CN108322734A - 可视设备成像亮度的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电子技术领域，公开了一种可视设备成像亮度的测量装置及方法。其中，可视设备成像亮度的测量装置包括：与可视设备的主光轴共线的摄像设备以及处理器；处理器与摄像设备通信连接；处理器用于控制摄像设备捕捉可视设备显示的测试图像，将捕捉到的图像作为参考图像；其中，测试图像为纯白图像；处理器还用于获取参考图像各像素点的色彩亮度，根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，获取可视设备成像的真实亮度信息；其中，亮度函数为色彩亮度与真实亮度的映射关系。本发明实施例还提供了一种可视设备成像亮度的测量方法。采用本发明的实施例，能够客观地对可视设备成像的亮度进行测量，成本低，快速高效，且准确度高。

Description

可视设备成像亮度的测量装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及电子技术领域，特别涉及可视设备成像亮度的测量装置及方法。

背景技术

虚拟现实VR(VirtualReality，简称“VR”)和增强现实AR(AugmentedReality，简称“AR”)作为可视设备，其成像的基本原理是通过摄像机在用户左右两眼对应部分分别投射两个虚拟的影像，并将视野分为远近、深浅和前后三个维度，通过多源信息整合来形成3D的视觉虚拟效果。VR设备、AR设备作为依靠光学成像衍生的新兴产品，其成像的亮度会直接影响用户的体验：如果VR设备、AR设备成像亮度过低，画面感昏暗，会导致用户对图像的识别产生一定困难；如果VR设备、AR设备成像亮度过高，则会令用户产生眩晕感，也会刺激用户眼睛，使用户产生视觉疲劳。因此，可视设备成像的亮度已经成为衡量用户体验的一个重要指标。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中的亮度测量仪只能用于点测量，无法测量一个面的亮度，因而，现有技术中对于可视设备的亮度测量主要还停留在主观测试环节，即通过人眼观察主观性地判断成像的明暗，成本较高，即不客观，也不高效。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种可视设备成像亮度的测量装置及方法，能够客观地对可视设备成像的亮度进行测量，成本低，快速高效，且准确度高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种可视设备成像亮度的测量装置，包括：与可视设备的主光轴共线的摄像设备以及处理器；

处理器与摄像设备通信连接；

处理器用于控制摄像设备捕捉可视设备显示的测试图像，将捕捉到的图像作为参考图像；其中，测试图像为纯白图像；

处理器还用于获取参考图像各像素点的色彩亮度，根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，获取可视设备成像的真实亮度信息；其中，亮度函数为色彩亮度与真实亮度的映射关系。

本发明的实施方式还提供了一种可视设备成像亮度的测量方法，应用于可视设备成像亮度的测量装置，可视设备成像亮度的测量装置包括：与可视设备的主光轴共线的摄像设备以及处理器；处理器与摄像设备通信连接；

方法包括：

控制摄像设备捕捉可视设备显示的测试图像，并将捕捉到的图像作为参考图像；其中，测试图像为纯白图像；

获取参考图像各像素点的色彩亮度；

根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，获取可视设备成像的真实亮度信息；其中，亮度函数为色彩亮度与真实亮度的映射关系。

本发明实施方式相对于现有技术而言，利用与可视设备的主光轴共线的摄像设备来代替眼采集图像，利用处理器代替人脑对采集到的图像进行处理，获取可视设备成像的真实亮度信息，相当于提供了一种机械视觉测量装置，能够客观地对可视设备的成像亮度进行测量，成本低，快速高效，且准确度高。

另外，可视设备成像亮度的测量装置还包括：暗箱；可视设备以及摄像设备均容置于暗箱，从而能够确保可视设备成像亮度的测量不受外界环境光的干扰，令测量结果更加准确。

另外，可视设备成像亮度的测量装置还包括：亮度测量仪和均光板；亮度测量仪以及均光板均与处理器通信连接；处理器还用于调节均光板的亮度，并在每次调节均光板的亮度时，控制亮度测量仪获取均光板的当前真实亮度，以及控制摄像设备拍摄均光板，获取标定图像；处理器还用于获取各标定图像的色彩亮度，并根据各标定图像对应的各均光板的当前真实亮度，获取摄像设备的亮度函数。这样，可视设备成像亮度的测量装置能够直接获取摄像设备的亮度函数，智能化程度较高，应用范围较广。

另外，摄像设备包括：第一摄像头、第二摄像头以及支架；第一摄像头以及第二摄像头均固定于支架；支架设有固定部；其中，可视设备置于固定部时，第一摄像头正对于可视设备的左目镜；第二摄像头正对于可视设备的右目镜。这样，提供了摄像设备的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的灵活性。并且，可视设备安装在摄像设备的支架上，能够避免测量过程可视设备的移动，进一步地提高了测量结果的准确性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据第二实施方式中可视设备成像亮度的测量装置的结构示意图；

图2是根据第三实施方式中可视设备成像亮度的测量方法的具体流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种可视设备成像亮度的测量装置，包括：与可视设备的主光轴共线的摄像设备以及处理器，处理器与摄像设备通信连接。处理器用于控制摄像设备捕捉可视设备显示的测试图像，将捕捉到的图像作为参考图像。处理器还用于获取参考图像各像素点的色彩亮度，根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，获取可视设备成像的真实亮度信息。其中，亮度函数为色彩亮度与真实亮度的映射关系，可以由技术人员预先设置并保存在可视设备成像亮度的测量装置中。下面对本实施方式的可视设备成像亮度的测量装置的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

具体地说，测试图像为纯白图像，能够避免有色光线经过棱镜折射时产生色散现象对参考图像造成影响，为处理器根据参考图像以及摄像设备的亮度函数获取较为准确的可视设备的真实亮度信息提供了基础。更具体地说，摄像设备与可视设备的主光轴共线，令摄像设备的拍摄视角与可视设备的显示视角一致，能够令摄像设备捕捉到的可视设备显示的图像，与用户使用可视设备时用户眼睛所看到的图像一致，相当于利用摄像设备代替人眼进行信息采集。

本实施方式中，利用处理器对参考图像进行分析，根据参考图像各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，获取可视设备成像的真实亮度信息，相当于利用处理器代替人脑进行亮度评估。其中，处理器不仅能够对参考图像是否存在灰度进行判断，而且能够在参考图像存在灰度时获取图像的灰度值，实现了对可视设备的成像亮度进行客观地评估。并且，由于每个摄像设备的内部参数是不同的，根据不同的摄像设备拍摄的图像所分析出的色彩亮度也是不同的，因此处理器需要根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，来撇开摄像设备的影响，以获取可靠度较高的真实亮度信息。

与现有技术相比，本实施方式提供了一种机械视觉测量装置，能够客观地对可视设备的成像亮度进行测量，成本低，快速高效，且准确度高。

本发明的第二实施方式涉及一种可视设备成像亮度的测量装置，如图1所示。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第二实施方式中，提供了摄像设备的一种具体实现形式，增加了本发明实施方式的灵活性。

具体地说，可视设备可以为AR头盔、AR眼镜、VR头盔、VR眼镜等。摄像设备2包括：第一摄像头21、第二摄像头22以及支架23。第一摄像头21以及第二摄像头22均固定于支架23，支架23设有固定部(图未示)，可视设备1置于固定部时，第一摄像头21正对于AR设备1的左目镜，第二摄像头22正对于AR设备1的右目镜。这样，可视设备1安装在摄像设备2的支架上，能够避免测量过程可视设备1的移动，令摄像设备2与可视设备1的主光轴始终保持共线，进一步地提高了测量结果的准确性。

本实施方式中，可视设备成像亮度的测量装置还包括暗箱3，可视设备1以及摄像设备2均容置于暗箱3，从而能够确保可视设备成像亮度的测量不受外界环境光的干扰，令测量结果更加准确。

本发明的第三实施方式涉及一种可视设备成像亮度的测量装置。第三实施方式在第一实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第三实施方式中，可视设备成像亮度的测量装置还包括：亮度测量仪以及均光板，利用亮度测量仪以及均光板对摄像设备进行标定，获取摄像设备的亮度函数，智能化程度较高。

具体地说，亮度测量仪以及均光板均与处理器通信连接。处理器还用于调节均光板的亮度，并在每次调节均光板的亮度时，控制亮度测量仪获取均光板的当前真实亮度，以及控制摄像设备拍摄均光板，获取标定图像。处理器还用于获取各标定图像的色彩亮度，并根据各标定图像对应的各均光板的当前真实亮度，获取摄像设备的亮度函数。

更具体地说，处理器可以调节均光板的亮度N次，其中，N为大于0的自然数。每次调节均光板的亮度时，亮度测量仪均对均光板进行测量，获取当前真实亮度。这样，处理器能够获取N个真实亮度。并且，每次调节均光板的亮度时，摄像设备对均光板进行拍摄，获取标定图像。这样，处理器能够获取N张标定图像。处理器将在均光板同一亮度下所获取到的真实亮度与标定图像对应，获取各标定图像的色彩亮度，并根据各标定图像的色彩亮度所对应的真实亮度，获取摄像设备的亮度函数。

以下对处理器获取摄像设备的亮度函数的具体实现方式进行说明：

具体地说，处理器以色彩亮度为横坐标，以真实亮度为纵坐标建立坐标系，并在坐标系中标注出各色彩亮度以及其对应的真实亮度。这样，处理器便可以根据坐标系中标注出的各坐标点描绘色彩亮度与真实亮度的曲线图，从而获取色彩亮度与真实亮度的映射关系。其中，N的数值可以由技术人员预先设置并保存在处理器中。

与现有技术相比，本实施方式中可视设备成像亮度的测量装置能够直接获取摄像设备的亮度函数，在需要对摄像设备进行更换时(如，摄像设备损坏、摄像设备性能不满足要求时)，能够较为便捷地获取新的摄像设备的亮度函数，智能化程度较高，且应用范围较广。

本发明的第四实施方式涉及一种可视设备成像亮度的测量方法，具体流程如图2所示。本实施方式在可视设备成像亮度的测量装置的基础上进行实施，可视设备成像亮度的测量装置包括：与可视设备的主光轴共线的摄像设备以及处理器；处理器与摄像设备通信连接。以下对可视设备成像亮度的测量方法进行具体说明，步骤如下：

步骤101，控制摄像设备捕捉可视设备显示的测试图像，并将捕捉到的图像作为参考图像。

具体地说，测试图像为纯白图像，能够避免有色光线经过棱镜折射时产生色散现象对参考图像造成影响，为获取较为准确的可视设备的真实亮度信息提供了基础。

更具体地说，摄像设备与可视设备的主光轴共线，令摄像设备的拍摄视角与可视设备的显示视角一致，能够令摄像设备捕捉到的可视设备显示的图像，与用户使用可视设备时用户眼睛所看到的图像一致，相当于利用摄像设备代替人眼进行信息采集。

步骤102，获取参考图像各像素点的色彩亮度。

本实施方式中，处理器获取参考图像各像素点的色彩亮度的方式可以为：处理器获取参考图像各像素点的色彩RGB值；其中，R代表RGB图红色通道的颜色值；G代表RGB图绿色通道的颜色值，B代表RGB图蓝色通道的颜色值。处理器根据公式Y＝0.299*R+0.587*G+0.144*B，计算获取各像素点的色彩亮度Y。然而，上述举例仅为说明，本实施方式中并不对处理器获取参考图像各像素点的色彩亮度的方式做任何限定。

步骤103，根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，获取可视设备成像的真实亮度信息。

具体地说，亮度函数为色彩亮度与真实亮度的映射关系，可以由技术人员预先设置并保存在可视设备成像亮度的测量装置中。更具体地说，由于每个摄像设备的内部参数是不同的，根据不同的摄像设备拍摄的图像所分析出的色彩亮度也是不同的，因此可视设备成像亮度的测量装置需要根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，来撇开摄像设备的影响，以获取可靠度较高的真实亮度信息。

更具体地说，可视设备成像亮度的测量装置可以根据各像素点的色彩亮度以及亮度函数中色彩亮度与真实亮度的映射关系，获取各个像素点的真实亮度，并根据获取的各个像素点的真实亮度，求取真实亮度的平均值，将真实亮度的平均值作为可视设备成像的真实亮度信息。然而，上述举例仅为说明，本实施方式中并不对可视设备成像亮度的测量装置根据各像素点的色彩亮度以及摄像设备的亮度函数，获取可视设备成像的真实亮度信息的具体实现形式做任何限制，在实际操作时，处理器也可以根据各像素点的真实亮度，获取真实亮度区间，将真实亮度区间作为可视设备成像的真实亮度信息。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明的第五实施方式涉及一种可视设备成像亮度的测量方法。第五实施方式在第四实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第五实施方式中，提供了获取摄像设备的亮度函数的一种实现方式，增加了本发明实施方式的灵活性。以下进行具体说明：

本实施方式中，利用亮度测量仪以及均光板对摄像设备进行标定，获取所述摄像设备的亮度函数。具体地说，可视设备成像亮度的测量装置还包括：亮度测量仪和均光板。亮度测量仪以及均光板均与处理器通信连接。处理器还用于调节均光板的亮度，并在每次调节均光板的亮度时，控制亮度测量仪获取均光板的当前真实亮度，以及控制摄像设备拍摄均光板，获取标定图像。处理器还用于获取各标定图像的色彩亮度，并根据各标定图像对应的各均光板的当前真实亮度，获取摄像设备的亮度函数。

具体地说，处理器可以调节均光板的亮度N次，其中，N为大于0的自然数。每次调节均光板的亮度时，亮度测量仪均对均光板进行测量，获取当前真实亮度。这样，处理器能够获取N个真实亮度。并且，每次调节均光板的亮度时，摄像设备对均光板进行拍摄，获取标定图像。这样，处理器能够获取N张标定图像。处理器将在均光板同一亮度下所获取到的真实亮度与标定图像对应，获取各标定图像的色彩亮度，并根据各标定图像的色彩亮度所对应的真实亮度，获取摄像设备的亮度函数。如，处理器可以以色彩亮度为横坐标，以真实亮度为纵坐标建立坐标系，并在坐标系中标注出各色彩亮度以及其对应的真实亮度。这样，处理器便可以根据坐标系中标注出的各坐标点描绘色彩亮度与真实亮度的曲线图，从而获取色彩亮度与真实亮度的映射关系。其中，N的数值可以由技术人员预先设置并保存在处理器中。

本发明第六实施方式涉及一种可视设备成像亮度的测量方法。第六实施方式在第五实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本发明第六实施方式中，处理器还获取可视设备的相对照度，能够对可视设备屏幕显示的均匀度进行评估。

具体地说，处理器在获取参考图像各像素点的色彩亮度后，还根据色彩亮度的最大值以及最小值，获取可视设备的相对照度。如，处理器可以将色彩亮度的最小值与最大值的比值作为可视设备的相对照度，用于衡量可视设备屏幕显示的均匀度。这样，能够获取到与可视设备相关的较多的有效信息。

本实施方式中，处理器在获取参考图像各像素点的色彩RGB值后，还根据参考图像各像素点的色彩RGB值，检测参考图像的四周是否存在黑色区域。如果参考图像的四周存在黑色区域，则删除位于黑色区域内的各像素点的RGB值。

具体地说，摄像设备在捕捉可视设备显示的测试图像时，摄像设备的拍摄范围可能会略大于可视设备的显示屏。这样，摄像设备捕捉到的参考图像的边缘就会存在黑色区域，为避免黑色区域对可视设备相对照度评估的干扰，处理器删除黑色区域内各像素点的RGB值，以提高评估的准确性。

更具体地说，理论上纯黑色的RGB值为(0，0，0)，纯白色的RGB值为(255，255，255)，处理器可以根据上述参数，检测参考图像的四周是否存在黑色区域。在实际操作时，由于光路的损耗，检测参考图像四周的黑色区域可能存在一定的灰度，因而技术人员可以在处理器中预设检测区间，处理器根据检测区间检测参考图像的四周是否存在黑色区域。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可视设备成像亮度的测量装置，其特征在于，包括：与所述可视设备的主光轴共线的摄像设备以及处理器；

所述处理器与所述摄像设备通信连接；

所述处理器用于控制所述摄像设备捕捉所述可视设备显示的测试图像，将捕捉到的图像作为参考图像；其中，所述测试图像为纯白图像；

所述处理器还用于获取所述参考图像各像素点的色彩亮度，根据各像素点的色彩亮度以及所述摄像设备的亮度函数，获取所述可视设备成像的真实亮度信息；其中，所述亮度函数为色彩亮度与真实亮度的映射关系。

2.根据权利要求1所述的可视设备成像亮度的测量装置，其特征在于，还包括：暗箱；所述可视设备以及所述摄像设备均容置于所述暗箱。

3.根据权利要求1所述的可视设备成像亮度的测量装置，其特征在于，还包括：亮度测量仪和均光板；

所述亮度测量仪以及所述均光板均与所述处理器通信连接；

所述处理器还用于调节所述均光板的亮度，并在每次调节所述均光板的亮度时，控制所述亮度测量仪获取所述均光板的当前真实亮度，以及控制所述摄像设备拍摄所述均光板，获取标定图像；

所述处理器还用于获取各所述标定图像的色彩亮度，并根据各所述标定图像对应的各所述均光板的当前真实亮度，获取所述摄像设备的亮度函数。

4.根据权利要求1所述的可视设备成像亮度的测量装置，其特征在于，所述摄像设备包括：第一摄像头、第二摄像头以及支架；

所述第一摄像头以及所述第二摄像头均固定于所述支架；

所述支架设有固定部；

其中，所述可视设备置于所述固定部时，所述第一摄像头正对于所述可视设备的左目镜；所述第二摄像头正对于所述可视设备的右目镜。

5.一种可视设备成像亮度的测量方法，其特征在于，应用于可视设备成像亮度的测量装置，所述可视设备成像亮度的测量装置包括：与所述可视设备的主光轴共线的摄像设备以及处理器；所述处理器与所述摄像设备通信连接；

所述方法包括：

控制所述摄像设备捕捉所述可视设备显示的测试图像，并将捕捉到的图像作为参考图像；其中，所述测试图像为纯白图像；

获取所述参考图像各像素点的色彩亮度；

根据各像素点的色彩亮度以及所述摄像设备的亮度函数，获取所述可视设备成像的真实亮度信息；其中，所述亮度函数为色彩亮度与真实亮度的映射关系。

6.根据权利要求5所述的可视设备成像亮度的测量方法，其特征在于，所述根据各像素点的色彩亮度以及所述摄像设备的亮度函数，获取所述可视设备成像的真实亮度信息，具体包括：

根据各像素点的色彩亮度以及所述摄像设备的亮度函数，获取各像素点的真实亮度；

根据各像素点的真实亮度，获取真实亮度区间；

将所述真实亮度区间作为所述可视设备成像的真实亮度信息。

7.根据权利要求5所述的可视设备成像亮度的测量方法，其特征在于，所述获取所述参考图像各像素点的色彩亮度后，还包括：

根据所述色彩亮度的最大值以及最小值，获取所述可视设备的相对照度。

8.根据权利要求5所述的可视设备成像亮度的测量方法，其特征在于，所述获取所述参考图像各像素点的色彩亮度，具体包括：

获取所述参考图像各像素点的色彩RGB值；其中，R代表RGB图红色通道的颜色值；G代表RGB图绿色通道的颜色值，B代表RGB图蓝色通道的颜色值；

根据公式Y＝0.299*R+0.587*G+0.144*B，计算获取各像素点的色彩亮度Y。

9.根据权利要求8所述的可视设备成像亮度的测量方法，其特征在于，所述获取所述参考图像各像素点的色彩RGB值后，还包括：

根据所述参考图像各像素点的色彩RGB值，检测所述参考图像的四周是否存在黑色区域；

如果所述参考图像的四周存在黑色区域，则删除位于所述黑色区域内的各像素点的RGB值。

10.根据权利要求5所述的可视设备成像亮度的测量方法，其特征在于，所述控制所述摄像设备捕捉所述可视设备显示的测试图像，并将捕捉到的图像作为参考图像前，还包括：

利用亮度测量仪以及均光板对所述摄像设备进行标定，获取所述摄像设备的亮度函数。