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光照强度检测方法、光照强度智能调节方法及相关设备与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-01-09 23:32

本发明涉及智能建筑，尤其涉及一种光照强度检测方法、光照强度智能调节及相关设备。

背景技术：

1、光照强度是指单位面积上所接受可见光的能量，用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。在照明工程中，光照强度通常用来衡量照度源的亮度。光照强度检测在建筑设计、节能控制、农业生产和环境监测等多个领域中具有重要的应用，比如照明设备的亮度调节。传统的光照强度检测通常依赖于光电传感器，这种方法虽然精度高，但需要安装维护，因此实施成本较高且需要专门的硬件安装。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种光照强度检测方法、光照强度智能调节方法及相关设备，旨在解决在保证光照强度检测精度的前提下，如何降低光照强度检测实施成本的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种光照强度检测方法，所述光照强度检测方法包括：

3、基于摄像头拍摄目标环境输出的视频流，生成待检测的多帧目标视频帧；

4、分别提取各所述目标视频帧的亮度信息，并基于各所述目标视频帧的亮度信息，分别计算各所述目标视频帧对应的平均亮度值；

5、基于所述摄像头对应的光照强度模型，将各所述目标视频帧对应的平均亮度值转换为对应的光照强度值；

6、计算各所述目标视频帧对应光照强度值的平均值，得到所述目标环境对应的光照强度值。

7、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述基于摄像头拍摄目标环境输出的视频流，生成待检测的多帧目标视频帧包括：

8、获取摄像头拍摄目标环境输出的视频流；

9、对所述视频流进行解码，得到对应的第一视频帧，并将各所述第一视频帧存入预置视频帧队列；

10、基于预置抽帧频率，对所述视频帧队列进行抽帧处理，得到多帧第二视频帧；

11、分别对各所述第二视频帧进行预处理，得到预处理后的各帧目标视频帧，其中，所述预处理包括去噪处理、白平衡调整。

12、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述分别提取各所述目标视频帧的亮度信息包括：

13、基于预置灰度值计算公式，分别将各所述目标视频帧转换为灰度图；

14、分别遍历各所述灰度图的每个像素，读取每个像素对应的灰度值并作为对应目标视频帧的亮度信息；

15、其中，所述灰度值计算公式如下：

16、；

17、其中，r、g 和 b 分别为目标视频帧中每个像素对应的红色、绿色、蓝色三个通道的像素值，y为目标视频帧中每个像素对应的灰度值。

18、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述基于各所述目标视频帧的亮度信息，分别计算各所述目标视频帧对应的平均亮度值包括：

19、分别获取各所述目标视频帧的所有像素的灰度值，并将各所述灰度值存储至对应预置数组中；

20、分别从所述数组中读取对应目标视频帧的所有像素的灰度值，并采用预置平均亮度值计算公式，计算对应目标视频帧的平均亮度值；

21、其中，所述平均亮度值计算公式如下：

22、；

23、其中，m、n分别表示视频帧的像素行数与像素列数，表示视频帧的第i行第j列像素的灰度值。

24、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述摄像头对应的光照强度模型采用的标定方法包括：

25、选择待标定的摄像头型号并对应确定待标定的摄像头；

26、采用同一摄像头在不同环境、不同光照条件下进行多次拍摄测试，其中，同一环境与同一光照条件对应为摄像头进行光照强度标定的一个标定点；

27、分别记录同一摄像头在每一标定点生成的多帧视频帧对应的多组图像亮度值和实际测量的光照强度值；

28、采用线性回归方法分别对同一摄像头的所有标定点对应的平均图像亮度值和实际光照强度值进行拟合，得到对应摄像头的初始光照强度模型；

29、基于同一标定点对应的多帧视频帧的平均光照强度值和实际测量的光照强度值，计算同一摄像头在每一标定点对应的第一校正因子；

30、基于各所述第一校正因子，计算同一摄像头的所有标定点对应的第二校正因子；

31、基于所述第二校正因子对所述初始光照强度模型进行校正，得到最终光照强度模型并作为所述摄像头型号对应标定好的光照强度模型；

32、其中，所述采用线性回归方法分别对同一摄像头的所有标定点对应的平均图像亮度值和实际光照强度值进行拟合，得到对应摄像头的初始光照强度模型包括：

33、根据不同环境、不同光照条件，将同一摄像头拍摄的多帧视频帧划分为多个区间，并分别记录每一区间内多视频帧对应的多组图像亮度值和实际测量的光照强度值；

34、采用线性回归方法分别对每个区间对应的平均图像亮度值和实际光照强度值进行拟合，得到每一区间对应的光照强度模型；

35、分别对每一区间对应的光照强度模型的数学表达式进行组合，得到对应摄像头的初始光照强度模型。

36、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述初始光照强度模型如下：

37、，其中，表示图像亮度值，l表示光照强度值，a、b为常数值；

38、所述第一校正因子的计算公式如下：

39、，其中，k表示任意标定点对应的第一校正因子，表示任意标定点对应的实际测量的光照强度值，表示采用所述初始光照强度模型计算的同一标定点对应的多帧视频帧的平均光照强度值；

40、所述第二校正因子的计算公式如下：

41、，其中，表示第二校正因子，m表示标定点的数量，表示第j个标定点对应的第一校正因子；

42、标定好的光照强度模型如下：

43、，其中，表示标定好的光照强度模型。

44、可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，在所述计算各所述目标视频帧对应光照强度值的平均值，得到所述目标环境对应的光照强度值之后，还包括：

45、获取当前所述摄像头的累计使用时长；

46、基于所述摄像头对应的预置老化模型，计算当前所述摄像头在所述累计使用时长对应的响应值；

47、基于当前所述摄像头在所述累计使用时长对应的响应值和预置补偿公式，实时动态调整所述目标环境对应的光照强度值；

48、其中，所述老化模型为：，表示摄像头在当前累计使用时长t对应的响应值，为所述摄像头的初始响应值，为所述摄像头的老化系数；

49、其中，所述补偿公式为：，表示动态调整之后的光照强度值，表示基于光照强度模型计算得到的光照强度值。

50、本发明第二方面还提供一种光照强度智能调节方法，应用于视频智能分析，所述光照强度智能调节方法包括：

51、获取摄像头拍摄当前环境输出的视频流；

52、采用上述任一项所述的光照强度检测方法对所述视频流进行检测，输出所述环境对应的第一光照强度值；

53、判断当前所述环境对应的第一光照强度值是否满足进行视频智能分析要求的第二光照强度值；

54、若不满足，则计算所述第一光照强度值与所述第二光照强度值之间的偏差值，并基于所述偏差值，实时调整补光灯的亮度。

55、本发明第三方面还提供一种光照强度检测装置，所述光照强度检测装置包括：

56、生成模块，用于基于摄像头拍摄目标环境输出的视频流，生成待检测的多帧目标视频帧；

57、第一计算模块，用于分别提取各所述目标视频帧的亮度信息，并基于各所述目标视频帧的亮度信息，分别计算各所述目标视频帧对应的平均亮度值；

58、转换模块，用于基于所述摄像头对应的光照强度模型，将各所述目标视频帧对应的平均亮度值转换为对应的光照强度值；

59、第二计算模块，用于计算各所述目标视频帧对应光照强度值的平均值，得到所述目标环境对应的光照强度值。

60、可选的，在本发明第三方面的第一种实现方式中，所述生成模块具体用于：

61、获取摄像头拍摄目标环境输出的视频流；

62、对所述视频流进行解码，得到对应的第一视频帧，并将各所述第一视频帧存入预置视频帧队列；

63、基于预置抽帧频率，对所述视频帧队列进行抽帧处理，得到多帧第二视频帧；

64、分别对各所述第二视频帧进行预处理，得到预处理后的各帧目标视频帧，其中，所述预处理包括去噪处理、白平衡调整。

65、可选的，在本发明第三方面的第二种实现方式中，所述第一计算模块具体用于：

66、基于预置灰度值计算公式，分别将各所述目标视频帧转换为灰度图；

67、分别遍历各所述灰度图的每个像素，读取每个像素对应的灰度值并作为对应目标视频帧的亮度信息；

68、其中，所述灰度值计算公式如下：

69、；

70、其中，r、g 和 b 分别为目标视频帧中每个像素对应的红色、绿色、蓝色三个通道的像素值，y为目标视频帧中每个像素对应的灰度值。

71、可选的，在本发明第三方面的第三种实现方式中，所述第一计算模块具体还用于：

72、分别获取各所述目标视频帧的所有像素的灰度值，并将各所述灰度值存储至对应预置数组中；

73、分别从所述数组中读取对应目标视频帧的所有像素的灰度值，并采用预置平均亮度值计算公式，计算对应目标视频帧的平均亮度值；

74、其中，所述平均亮度值计算公式如下：

75、；

76、其中，m、n分别表示视频帧的像素行数与像素列数，表示视频帧的第i行第j列像素的灰度值。

77、可选的，在本发明第三方面的第四种实现方式中，所述光照强度检测装置还包括：

78、标定模块，用于选择待标定的摄像头型号并对应确定待标定的摄像头；采用同一摄像头在不同环境、不同光照条件下进行多次拍摄测试，其中，同一环境与同一光照条件对应为摄像头进行光照强度标定的一个标定点；分别记录同一摄像头在每一标定点生成的多帧视频帧对应的多组图像亮度值和实际测量的光照强度值；采用线性回归方法分别对同一摄像头的所有标定点对应的平均图像亮度值和实际光照强度值进行拟合，得到对应摄像头的初始光照强度模型；基于同一标定点对应的多帧视频帧的平均光照强度值和实际测量的光照强度值，计算同一摄像头在每一标定点对应的第一校正因子；基于各所述第一校正因子，计算同一摄像头的所有标定点对应的第二校正因子；基于所述第二校正因子对所述初始光照强度模型进行校正，得到最终光照强度模型并作为所述摄像头型号对应标定好的光照强度模型；

79、其中，所述标定模块还用于：根据不同环境、不同光照条件，将同一摄像头拍摄的多帧视频帧划分为多个区间，并分别记录每一区间内多视频帧对应的多组图像亮度值和实际测量的光照强度值；采用线性回归方法分别对每个区间对应的平均图像亮度值和实际光照强度值进行拟合，得到每一区间对应的光照强度模型；分别对每一区间对应的光照强度模型的数学表达式进行组合，得到对应摄像头的初始光照强度模型。

80、可选的，在本发明第三方面的第五种实现方式中，所述初始光照强度模型如下：

81、，其中，表示图像亮度值，l表示光照强度值，a、b为常数值；

82、所述第一校正因子的计算公式如下：

83、，其中，k表示任意标定点对应的第一校正因子，表示任意标定点对应的实际测量的光照强度值，表示采用所述初始光照强度模型计算的同一标定点对应的多帧视频帧的平均光照强度值；

84、所述第二校正因子的计算公式如下：

85、，其中，表示第二校正因子，m表示标定点的数量，表示第j个标定点对应的第一校正因子；

86、标定好的光照强度模型如下：

87、，其中，表示标定好的光照强度模型。

88、可选的，在本发明第三方面的第六种实现方式中，所述光照强度检测装置还包括：

89、补偿模块，用于获取当前所述摄像头的累计使用时长；基于所述摄像头对应的预置老化模型，计算当前所述摄像头在所述累计使用时长对应的响应值；基于当前所述摄像头在所述累计使用时长对应的响应值和预置补偿公式，实时动态调整所述目标环境对应的光照强度值；

90、其中，所述老化模型为：，表示摄像头在当前累计使用时长t对应的响应值，为所述摄像头的初始响应值，为所述摄像头的老化系数；

91、其中，所述补偿公式为：，表示动态调整之后的光照强度值，表示基于光照强度模型计算得到的光照强度值。

92、本发明第四方面提供了一种计算机设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述计算机设备执行上述任一项所述的光照强度检测方法，和/或上述所述的光照强度智能调节方法。

93、本发明提供的技术方案提出了一种通过摄像头检测室内外光照强度的方法，通过摄像头采集环境光照信息并形成视频流，然后通过对视频流中各视频帧的亮度信息进行分析，间接检测出环境中的光照强度，本发明进一步引入了光照强度模型，该光照强度模块可以将视频帧对应的亮度值转换为对应的光照强度值，同时保证了光照强度的检测精度，从而实现基于摄像头进行光照强度检测。通过摄像头检测室内外光照强度，免除光电传感器的安装。在保证光照强度检测精度的前提下，降低了光照强度检测实施成本。