[发明专利]一种基于自动曝光控制与自动切换投影图案的投影方法

说明书

本发明属于图像曝光技术领域，一种基于自动曝光控制与自动切换投影图案的投影方法，包括以下步骤：S1：进行图像采集，并进行三维成像；S2：获取每次采集的最后一张图像，得到该图像的平均亮度；S3：判断图像的平均亮度是否在目标亮度范围内；S4：获取图像的平均亮度与目标亮度的差值，进行曝光补偿；S5：进行三维成像质量评价；S6：判断编码图案是否切换完成；S7：选取三维成像质量评价最高的一组图案进行投影；本发明解决了现有技术存在的噪声信号大、难以维持稳定的高质量成像、目标对象与背景反差过大时目标区域曝光不足或者过度曝光、调节时间过长以及图像亮度与目标亮度的差值过大的问题。

技术领域

本发明属于图像曝光技术领域，具体涉及一种基于自动曝光控制与自动切换投影图案的投影方法。

背景技术

自动曝光控制是控制拍摄时的曝光量，而曝光量是指从景物到达相机光通量的大小。当感光器件获得正确的曝光，才能获得高质量的图像。曝光量的大小由相机的光圈大小和曝光时间以及信号增益共同决定。光圈是利用其进光孔控制曝光时到达相机感光芯片上的光线照度强弱的装置；快门是利用其开启时间的长短控制进光时间，进而控制进光量。调节光圈的大小一般是人为调节或者是选用带电机控制的可调节镜头，但是由于受到我们产品的限制，以及客户使用产品的场景不尽相同，通过调节光圈来进行曝光控制并不理想。在调节光圈和曝光时间无法满足要求的情况下，调节信号增益是非常有效的手段，但是在信号被电路放大的同时，所蕴含的噪声也不可避免的被放大。

主动结构光投影将经过特殊编码的图案打在被测物体表面进行标记，然后计算三维深度信息。被测物体表面反光或者是亮度不够都会使得某些部分解码失败造成数据空洞，投影投影的图案不同也会影响解码的效果。而且，就算使用最适用的参数(曝光时间和结构光编码)，使得物品成像效果达到最佳，在初次获取某种材质物体的三维数据、或是初次在某个环境下进行物体三维成像又或者是被测物体的改变或者是光照变化时，由于物体表面反光情况的变化，最适用的参数还是会变化，难以维持稳定的高质量成像。

采集到的图像可以分为背景区域和主要目标区域两个部分。传统的自动曝光算法采用整幅图像的平均亮度为依据，判断平均亮度和所需达到的目标亮度的差值。当拍摄场景中目标对象与背景对比度较低时，图像能得到比较好的重现；但是当目标对象与背景反差过大，例如逆光或者正面强光等复杂的光照情况下，会导致目标区域曝光不足或者过度曝光的情况。

进行图像亮度分析之后，就可以进行曝光补偿。传统传统的自动曝光算法按照固定步长调整曝光时间，使得拍摄时的曝光量达到一个合适的值，从而使得图像亮度逼近目标亮度。由于采用固定步长调整，对步长的设定存在一定的局限性。当设定步长较短而且图像亮度与目标亮度差值过大时，虽然能够比较平滑的向目标亮度逼近，但是调节时间过长。当设定步长较长时，图像亮度能快速逼近目标亮度，但是会造成大的抖动，最终与目标亮度的差值可能过大。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种基于自动曝光控制与自动切换投影图案的投影方法，用于解决现有技术存在的噪声信号大、难以维持稳定的高质量成像、目标对象与背景反差过大时目标区域曝光不足或者过度曝光、调节时间过长以及图像亮度与目标亮度的差值过大的问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于自动曝光控制与自动切换投影图案的投影方法，包括以下步骤：

S1：根据当前曝光时间以及当前编码图案，使用双目视觉与主动结构光源投影方法进行图像采集，并根据采集到的所有图像，进行三维成像；

S2：获取每次采集的最后一张图像，使用动态分区和动态权重系数调节方法，将图像划分为背景区域和目标区域，根据两个区域的平均亮度的对比，确定每个区域的权重系数，并得到该图像的平均亮度；

S3：判断图像的平均亮度是否在目标亮度范围内，若是则曝光时间合适，进入步骤S5，否则曝光时间不合适，进入步骤S4；