將此區(qū)間作為判斷的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)像素均值大于這個(gè)閾值區(qū)間時(shí)判定為照明過強(qiáng)。反之，則判定為照明不足；

(6)將步驟(5)中的判斷結(jié)果傳輸?shù)焦庠纯刂破鞯妮斎攵?，根?jù)判斷結(jié)果輸出端采取相應(yīng)的操作調(diào)節(jié)光源的照明強(qiáng)度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1>解決了現(xiàn)有手動(dòng)調(diào)節(jié)光源強(qiáng)弱的弊端，避免了主觀人為因素對(duì)圖像獲取和后續(xù)處理的不利影響；

2>現(xiàn)有的人為調(diào)節(jié)光源方式不適用在某些危險(xiǎn)的生產(chǎn)環(huán)境下，而光源的自動(dòng)控制方法可以避免將人類處于這種危險(xiǎn)環(huán)境中；

3>在工業(yè)的生產(chǎn)流水線上，手動(dòng)調(diào)節(jié)光源強(qiáng)度是不可能實(shí)現(xiàn)的人為干預(yù)，而光源的自動(dòng)控制方法則可實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)化；

4>光源自動(dòng)控制方法的裝置都是基于機(jī)器視覺的常用器件，無(wú)需添加其他的器件，可滿足低成本系統(tǒng)構(gòu)建的要求。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明；

本發(fā)明的光源自動(dòng)控制裝置，圖像采集設(shè)備為MV-EM120M型號(hào)的8-bit維視CCD相機(jī)，照明設(shè)備為飛利浦LED面板燈，光源控制器為DPA1024E-4型號(hào)的奧普特光源控制器，計(jì)算機(jī)上需要安裝LabVIEW軟件進(jìn)行圖像處理。

利用CCD相機(jī)采集的圖像，利用LabVIEW顯示的像素直方圖，根據(jù)像素分布判斷照明強(qiáng)度的結(jié)果。利用LabVIEW讀取計(jì)算機(jī)中存放CCD相機(jī)采集圖像的路徑，將讀取的圖像顯示在前面板中。獲取圖像中每一點(diǎn)的像素強(qiáng)度，通過直方圖將整幅圖像的像素分布直觀的表達(dá)出來，橫坐標(biāo)為0-255的像素級(jí)，縱坐標(biāo)為每個(gè)像素級(jí)的頻數(shù)。計(jì)算出圖像像素的均值，顯示于前面板中，將此像素均值作為后續(xù)判斷的指標(biāo)。

根據(jù)當(dāng)前圖像的灰度直方圖分布，設(shè)定一個(gè)合理的閾值判斷區(qū)間，將此閾值區(qū)間作為判斷的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)像素均值在這個(gè)閾值區(qū)間時(shí)，照明不足和照明過強(qiáng)指示燈都是綠色的，判斷為此時(shí)的照明狀態(tài)正常,當(dāng)像素均值小于這個(gè)閾值區(qū)間時(shí)，對(duì)應(yīng)的照明不足指示燈由正常的綠色變?yōu)榧t色，表示判定為照明不足。反之，當(dāng)像素均值大于這個(gè)閾值區(qū)間時(shí)，對(duì)應(yīng)的照明過強(qiáng)指示燈由正常的綠色變?yōu)榧t色，表示判定為照明過強(qiáng)。

在LabVIEW調(diào)節(jié)光源強(qiáng)度的前面板上，對(duì)應(yīng)于照明正常的判斷結(jié)果，保持當(dāng)前的照明狀態(tài)，對(duì)光源強(qiáng)度不做任何的調(diào)節(jié)操作；對(duì)應(yīng)于照明不足的判斷結(jié)果，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)發(fā)送到光源控制器的輸入端，則輸出端對(duì)光源執(zhí)行相應(yīng)的操作，將光源調(diào)亮；對(duì)應(yīng)于照明過強(qiáng)的判斷結(jié)果，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)發(fā)送到光源控制器的輸入端，則輸出端對(duì)光源執(zhí)行相應(yīng)的操作，將光源調(diào)暗。

基于此，光源自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)照明光源的自適應(yīng)控制，而且該系統(tǒng)無(wú)需人為干預(yù)，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的工作。每當(dāng)外界環(huán)境光變化或者被照明的場(chǎng)景發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)環(huán)境變化后新采集圖像的像素直方圖分布，設(shè)定一個(gè)合理的閾值判斷區(qū)間，重新執(zhí)行步驟(1)-(6)，即可建立一個(gè)適合于新工作環(huán)境的光源自動(dòng)控制系統(tǒng)。因此，該光源自動(dòng)控制系統(tǒng)具有普遍適用性。