[发明专利]一种基于梯度下降的多路LED靶灯自适应亮度调节方法

说明书

本发明公开了一种基于梯度下降的多路LED靶灯自适应亮度调节方法，该方法利用连续两次的靶灯调节信息实时计算靶灯亮度值的更新梯度，解决了现有方法在光斑灰度与靶灯亮度非线性相关变化时调节效率低、成功率不高的问题，大幅缩短了调节的时间，同时可应用于户外、大视场、靶灯抖动和多靶板等多种复杂环境下靶板、测量笔的测量，算法的鲁棒性强。同时针对调节过程中光斑的不同状态采取了三种调节策略，既能够使已调节好的靶灯保持稳定，同时又可以快速地调节未达到理想状态的靶灯，最终实现稳定快速地调节多路LED靶灯的效果，极大提升了用户的体验感。

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，具体为一种基于梯度下降的多路LED靶灯自适应亮度调节方法。

背景技术

随着机器视觉的迅速发展，基于计算机视觉技术的检测技术——视觉测量技术应运而生。基于视觉测量技术的仪器设备目前被广泛应用于工业、军事、医疗等领域。在视觉测量的众多环节中，光斑中心的精确定位在精密测量等场景中往往起着决定性作用。

中心定位的算法众多，其中基于高斯分布拟合计算的方法较为广泛。因此快速调节出稳定可靠的高斯分布光斑具有重要的意义。现有的各种亮度调节中，靶灯亮度(电流或电压)的计算方法主要分为固定量化级调节和自适应调节。固定量化级的方法是：当光斑暗时，将亮度提升一个量化级，反之下降一个量化级，直到所有靶灯的光斑都达到理想状态。这种调节方法效率低，特别是在量化级较多时，严重制约测量速度。自适应调节方法是：基于光斑亮度与相机曝光或靶灯电流大小呈正比关系的前提，计算出光斑在理想状态时的曝光或电流，不断调节相机曝光或电流直到满足要求。该方法相比固定量化级调节方法能大幅度缩短调节次数。但在实际使用中，受成像芯片、靶灯、控制电路等多方面因素的影响，光斑亮度与相机曝光或靶灯亮度大小并非严格的正比关系，使用该方法调节的效率不稳定。CN106855390提出的分两步调节，先改变相机曝光时间完成粗调节，再改变电流完成精调节，虽然较传统自适应调节方法进一步提升了调节效率，但其仅适用于单光笔式坐标测量系统，当需要在大视场内同时测量多个靶板时，调整相机曝光时间将不可行。

所以，目前现有技术存在如下缺点：

1、调节效率低。固定量化级调节方法在量化级划分较多时效率变得极低。

2、硬件要求高。现有常见的自适应调节方法要求光斑亮度与相机曝光或靶灯亮度大小呈线性正相关，对成像芯片、靶灯、电路板等设计加工增加了难度。

3、大视场多设备测量适用性差。首先，大视场测量需要靶灯具有较高的调节分辨率，同时环境因素更加复杂，在调节过程中杂散光、振动等众多因素都会影响靶灯光斑状态，靶灯亮度估计困难。其次，多设备同时测量限制了相机曝光时间的调整，现有方法的调节策略难以满足多设备同时调整到理想状态。

发明内容

本发明目的是针对上述技术的不足，提供了一种基于梯度下降的多路LED靶灯自适应亮度调节方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于梯度下降的多路LED靶灯自适应亮度调节方法，包括如下步骤：

步骤(1)、点亮所有LED，第一次使用默认亮度值点亮，之后以每次新预测的理想亮度值点亮。

步骤(2)、采集一帧图像，并依次判断每个LED光斑的状态，若所有光斑都达到理想状态，则结束调节，否则跳至步骤(3)；所述理想状态具体为，光斑中心像素灰度值满足如下条件：

MIN_GRAY≤gray≤MAX_GRAY

其中，gray为光斑中心像素灰度值；MIN_GRAY为最小灰度值；MAX_GRAY为最大灰度值，并且大于最小灰度值。