[发明专利]一种图像恒定亮度自动调整的电路

说明书

本发明涉及图像亮度自动控制技术领域，具体公开了种图像恒定亮度自动调整的电路。该调整电路中，比较模块A的两个输入端分别接收设定灰度值信号和与比较模块A一个输入端相连接的位置反馈回路的输出信号，比较模块A的输出端直接与位置回路运算网络直接连接；比较模块B的两个输入端分别与位置回路运算网络和速率反馈回路的输出端相连，比较模块B的输出端与速率回路运算网络连接，且速率回路运算网络的输出端依次与数模转换器DAC和功率放大模块相连接，输出电机驱动控制信号。通过调整电路中两回路的反馈比例系数和超前滞后网络，使系统达到高动态跟随且不发生震荡。该调整方法稳定可靠，相机图像能够始终稳定在设定灰度值，响应速度快。

技术领域

本发明属于图像亮度自动控制技术领域，具体涉及一种图像恒定亮度自动调整的电路。

背景技术

相机的图像采集在科学技术及工业生产中已有广泛应用，但在一些特殊的应用场合，如高温锻造工件的外形测量中，随着温度的变化，被测物体的表面光强会发生剧烈变化，甚至会使得测量图像出现亮度饱和，无法辨识的情况。为了提高图像质量，当背景光线发生急剧大范围变化时，需要光调节入射光强，获得在变化光强条件下恒定亮度的图像。

利用偏振原理的调光结构具有良好的效果，且对光照强度的调节范围较大。偏振片结构由两张偏振片紧贴在一起形成，其中一张固定不动，另一张旋转时，两张偏振片的夹角将发生变化。经过两张偏振片后光强满足：E=1/2E₀cos²θ，其中：E₀为原始光强；θ为两偏振片偏振方向夹角。

但目前对偏振片光强调节的应用中，偏振片间的角度往往相对固定，因此无法做到对光照强度的实时和定量调节。国内也有相关文献中采用查表方式获得外部光强与偏振片旋转角度的比例关系，并以该角度作为控制量，通过电机改变偏振片夹角来调节入射光强，但相机自身参数（如光圈、曝光时间）发生变化时，均需要重新修正查找表，且该控制方式会产生电机的抖动影响图像质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像恒定亮度自动调整的电路，可以解决相机入射光强自动调节的问题，并能保持采集图像亮度恒定，不受背景光强影响。

本发明的技术方案如下：一种图像恒定亮度自动调整电路，该调整电路包括外环位置回路和内环速率回路，其中，外环位置回路包括位置反馈回路、比较模块A和位置回路运算网络，比较模块A的两个输入端分别接收设定灰度值信号和与比较模块A一个输入端相连接的位置反馈回路的输出信号，比较模块A的输出端直接与位置回路运算网络直接连接；内环速率回路包括速率反馈回路、比较模块B、速率回路运算网络、数模转换器DAC和功率放大模块，其中，比较模块B的两个输入端分别与位置回路运算网络和速率反馈回路的输出端相连，比较模块B的输出端与速率回路运算网络连接，且速率回路运算网络的输出端依次与数模转换器DAC和功率放大模块相连接，输出电机驱动控制信号。

所述的位置反馈回路（3）包括位置反馈系数模块和串口通信模块，其中，相机灰度信号是通过位置反馈回路所包含的串口通信模块后，经过位置反馈回路所包含的位置反馈系数模块处理后，输入至比较模块A。

所述的位置反馈系数模块用于调节反馈的相机灰度信号与输入至比较模块A的设定灰度值之间的比例关系。

所述的速率反馈回路包括运算放大模块、模数转换器ADC和速率反馈系数，其中，电机速度信号是依次通过速率反馈回路4所包含的运算放大模块和模数转换器ADC后，经过速率反馈回路4所包含的速率反馈系数模块处理后输入至比较模块B。

所述的速率反馈系数模块用于调节反馈的电机速度信号与由外环位置回路产生并输入至内环速率回路的电机位置调节量调节信号的比例关系。

所述的位置回路运算网络通过现有的超前滞后算法，推算出电机位置调节量，该调节信号作为输入信号输入至内环速率回路中。