[发明专利]一种基于图像采集的场景照度计算方法

说明书

本发明公开了一种基于图像采集的场景照度计算方法，该方法基于嵌入式系统实现，系统主要由带有广角镜头的摄像模块、嵌入式处理器及通信模块组成。通过对摄像头采集的多幅图像进行融合处理，可以获取场景中各物体表面的照度情况，继而将照度信息由通信模块发送给上位机或者其它后继处理设备。其具体步骤包括：通过摄像头采集一幅场景的彩色图像，通过识别算法确定感兴趣工作面的区域(如特定的桌面等)。继而通过高光去除算法，去除工作面区域的高光像素点，即只留下漫反射的像素点，进一步地通过摄像头多曝光融合获取图像中各像素点对应的实际亮度信息，最后根据得到的场景亮度矩阵和物体表面反射特性计算工作面上漫反射点的照度值。

技术领域

本发明涉及一种基于图像采集的场景照度计算方法，属于图像处理领域。

背景技术

照明环境的优劣对人的视觉健康和工作效率至关重要，不舒适的照明会导致人眼频繁过度调节、造成肌肉紧张、视觉疲劳，还会造成学习工作效率下降，影响精神状态。实时采集环境照明情况，并根据视觉健康准则对灯具加以反馈调节，是现在智能照明所追求的目标。

目前广泛采用的技术方案是在室内各点均匀布置传感器(如光敏传感器)，用以采集场景中的照明情况。但是该方案需要大量的硬件资源，每个传感器节点都需要配备单独的无线通信模块及数据处理模块；一旦有某个节点损坏就会导致该节点区域的照度数据丢失，势必影响整体的照明控制；同时因为种种限制，目标场景往往也不方便安装如此多数量的传感器。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于图像采集的场景照度计算方法。该方法采用一个广角摄像头代替场景中所有的光敏传感器，通过物体识别、物体表面去高光等图像处理手段获取图像中感兴趣的像素区域，进一步地通过摄像头多曝光获取不同亮度范围的图像，融合处理后得到场景亮度矩阵，最后根据物体表面反射原理计算各物体表面照度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于图像采集的场景照度计算方法，包括以下步骤：

步骤1、获取场景的彩色图像；

步骤2、根据步骤1获取的彩色图像，识别场景中的工作面区域；

步骤3、采用高光去除算法去除步骤2中每个工作面区域的高光像素点，只留下漫反射像素点，得到工作面漫反射像素区域；

步骤4、多曝光获取场景的多幅不同曝光度的图像；

步骤5、对步骤4中的曝光图像进行灰度-亮度映射，并根据权重融合得到场景亮度矩阵；

步骤6、根据步骤3获得的工作面漫反射像素区域及步骤5获取的场景亮度矩阵计算各个工作面区域的照度，从而得到整个场景的照度。

作为本发明的进一步技术方案，步骤1和4中均采用嵌入式摄像头获取图像，嵌入式摄像头采用广角镜头或者鱼眼镜头。

作为本发明的进一步技术方案，步骤2具体为：

2.1、基于色度识别原理，将步骤1获取的彩色图像转化为去高光图像，形成伪色图；

2.2、遍历伪色图的所有像素，对像素进行聚类，具体为：

1)若当前没有像素分类，则该像素自成一类，且像素计数为1，执行2)处理下一个像素；

2)分别计算该像素值与当前各个像素分类中像素平均值的曼哈顿距离，若某一曼哈顿距离小于设定阈值，则将该像素归于对应像素分类，否则该像素自成一类，执行3)；

3)若当前像素计数小于像素总数，则像素计数加1后返回2)，否则完成聚类；

2.3，对2.2中的每一个像素分类中的像素，根据像素的位置信息进行聚类，形成代表单独物体表面的工作面区域。