[发明专利]一种使用CMOS探测器的工业相机的自动曝光方法

说明书

本发明涉及一种使用CMOS探测器的工业相机的自动曝光方法。该方法实现了CMOS相机的自动曝光功能的快速收敛，其主要步骤包括：【1】在光照固定的情况下，建立CMOS探测器中图像灰度值与曝光时间档位的数学关系，并将该数学关系输入至工业相机内；【2】确定图像的参考灰度值D₀；【3】确定当前曝光时间下的图像灰度值D₁；【4】确定正确的自动曝光时间档位E₀。

技术领域

本发明涉及一种使用CMOS探测器的工业相机的自动曝光方法。

背景技术

自动曝光的目的是在不同的照明条件和场景中实现欣赏亮度级别或所谓的目标亮度级别，从而捕获的视频或图像既不太暗也不太亮。为了达到这个目的，要调整镜头孔径，传感器曝光时间，传感器模拟增益和传感器数字增益。这个过程称为自动曝光。

带有自动曝光功能的工业相机，一般采用统计探测器输出的经过量化的灰度值来判断光线的强弱，根据设置的阈值来判断曝光过度或者不足，从而通过调整探测器的曝光时间、增益等参数来完成自动曝光的功能。这里存在一个难点，就是自动曝光过程的收敛速度。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，实现了CMOS相机的自动曝光功能的快速收敛，本发明提供了一种使用CMOS探测器的工业相机的自动曝光方法。

本发明的具体技术方案是：

本发明设计出了一种使用CMOS探测器的工业相机的自动曝光方法，包括以下步骤：

【1】在光照固定的情况下，建立CMOS探测器中图像灰度值与曝光时间档位的数学关系，并将该数学关系输入至工业相机内，其具体数学关系式是：

其中，D₀为图像的参考灰度值，E₀为参考的曝光时间档位，D₁为当前帧频曝光时间下的图像灰度值，E₁为当前帧频的曝光时间档位，E_min为CMOS探测器允许的最小曝光时间的档位，D_max为CMOS探测器饱和时输出的最大灰度值，E_max为CMOS探测器允许的最大曝光时间的档位；

【2】确定图像的参考灰度值D₀；

参考灰度值D₀的确定方式有两种：

A：用户根据工业相机的使用环境可以手动确定一个灰度值作为自动曝光的参考灰度值，记为D₀，并将D₀通过串行接口配置到工业相机中；

B：也可以使用工业相机默认参考灰度值，记为D₀，此时不需要通过串行接口配置；

【3】确定当前曝光时间下的图像灰度值D₁；

以E₁为当前曝光时间档位工业相机上电拍照，获取N帧图像，N≥1，工业相机将奇数帧中每一帧图像中感兴趣区域的灰度值累加和记为D₁，或者将偶数帧中每一帧图像中感兴趣区域的灰度值累加和记为D₁；

【4】确定正确的自动曝光时间档位E₀；

对步骤【3】中D₁与步骤【2】中D₀的进行比较：

情况一：当时，则认为自动曝光过程收敛，CMOS探测器中的正确自动曝光时间档位为E₁，即就是E₀＝E₁；