[发明专利]摄像头与LED灯融合的亮度标定与测量方法

说明书

本发明公开了一种摄像头与LED灯融合的亮度标定与测量方法，通过灯具控制器调节LED灯到最低和最高亮度，在两种情况下分别用固定的摄像头拍摄场景俯视图，计算指定区域在两种情况下的平均V值（HSV色彩空间中表示明暗的值V），再将摄像头实时获取的图像中对应的区域代入公式计算该区域的亮度。本发明的技术方案提供了一种在现有灯具控制器基础上，增加摄像头设备进行亮度的标定与测量的方法，把亮度测量功能集成到摄像头模块上，简化了智能家居产品的模块。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域及智能LED灯具领域，尤其涉及摄像头与LED灯融合的亮度标定与测量方法。

背景技术

HSV(Hue,Saturation,Value)是根据颜色的直观特性由A.R.Smith在1978年创建的一种颜色空间,也称六角锥体模型(Hexcone Model)。这个模型中颜色的参数分别是：色调(H)，饱和度(S)，明度(V)。

色调H：用角度度量，取值范围为0°～360°，从红色开始按逆时针方向计算，红色为0°，绿色为120°,蓝色为240°。它们的补色是：黄色为60°，青色为180°,品红为300°；

饱和度S：饱和度S表示颜色接近光谱色的程度。一种颜色，可以看成是某种光谱色与白色混合的结果。其中光谱色所占的比例愈大，颜色接近光谱色的程度就愈高，颜色的饱和度也就愈高。饱和度高，颜色则深而艳。光谱色的白光成分为0，饱和度达到最高。通常取值范围为0％～100％，值越大，颜色越饱和。

明度V：明度表示颜色明亮的程度，对于光源色，明度值与发光体的光亮度有关；对于物体色，此值和物体的透射比或反射比有关。通常取值范围为0％(黑)到100％(白)。

RGB和CMY颜色模型都是面向硬件的，而HSV(Hue Saturation Value)颜色模型是面向用户的。

HSV模型的三维表示从RGB立方体演化而来。设想从RGB沿立方体对角线的白色顶点向黑色顶点观察，就可以看到立方体的六边形外形。六边形边界表示色彩，水平轴表示纯度，明度沿垂直轴测量。

Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。ModBus网络只有一个主机，所有通信都由他发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。采用这个系统，各PC可以和中心主机交换信息而不影响各PC执行本身的控制任务。

当前，传统的对亮度进行测量的方法主要是使用照度计，其原理是硒光电池的光电效应。光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当光线射到硒光电池表面时，入射光透过金属薄膜到达半导体硒层和金属薄膜的分界面上，在界面上产生光电效应。产生的光生电流的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。这时如果接上外电路，就会有电流通过，电流值从以勒克斯(Lx)为刻度的微安表上指示出来。光电流的大小取决于入射光的强弱。

此方案的优点是测量精度准确，以照度的国际单位勒克斯表示，使用范围广泛；且反应迅速灵敏，能满足大多对响应速度有要求的应用；光照测量范围广泛，一般为1Lux～50,000Lux，甚至更高。

但是，该方案也存在一定的不足，包括：

1.硒光电池对温度敏感，其测量值的温度特性是±0.1％/℃，能保证精确的操作温湿度为0℃～40℃(32℉～104℉)0～70％Rh。

2.对于类似本发明的有摄像头传感器的应用，传统方案测量照度需要增加额外的设备——照度计，会增加额外的成本，还需要协调摄像头和照度计测量数据的时间匹配。