光照強度檢測方法、光照強度智能調(diào)節(jié)方法及相關(guān)設(shè)備與流程

本發(fā)明涉及智能建筑，尤其涉及一種光照強度檢測方法、光照強度智能調(diào)節(jié)及相關(guān)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、光照強度是指單位面積上所接受可見光的能量，用于指示光照的強弱和物體表面積被照明程度的量。在照明工程中，光照強度通常用來衡量照度源的亮度。光照強度檢測在建筑設(shè)計、節(jié)能控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境監(jiān)測等多個領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用，比如照明設(shè)備的亮度調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的光照強度檢測通常依賴于光電傳感器，這種方法雖然精度高，但需要安裝維護，因此實施成本較高且需要專門的硬件安裝。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種光照強度檢測方法、光照強度智能調(diào)節(jié)方法及相關(guān)設(shè)備，旨在解決在保證光照強度檢測精度的前提下，如何降低光照強度檢測實施成本的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種光照強度檢測方法，所述光照強度檢測方法包括：

3、基于攝像頭拍攝目標(biāo)環(huán)境輸出的視頻流，生成待檢測的多幀目標(biāo)視頻幀；

4、分別提取各所述目標(biāo)視頻幀的亮度信息，并基于各所述目標(biāo)視頻幀的亮度信息，分別計算各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)的平均亮度值；

5、基于所述攝像頭對應(yīng)的光照強度模型，將各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)的平均亮度值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的光照強度值；

6、計算各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)光照強度值的平均值，得到所述目標(biāo)環(huán)境對應(yīng)的光照強度值。

7、可選的，在本發(fā)明第一方面的第一種實現(xiàn)方式中，所述基于攝像頭拍攝目標(biāo)環(huán)境輸出的視頻流，生成待檢測的多幀目標(biāo)視頻幀包括：

8、獲取攝像頭拍攝目標(biāo)環(huán)境輸出的視頻流；

9、對所述視頻流進行解碼，得到對應(yīng)的第一視頻幀，并將各所述第一視頻幀存入預(yù)置視頻幀隊列；

10、基于預(yù)置抽幀頻率，對所述視頻幀隊列進行抽幀處理，得到多幀第二視頻幀；

11、分別對各所述第二視頻幀進行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的各幀目標(biāo)視頻幀，其中，所述預(yù)處理包括去噪處理、白平衡調(diào)整。

12、可選的，在本發(fā)明第一方面的第二種實現(xiàn)方式中，所述分別提取各所述目標(biāo)視頻幀的亮度信息包括：

13、基于預(yù)置灰度值計算公式，分別將各所述目標(biāo)視頻幀轉(zhuǎn)換為灰度圖；

14、分別遍歷各所述灰度圖的每個像素，讀取每個像素對應(yīng)的灰度值并作為對應(yīng)目標(biāo)視頻幀的亮度信息；

15、其中，所述灰度值計算公式如下：

16、；

17、其中，r、g?和?b?分別為目標(biāo)視頻幀中每個像素對應(yīng)的紅色、綠色、藍(lán)色三個通道的像素值，y為目標(biāo)視頻幀中每個像素對應(yīng)的灰度值。

18、可選的，在本發(fā)明第一方面的第三種實現(xiàn)方式中，所述基于各所述目標(biāo)視頻幀的亮度信息，分別計算各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)的平均亮度值包括：

19、分別獲取各所述目標(biāo)視頻幀的所有像素的灰度值，并將各所述灰度值存儲至對應(yīng)預(yù)置數(shù)組中；

20、分別從所述數(shù)組中讀取對應(yīng)目標(biāo)視頻幀的所有像素的灰度值，并采用預(yù)置平均亮度值計算公式，計算對應(yīng)目標(biāo)視頻幀的平均亮度值；

21、其中，所述平均亮度值計算公式如下：

22、；

23、其中，m、n分別表示視頻幀的像素行數(shù)與像素列數(shù)，表示視頻幀的第i行第j列像素的灰度值。

24、可選的，在本發(fā)明第一方面的第四種實現(xiàn)方式中，所述攝像頭對應(yīng)的光照強度模型采用的標(biāo)定方法包括：

25、選擇待標(biāo)定的攝像頭型號并對應(yīng)確定待標(biāo)定的攝像頭；

26、采用同一攝像頭在不同環(huán)境、不同光照條件下進行多次拍攝測試，其中，同一環(huán)境與同一光照條件對應(yīng)為攝像頭進行光照強度標(biāo)定的一個標(biāo)定點；

27、分別記錄同一攝像頭在每一標(biāo)定點生成的多幀視頻幀對應(yīng)的多組圖像亮度值和實際測量的光照強度值；

28、采用線性回歸方法分別對同一攝像頭的所有標(biāo)定點對應(yīng)的平均圖像亮度值和實際光照強度值進行擬合，得到對應(yīng)攝像頭的初始光照強度模型；

29、基于同一標(biāo)定點對應(yīng)的多幀視頻幀的平均光照強度值和實際測量的光照強度值，計算同一攝像頭在每一標(biāo)定點對應(yīng)的第一校正因子；

30、基于各所述第一校正因子，計算同一攝像頭的所有標(biāo)定點對應(yīng)的第二校正因子；

31、基于所述第二校正因子對所述初始光照強度模型進行校正，得到最終光照強度模型并作為所述攝像頭型號對應(yīng)標(biāo)定好的光照強度模型；

32、其中，所述采用線性回歸方法分別對同一攝像頭的所有標(biāo)定點對應(yīng)的平均圖像亮度值和實際光照強度值進行擬合，得到對應(yīng)攝像頭的初始光照強度模型包括：

33、根據(jù)不同環(huán)境、不同光照條件，將同一攝像頭拍攝的多幀視頻幀劃分為多個區(qū)間，并分別記錄每一區(qū)間內(nèi)多視頻幀對應(yīng)的多組圖像亮度值和實際測量的光照強度值；

34、采用線性回歸方法分別對每個區(qū)間對應(yīng)的平均圖像亮度值和實際光照強度值進行擬合，得到每一區(qū)間對應(yīng)的光照強度模型；

35、分別對每一區(qū)間對應(yīng)的光照強度模型的數(shù)學(xué)表達式進行組合，得到對應(yīng)攝像頭的初始光照強度模型。

36、可選的，在本發(fā)明第一方面的第五種實現(xiàn)方式中，所述初始光照強度模型如下：

37、，其中，表示圖像亮度值，l表示光照強度值，a、b為常數(shù)值；

38、所述第一校正因子的計算公式如下：

39、，其中，k表示任意標(biāo)定點對應(yīng)的第一校正因子，表示任意標(biāo)定點對應(yīng)的實際測量的光照強度值，表示采用所述初始光照強度模型計算的同一標(biāo)定點對應(yīng)的多幀視頻幀的平均光照強度值；

40、所述第二校正因子的計算公式如下：

41、，其中，表示第二校正因子，m表示標(biāo)定點的數(shù)量，表示第j個標(biāo)定點對應(yīng)的第一校正因子；

42、標(biāo)定好的光照強度模型如下：

43、，其中，表示標(biāo)定好的光照強度模型。

44、可選的，在本發(fā)明第一方面的第六種實現(xiàn)方式中，在所述計算各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)光照強度值的平均值，得到所述目標(biāo)環(huán)境對應(yīng)的光照強度值之后，還包括：

45、獲取當(dāng)前所述攝像頭的累計使用時長；

46、基于所述攝像頭對應(yīng)的預(yù)置老化模型，計算當(dāng)前所述攝像頭在所述累計使用時長對應(yīng)的響應(yīng)值；

47、基于當(dāng)前所述攝像頭在所述累計使用時長對應(yīng)的響應(yīng)值和預(yù)置補償公式，實時動態(tài)調(diào)整所述目標(biāo)環(huán)境對應(yīng)的光照強度值；

48、其中，所述老化模型為：，表示攝像頭在當(dāng)前累計使用時長t對應(yīng)的響應(yīng)值，為所述攝像頭的初始響應(yīng)值，為所述攝像頭的老化系數(shù)；

49、其中，所述補償公式為：，表示動態(tài)調(diào)整之后的光照強度值，表示基于光照強度模型計算得到的光照強度值。

50、本發(fā)明第二方面還提供一種光照強度智能調(diào)節(jié)方法，應(yīng)用于視頻智能分析，所述光照強度智能調(diào)節(jié)方法包括：

51、獲取攝像頭拍攝當(dāng)前環(huán)境輸出的視頻流；

52、采用上述任一項所述的光照強度檢測方法對所述視頻流進行檢測，輸出所述環(huán)境對應(yīng)的第一光照強度值；

53、判斷當(dāng)前所述環(huán)境對應(yīng)的第一光照強度值是否滿足進行視頻智能分析要求的第二光照強度值；

54、若不滿足，則計算所述第一光照強度值與所述第二光照強度值之間的偏差值，并基于所述偏差值，實時調(diào)整補光燈的亮度。

55、本發(fā)明第三方面還提供一種光照強度檢測裝置，所述光照強度檢測裝置包括：

56、生成模塊，用于基于攝像頭拍攝目標(biāo)環(huán)境輸出的視頻流，生成待檢測的多幀目標(biāo)視頻幀；

57、第一計算模塊，用于分別提取各所述目標(biāo)視頻幀的亮度信息，并基于各所述目標(biāo)視頻幀的亮度信息，分別計算各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)的平均亮度值；

58、轉(zhuǎn)換模塊，用于基于所述攝像頭對應(yīng)的光照強度模型，將各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)的平均亮度值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的光照強度值；

59、第二計算模塊，用于計算各所述目標(biāo)視頻幀對應(yīng)光照強度值的平均值，得到所述目標(biāo)環(huán)境對應(yīng)的光照強度值。

60、可選的，在本發(fā)明第三方面的第一種實現(xiàn)方式中，所述生成模塊具體用于：

61、獲取攝像頭拍攝目標(biāo)環(huán)境輸出的視頻流；

62、對所述視頻流進行解碼，得到對應(yīng)的第一視頻幀，并將各所述第一視頻幀存入預(yù)置視頻幀隊列；

63、基于預(yù)置抽幀頻率，對所述視頻幀隊列進行抽幀處理，得到多幀第二視頻幀；

64、分別對各所述第二視頻幀進行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的各幀目標(biāo)視頻幀，其中，所述預(yù)處理包括去噪處理、白平衡調(diào)整。

65、可選的，在本發(fā)明第三方面的第二種實現(xiàn)方式中，所述第一計算模塊具體用于：

66、基于預(yù)置灰度值計算公式，分別將各所述目標(biāo)視頻幀轉(zhuǎn)換為灰度圖；

67、分別遍歷各所述灰度圖的每個像素，讀取每個像素對應(yīng)的灰度值并作為對應(yīng)目標(biāo)視頻幀的亮度信息；

68、其中，所述灰度值計算公式如下：

69、；

70、其中，r、g?和?b?分別為目標(biāo)視頻幀中每個像素對應(yīng)的紅色、綠色、藍(lán)色三個通道的像素值，y為目標(biāo)視頻幀中每個像素對應(yīng)的灰度值。

71、可選的，在本發(fā)明第三方面的第三種實現(xiàn)方式中，所述第一計算模塊具體還用于：

72、分別獲取各所述目標(biāo)視頻幀的所有像素的灰度值，并將各所述灰度值存儲至對應(yīng)預(yù)置數(shù)組中；

73、分別從所述數(shù)組中讀取對應(yīng)目標(biāo)視頻幀的所有像素的灰度值，并采用預(yù)置平均亮度值計算公式，計算對應(yīng)目標(biāo)視頻幀的平均亮度值；

74、其中，所述平均亮度值計算公式如下：

75、；

76、其中，m、n分別表示視頻幀的像素行數(shù)與像素列數(shù)，表示視頻幀的第i行第j列像素的灰度值。

77、可選的，在本發(fā)明第三方面的第四種實現(xiàn)方式中，所述光照強度檢測裝置還包括：

78、標(biāo)定模塊，用于選擇待標(biāo)定的攝像頭型號并對應(yīng)確定待標(biāo)定的攝像頭；采用同一攝像頭在不同環(huán)境、不同光照條件下進行多次拍攝測試，其中，同一環(huán)境與同一光照條件對應(yīng)為攝像頭進行光照強度標(biāo)定的一個標(biāo)定點；分別記錄同一攝像頭在每一標(biāo)定點生成的多幀視頻幀對應(yīng)的多組圖像亮度值和實際測量的光照強度值；采用線性回歸方法分別對同一攝像頭的所有標(biāo)定點對應(yīng)的平均圖像亮度值和實際光照強度值進行擬合，得到對應(yīng)攝像頭的初始光照強度模型；基于同一標(biāo)定點對應(yīng)的多幀視頻幀的平均光照強度值和實際測量的光照強度值，計算同一攝像頭在每一標(biāo)定點對應(yīng)的第一校正因子；基于各所述第一校正因子，計算同一攝像頭的所有標(biāo)定點對應(yīng)的第二校正因子；基于所述第二校正因子對所述初始光照強度模型進行校正，得到最終光照強度模型并作為所述攝像頭型號對應(yīng)標(biāo)定好的光照強度模型；

79、其中，所述標(biāo)定模塊還用于：根據(jù)不同環(huán)境、不同光照條件，將同一攝像頭拍攝的多幀視頻幀劃分為多個區(qū)間，并分別記錄每一區(qū)間內(nèi)多視頻幀對應(yīng)的多組圖像亮度值和實際測量的光照強度值；采用線性回歸方法分別對每個區(qū)間對應(yīng)的平均圖像亮度值和實際光照強度值進行擬合，得到每一區(qū)間對應(yīng)的光照強度模型；分別對每一區(qū)間對應(yīng)的光照強度模型的數(shù)學(xué)表達式進行組合，得到對應(yīng)攝像頭的初始光照強度模型。

80、可選的，在本發(fā)明第三方面的第五種實現(xiàn)方式中，所述初始光照強度模型如下：

81、，其中，表示圖像亮度值，l表示光照強度值，a、b為常數(shù)值；

82、所述第一校正因子的計算公式如下：

83、，其中，k表示任意標(biāo)定點對應(yīng)的第一校正因子，表示任意標(biāo)定點對應(yīng)的實際測量的光照強度值，表示采用所述初始光照強度模型計算的同一標(biāo)定點對應(yīng)的多幀視頻幀的平均光照強度值；

84、所述第二校正因子的計算公式如下：

85、，其中，表示第二校正因子，m表示標(biāo)定點的數(shù)量，表示第j個標(biāo)定點對應(yīng)的第一校正因子；

86、標(biāo)定好的光照強度模型如下：

87、，其中，表示標(biāo)定好的光照強度模型。

88、可選的，在本發(fā)明第三方面的第六種實現(xiàn)方式中，所述光照強度檢測裝置還包括：

89、補償模塊，用于獲取當(dāng)前所述攝像頭的累計使用時長；基于所述攝像頭對應(yīng)的預(yù)置老化模型，計算當(dāng)前所述攝像頭在所述累計使用時長對應(yīng)的響應(yīng)值；基于當(dāng)前所述攝像頭在所述累計使用時長對應(yīng)的響應(yīng)值和預(yù)置補償公式，實時動態(tài)調(diào)整所述目標(biāo)環(huán)境對應(yīng)的光照強度值；

90、其中，所述老化模型為：，表示攝像頭在當(dāng)前累計使用時長t對應(yīng)的響應(yīng)值，為所述攝像頭的初始響應(yīng)值，為所述攝像頭的老化系數(shù)；

91、其中，所述補償公式為：，表示動態(tài)調(diào)整之后的光照強度值，表示基于光照強度模型計算得到的光照強度值。

92、本發(fā)明第四方面提供了一種計算機設(shè)備，包括：存儲器和至少一個處理器，所述存儲器中存儲有指令；所述至少一個處理器調(diào)用所述存儲器中的所述指令，以使得所述計算機設(shè)備執(zhí)行上述任一項所述的光照強度檢測方法，和/或上述所述的光照強度智能調(diào)節(jié)方法。

93、本發(fā)明提供的技術(shù)方案提出了一種通過攝像頭檢測室內(nèi)外光照強度的方法，通過攝像頭采集環(huán)境光照信息并形成視頻流，然后通過對視頻流中各視頻幀的亮度信息進行分析，間接檢測出環(huán)境中的光照強度，本發(fā)明進一步引入了光照強度模型，該光照強度模塊可以將視頻幀對應(yīng)的亮度值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的光照強度值，同時保證了光照強度的檢測精度，從而實現(xiàn)基于攝像頭進行光照強度檢測。通過攝像頭檢測室內(nèi)外光照強度，免除光電傳感器的安裝。在保證光照強度檢測精度的前提下，降低了光照強度檢測實施成本。