一種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及圖像亮度自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路。該調(diào)整電路中，比較模塊A的兩個輸入端分別接收設(shè)定灰度值信號和與比較模塊A一個輸入端相連接的位置反饋回路的輸出信號，比較模塊A的輸出端直接與位置回路運算網(wǎng)絡(luò)直接連接；比較模塊B的兩個輸入端分別與位置回路運算網(wǎng)絡(luò)和速率反饋回路的輸出端相連，比較模塊B的輸出端與速率回路運算網(wǎng)絡(luò)連接，且速率回路運算網(wǎng)絡(luò)的輸出端依次與數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊相連接，輸出電機(jī)驅(qū)動控制信號。通過調(diào)整電路中兩回路的反饋比例系數(shù)和超前滯后網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)達(dá)到高動態(tài)跟隨且不發(fā)生震蕩。該調(diào)整方法穩(wěn)定可靠，相機(jī)圖像能夠始終穩(wěn)定在設(shè)定灰度值，響應(yīng)速度快。
【專利說明】—種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像亮度自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路。

【背景技術(shù)】
[0002]相機(jī)的圖像采集在科學(xué)技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)中已有廣泛應(yīng)用，但在一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫鍛造工件的外形測量中，隨著溫度的變化，被測物體的表面光強(qiáng)會發(fā)生劇烈變化，甚至?xí)沟脺y量圖像出現(xiàn)亮度飽和，無法辨識的情況。為了提高圖像質(zhì)量，當(dāng)背景光線發(fā)生急劇大范圍變化時，需要光調(diào)節(jié)入射光強(qiáng)，獲得在變化光強(qiáng)條件下恒定亮度的圖像。
[0003]利用偏振原理的調(diào)光結(jié)構(gòu)具有良好的效果，且對光照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)范圍較大。偏振片結(jié)構(gòu)由兩張偏振片緊貼在一起形成，其中一張固定不動，另一張旋轉(zhuǎn)時，兩張偏振片的夾角將發(fā)生變化。經(jīng)過兩張偏振片后光強(qiáng)滿足=E=IAEciC0S2 Θ，其中:E(I為原始光強(qiáng)；Θ為兩偏振片偏振方向夾角。
[0004]但目前對偏振片光強(qiáng)調(diào)節(jié)的應(yīng)用中，偏振片間的角度往往相對固定，因此無法做到對光照強(qiáng)度的實時和定量調(diào)節(jié)。國內(nèi)也有相關(guān)文獻(xiàn)中采用查表方式獲得外部光強(qiáng)與偏振片旋轉(zhuǎn)角度的比例關(guān)系，并以該角度作為控制量，通過電機(jī)改變偏振片夾角來調(diào)節(jié)入射光強(qiáng)，但相機(jī)自身參數(shù)(如光圈、曝光時間)發(fā)生變化時，均需要重新修正查找表，且該控制方式會產(chǎn)生電機(jī)的抖動影響圖像質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路，可以解決相機(jī)入射光強(qiáng)自動調(diào)節(jié)的問題，并能保持采集圖像亮度恒定，不受背景光強(qiáng)影響。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，該調(diào)整電路包括外環(huán)位置回路和內(nèi)環(huán)速率回路，其中，外環(huán)位置回路包括位置反饋回路、比較模塊A和位置回路運算網(wǎng)絡(luò)，比較模塊A的兩個輸入端分別接收設(shè)定灰度值信號和與比較模塊A —個輸入端相連接的位置反饋回路的輸出信號，比較模塊A的輸出端直接與位置回路運算網(wǎng)絡(luò)直接連接；內(nèi)環(huán)速率回路包括速率反饋回路、比較模塊B、速率回路運算網(wǎng)絡(luò)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊，其中，比較模塊B的兩個輸入端分別與位置回路運算網(wǎng)絡(luò)和速率反饋回路的輸出端相連，比較模塊B的輸出端與速率回路運算網(wǎng)絡(luò)連接，且速率回路運算網(wǎng)絡(luò)的輸出端依次與數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊相連接，輸出電機(jī)驅(qū)動控制信號。
[0007]所述的位置反饋回路(3)包括位置反饋系數(shù)模塊和串口通信模塊，其中，相機(jī)灰度信號是通過位置反饋回路所包含的串口通信模塊后，經(jīng)過位置反饋回路所包含的位置反饋系數(shù)模塊處理后，輸入至比較模塊A。
[0008]所述的位置反饋系數(shù)模塊用于調(diào)節(jié)反饋的相機(jī)灰度信號與輸入至比較模塊A的設(shè)定灰度值之間的比例關(guān)系。
[0009]所述的速率反饋回路包括運算放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和速率反饋系數(shù)，其中，電機(jī)速度信號是依次通過速率反饋回路4所包含的運算放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC后，經(jīng)過速率反饋回路4所包含的速率反饋系數(shù)模塊處理后輸入至比較模塊B。
[0010]所述的速率反饋系數(shù)模塊用于調(diào)節(jié)反饋的電機(jī)速度信號與由外環(huán)位置回路產(chǎn)生并輸入至內(nèi)環(huán)速率回路的電機(jī)位置調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號的比例關(guān)系。
[0011]所述的位置回路運算網(wǎng)絡(luò)通過現(xiàn)有的超前滯后算法，推算出電機(jī)位置調(diào)節(jié)量，該調(diào)節(jié)信號作為輸入信號輸入至內(nèi)環(huán)速率回路中。
[0012]所述的速率回路運算網(wǎng)絡(luò)采用超前滯后算法，推算電機(jī)速率調(diào)節(jié)量，獲得電機(jī)速率調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號后，直接經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊輸出電機(jī)驅(qū)動控制信號。
[0013]本發(fā)明的顯著效果在于:本發(fā)明所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路，通過調(diào)整電路中兩回路的反饋比例系數(shù)和超前滯后網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)達(dá)到高動態(tài)跟隨且不發(fā)生震蕩。實驗結(jié)果顯示，該調(diào)整方法穩(wěn)定可靠，在背景光強(qiáng)發(fā)生劇烈變化時，相機(jī)圖像能夠始終穩(wěn)定在設(shè)定灰度值，響應(yīng)速度快，灰度偏離量不大于I。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路框圖；
[0015]圖中:1、外環(huán)位置回路；2、內(nèi)環(huán)速率回路；3、位置反饋回路；4、速率反饋回路。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，一種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路，包括外環(huán)位置回路I和內(nèi)環(huán)速率回路2，其中，外環(huán)位置回路I包括位置反饋回路3、比較模塊A和位置回路運算網(wǎng)絡(luò)，位置反饋回路3與比較模塊A連接，使從位置反饋回路3接收的相機(jī)灰度信號輸入至比較模塊A，并與在比較模塊A接收的預(yù)先設(shè)定灰度值進(jìn)行比較后，將比較值輸入至與比較模塊A相連接的位置回路運算網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行基于PID原理的控制信號處理，其中，位置回路運算網(wǎng)絡(luò)通過現(xiàn)有的超前滯后算法，推算出電機(jī)位置調(diào)節(jié)量，該調(diào)節(jié)信號作為輸入信號輸入至內(nèi)環(huán)速率回路2中；在相機(jī)灰度信號通過位置反饋回路3輸入至比較模塊A的電路中，相機(jī)灰度信號是通過位置反饋回路3所包含的串口通信模塊后，經(jīng)過位置反饋回路3所包含的位置反饋系數(shù)模塊處理后，輸入至比較模塊A，其中，位置反饋系數(shù)模塊用于調(diào)節(jié)反饋的相機(jī)灰度信號與輸入至比較模塊A的設(shè)定灰度值之間的比例關(guān)系；內(nèi)環(huán)速率回路2包括速率反饋回路4、比較模塊B、速率回路運算網(wǎng)絡(luò)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC以及功率放大器模塊，其中，電機(jī)速度信號通過速率反饋回路4處理后輸入至比較模塊B，并與輸入至內(nèi)環(huán)速率回路2的電機(jī)位置調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號進(jìn)行比較后，比較后的差值輸入至與比較模塊B直接相連接的速率回路運算網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運算后，經(jīng)過與速率回路運算網(wǎng)絡(luò)依次相連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊后，輸出電機(jī)驅(qū)動控制信號，其中，速率回路運算網(wǎng)絡(luò)采用超前滯后算法，推算電機(jī)速率調(diào)節(jié)量，獲得電機(jī)速率調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號后，直接經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊輸出；在電機(jī)速度信號通過速率反饋回路4處理后輸入至比較模塊B的過程中，電機(jī)速度信號是依次通過速率反饋回路4所包含的運算放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC后，經(jīng)過速率反饋回路4所包含的速率反饋系數(shù)模塊處理后輸入至比較模塊B，其中，速率反饋系數(shù)模塊用于調(diào)節(jié)反饋的電機(jī)速度信號與由外環(huán)位置回路I產(chǎn)生并輸入至內(nèi)環(huán)速率回路2的電機(jī)位置調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號的比例關(guān)系。
[0018]本發(fā)明所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整的電路中，位置反饋回路3中的串口通信模塊采集到相機(jī)灰度信號與設(shè)定灰度值的比例差值后，通過外環(huán)位置回路I中位置回路運算網(wǎng)絡(luò)處理后，獲得電機(jī)位置調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號，該信號與電機(jī)速度信號比例差值后，獲得電機(jī)驅(qū)動控制信號，通過驅(qū)動單元驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，調(diào)整入射光強(qiáng)。本發(fā)明中，設(shè)置IkHz的定時中斷，每Ims為一個周期完成一次上述雙回路反饋過程。當(dāng)被測物光強(qiáng)的變化，引起相機(jī)灰度信號變化，通過上述控制運算后改變電機(jī)運動速率控制信號，每周期執(zhí)行一次該網(wǎng)絡(luò)運算，不斷修正電機(jī)速度控制信號，使電機(jī)位置保持與光強(qiáng)隨動，帶動偏振片的角度變化，實現(xiàn)相機(jī)入射光強(qiáng)恒定。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，其特征在于:該調(diào)整電路包括外環(huán)位置回路(1)和內(nèi)環(huán)速率回路(2)，其中，外環(huán)位置回路(1)包括位置反饋回路(3)、比較模塊A和位置回路運算網(wǎng)絡(luò)，比較模塊A的兩個輸入端分別接收設(shè)定灰度值信號和與比較模塊A —個輸入端相連接的位置反饋回路(3)的輸出信號，比較模塊A的輸出端直接與位置回路運算網(wǎng)絡(luò)直接連接；內(nèi)環(huán)速率回路(2)包括速率反饋回路(4)、比較模塊B、速率回路運算網(wǎng)絡(luò)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊，其中，比較模塊B的兩個輸入端分別與位置回路運算網(wǎng)絡(luò)和速率反饋回路(4)的輸出端相連，比較模塊B的輸出端與速率回路運算網(wǎng)絡(luò)連接，且速率回路運算網(wǎng)絡(luò)的輸出端依次與數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊相連接，輸出電機(jī)驅(qū)動控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，其特征在于:所述的位置反饋回路(3 )包括位置反饋系數(shù)模塊和串口通信模塊，其中，相機(jī)灰度信號是通過位置反饋回路(3)所包含的串口通信模塊后，經(jīng)過位置反饋回路(3)所包含的位置反饋系數(shù)模塊處理后，輸入至比較模塊A。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，其特征在于:所述的位置反饋系數(shù)模塊用于調(diào)節(jié)反饋的相機(jī)灰度信號與輸入至比較模塊A的設(shè)定灰度值之間的比例關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，其特征在于:所述的速率反饋回路(4)包括運算放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和速率反饋系數(shù)，其中，電機(jī)速度信號是依次通過速率反饋回路4所包含的運算放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC后，經(jīng)過速率反饋回路4所包含的速率反饋系數(shù)模塊處理后輸入至比較模塊B。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，其特征在于:所述的速率反饋系數(shù)模塊用于調(diào)節(jié)反饋的電機(jī)速度信號與由外環(huán)位置回路(1)產(chǎn)生并輸入至內(nèi)環(huán)速率回路(2)的電機(jī)位置調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號的比例關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，其特征在于:所述的位置回路運算網(wǎng)絡(luò)通過現(xiàn)有的超前滯后算法，推算出電機(jī)位置調(diào)節(jié)量，該調(diào)節(jié)信號作為輸入信號輸入至內(nèi)環(huán)速率回路(2)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖像恒定亮度自動調(diào)整電路，其特征在于:所述的速率回路運算網(wǎng)絡(luò)采用超前滯后算法，推算電機(jī)速率調(diào)節(jié)量，獲得電機(jī)速率調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)信號后，直接經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和功率放大模塊輸出電機(jī)驅(qū)動控制信號。
【文檔編號】H04N5/235GK104349034SQ201310315603
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】孫增玉, 梁雅軍, 劉柯, 宋金城, 陳曉暉 申請人:北京航天計量測試技術(shù)研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院