[發明專利]攝像頭與LED燈融合的亮度標定與測量方法

有效

• 申請號: 201710269660.3
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107179123B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 劉發貴;林俊杰;李垚圣;鄧毓峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01J1/38
• 分類號: G01J1/38;G06T7/80;H04N5/232;H04L12/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種攝像頭與LED燈融合的亮度標定與測量方法，通過燈具控制器調節LED燈到最低和最高亮度，在兩種情況下分別用固定的攝像頭拍攝場景俯視圖，計算指定區域在兩種情況下的平均V值（HSV色彩空間中表示明暗的值V），再將攝像頭實時獲取的圖像中對應的區域代入公式計算該區域的亮度。本發明的技術方案提供了一種在現有燈具控制器基礎上，增加攝像頭設備進行亮度的標定與測量的方法，把亮度測量功能集成到攝像頭模塊上，簡化了智能家居產品的模塊。

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術領域及智能LED燈具領域，尤其涉及攝像頭與LED燈融合的亮度標定與測量方法。

背景技術

HSV(Hue,Saturation,Value)是根據顏色的直觀特性由A.R.Smith在1978年創建的一種顏色空間,也稱六角錐體模型(Hexcone Model)。這個模型中顏色的參數分別是：色調(H)，飽和度(S)，明度(V)。

色調H：用角度度量，取值范圍為0°～360°，從紅色開始按逆時針方向計算，紅色為0°，綠色為120°,藍色為240°。它們的補色是：黃色為60°，青色為180°,品紅為300°；

飽和度S：飽和度S表示顏色接近光譜色的程度。一種顏色，可以看成是某種光譜色與白色混合的結果。其中光譜色所占的比例愈大，顏色接近光譜色的程度就愈高，顏色的飽和度也就愈高。飽和度高，顏色則深而艷。光譜色的白光成分為0，飽和度達到最高。通常取值范圍為0％～100％，值越大，顏色越飽和。

明度V：明度表示顏色明亮的程度，對于光源色，明度值與發光體的光亮度有關；對于物體色，此值和物體的透射比或反射比有關。通常取值范圍為0％(黑)到100％(白)。

RGB和CMY顏色模型都是面向硬件的，而HSV(Hue Saturation Value)顏色模型是面向用戶的。

HSV模型的三維表示從RGB立方體演化而來。設想從RGB沿立方體對角線的白色頂點向黑色頂點觀察，就可以看到立方體的六邊形外形。六邊形邊界表示色彩，水平軸表示純度，明度沿垂直軸測量。

Modbus是由Modicon(現為施耐德電氣公司的一個品牌)在1979年發明的，是全球第一個真正用于工業現場的總線協議。ModBus網絡是一個工業通信系統，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機通過公用線路或局部專用線路連接而成。其系統結構既包括硬件、亦包括軟件。它可應用于各種數據采集和過程監控。ModBus網絡只有一個主機，所有通信都由他發出。網絡可支持247個之多的遠程從屬控制器，但實際所支持的從機數要由所用通信設備決定。采用這個系統，各PC可以和中心主機交換信息而不影響各PC執行本身的控制任務。

當前，傳統的對亮度進行測量的方法主要是使用照度計，其原理是硒光電池的光電效應。光電池是把光能直接轉換成電能的光電元件。當光線射到硒光電池表面時，入射光透過金屬薄膜到達半導體硒層和金屬薄膜的分界面上，在界面上產生光電效應。產生的光生電流的大小與光電池受光表面上的照度有一定的比例關系。這時如果接上外電路，就會有電流通過，電流值從以勒克斯(Lx)為刻度的微安表上指示出來。光電流的大小取決于入射光的強弱。

此方案的優點是測量精度準確，以照度的國際單位勒克斯表示，使用范圍廣泛；且反應迅速靈敏，能滿足大多對響應速度有要求的應用；光照測量范圍廣泛，一般為1Lux～50,000Lux，甚至更高。

但是，該方案也存在一定的不足，包括：

1.硒光電池對溫度敏感，其測量值的溫度特性是±0.1％/℃，能保證精確的操作溫濕度為0℃～40℃(32℉～104℉)0～70％Rh。

2.對于類似本發明的有攝像頭傳感器的應用，傳統方案測量照度需要增加額外的設備——照度計，會增加額外的成本，還需要協調攝像頭和照度計測量數據的時間匹配。