[发明专利]一种消防机器人双目相机自动曝光调节方法

说明书

本发明涉及一种消防机器人双目相机的自动曝光调节方法，适用于井下极端环境中使用。按照固定曝光增益由小到大逐渐增加曝光时间和固定曝光时间由小到大逐渐增加曝光增益的的方式在极端环境下拍摄获取复杂场景下双目相机多样本图像数据；考虑到双目相机特殊结构和双目成像系统信息重叠性，对双目相机多样本图像数据进行有效互信息熵分析，利用视差图质量分析因子对双目图像立体匹配进行视差图质量分析，确定消防机器人双目视觉系统自动曝光调节的图像亮度目标；根据计算当前帧图像的亮度信息与目标亮度信息对比得到变步长曝光调节时间，对相机进行自动曝光控制；本装置结构简单，使用方法有效实用性强，便于移植和拓展。

技术领域

本发明涉及一种双目相机自动曝光调节方法，尤其适用于救灾机器人上使用的一种消防机器人双目相机自动曝光调节方法。

背景技术

消防机器人消防救援中的核心和关键是利用双目视觉系统对火灾场景环境进行拍摄获取双目图像，然后通过图像传输协议将双目图像传回计算设备对火灾场景进行立体匹配，计算得到火源的空间位置信息，实现消防机器人识别并计算火焰位置后，控制消防炮对火场中的火点进行精准打击。由此可见，消防机器人的双目视觉系统的双目成像质量的优劣直接影响了火点打击的精度。现阶段对于消防机器人的双目视觉系统的曝光调节方式主要依赖的传统的手动调节方式或者相机自带的自动曝光调节功能，而由于火灾场景光照条件的复杂性与极端性，在过曝与欠曝环境中存在双目图像亮度调节不合适，立体匹配效果差，相机曝光调节效率低，不能适应火灾复杂的环境等问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种消防机器人双目相机自动曝光调节方法，用以确定消防机器人双目相机的曝光参数以及亮度调节目标，调节效率高，动态范围广，适用于双目相机立体匹配，该方法包括：

为实现上述技术目的，本发明的用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，用于消防机器人双目视觉的相机自动曝光调节方法，双目相机自动曝光调节装置包括双目相机、图像传输装置、图像存储装置、计算装置，其中双目相机包括并排设置的右相机镜头和右相机镜头，左相机镜头和右相机镜头采集到的双目图像通过图像传输装置发送到图像存储装置中，并通过计算装置进行处理；

具体步骤如下：

a利用双目相机在消防机器人使用的极端环境下，以1/10步长的频率分别使用定曝光时间模式和定曝光增益模式使用双目相机各拍摄10组双目图像样本，从而获得10组不同曝光时间的双目图像样本以及10组不同曝光增益的双目图像样本；所述极端环境包括环境光照强烈的过曝环境与环境光照条件较差的欠曝环境；

b然后从20组双目图像样本中，计算出每一组双目相机图像样本的有效平均亮度，以样本自身标注的立体匹配视差图质量评估,以及双目图像互信息熵方法确定该消防机器人上安装双目相机的最佳曝光亮度/目标亮度；

c实际使用中，利用有效平均亮度作为双目相机自动曝光调节是否达到实际使用需求的衡量尺度，然后以双目相机的最佳曝光目标亮度作为基准，计算双目相机当前的帧图像亮度与基准目标亮度的差距，为了更快速的到达最佳曝光时间，使用自动曝光调节模型计算出下一步相机曝光的调节的步长，即下一次曝光时间与当前相机曝光时间的差，然后将曝光时间、曝光增益应用到双目相机后再次计算双目相机当前帧图像亮度与基准目标亮度的差距，使当前帧图像亮度快速逼近目标亮度，从而实现双目相机曝光的自动曝光调节。

步骤a中所述以1/10步长的频率分别使用定曝光时间模式和定曝光增益模式使用双目相机各拍摄10组双目图像样本，具体为使用相机最长曝光时间与最短曝光时间差值的1/10，最大曝光增益与最小曝光增益差值的1/10，各拍摄10组即可获得最短曝光时间与最长曝光时间中不同曝光时间时双目相机所拍摄图像的状态，获得最小曝光增益到最大曝光增益之间各个阶段不同增益时双目相机拍摄到图像的状态。