【《嵌入式光源控制系统试验探究案例》2400字】

嵌入式光源控制系统试验探究案例目录TOC\o"1-3"\h\u6044嵌入式光源控制系统试验探究案例 1160281.1试验环境搭建 1114271.2相机曝光时间对图像的影响试验 2155301.3光源强度对图像的影响试验 2134931.4光源均匀性对图像的影响试验 4在完成对光源控制系统总体设计之后，为验证本课题所设计的控制系统具有可实施性和有效性，需要对光源控制系统进行测试。本章通过对不同被测物在不同光照环境下进行测试，在测试的同时对所获取的图像进行相关的研究。1.1试验环境搭建本文设计的实验平台包括电源、单片机、计算机和LED光源。在系统试验测试前，先要对电源供电部分进行检查，通过单独调试保证电源正常输出。然后检查单片机模块，系统能够运行正常。最后接好通信以及光源部分。检查电路是否有虚焊、短路情况。检查正常后，将软硬件模块和光源连接安装好，完成实验平台的搭建。为了保证实验效果的真实性，搭建测试环境进行检测，选择在实验室无其他环境光干扰的情况下进行。通过DS18B20温度检测和BH1750光照检测。LED调光控制由控制模块、执行模块和光照度信息反馈模块组成。如图5-1所示，单片机发出响应实现控制作用，温度、照度检测信息后反馈给单片机，单片机对这些信息作出处理，输出控制信号给执行模块实现对LED光源的控制。图5-1LED控制流程图自适应LED控制系统，是通过将所采集到的照度等反馈信息进行统计分析，设定参照数据的范围。判断是否在设定范围内。若在范围之内，则不做任何改变，若不在范围之内，大于其值时，控制降低LED光照亮度，小于时，则增大。使得光源的光通量、光强等始终维持在一个适合图像进行采集时的值，实现自适应调节LED光源的亮度。1.2相机曝光时间对图像的影响试验基于嵌入式设计的自适应光源控制系统硬件平台，要验证其功能的正常工作，首先要对设计的相机进行试验，根据第4.1节对所选工业相机的设计，光源要保证相机采集图像时的清晰和稳定。从第三章中可知，CCD相机的曝光时间范围是万分之二毫秒到一万毫秒，每秒钟可取15帧图像，足够设备对采集速度的要求。曝光时间支持自动和手动，在计算机上通过SDK软件对其进行设置。此时采集到的图像如图5-2所示。（a）曝光时间过长（b）曝光时间正常图5-2曝光时间不同采集到的图像如图5-2所示，此处选择棉麻的材料，便于前后图像对比。a图表示曝光时间长，采集的图像纹理特征不清，亮度很高；b图是SDK相机软件自动修正曝光时间后采集的图像，相比而言，纹理特征清晰。通过变换不同的被测物，实验发现，相机曝光时间自动调节，综合情况下，采集到的图像特征呈现效果基本满足要求。1.3光源强度对图像的影响试验工业相机在取像之后，一般会对图像做出相应的处理，提取出图像的有关信息。在本文中，为了验证光源前后调光的质量，光照检测部分对光源的光通量和光照进行监测，需要提取光源照射下图像中包含的各种相关信息，如图5-3所示。图5-3图像处理流程图像在经过以上几种处理流程之后，图像所携带的基本信息被提取出来。结合各个处理的特征，对图像进行灰度化处理后，所包含的信息特征最多，故设定图像特征的灰度化后的灰度值，作为系统设定的参考判断依据。实现LED自适应调光。如图5-4和5-5所示。不同强度光源照射下，采集同一幅图像，从图中可以得出处理前后对比效果明显，图像进行灰度处理之后的效果基本满足设定的要求，这说明光源调节的质量较稳定。可以显著的呈现对比特征。（a）光通量低（b）光通量高图5-4不同光源亮度下的图像（a）光通量低的灰度图（b）光通量高的灰度图图5-5不同光源亮度下的灰度图像以图像灰度特征信息和光源的光通量、照度作为参考判断依据，能够很好地体现调光实验的效果。在进行调光试验之前，需要对其光源质量的好坏进行衡量。一般是通过对比度、亮度、鲁棒性这三方面。对比度，被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度；亮度，指单位投影面上的发光强度，表示色彩的明暗；鲁棒性，是一种测试光源质量的方法，好的光源需要在实际工作中能够对部件的位置变化不敏感。1.4光源均匀性对图像的影响试验本文是通过光照和温度检测模块对光源当下的状态信息进行检测，然后将状态信息反馈给单片机，单片机依据设定的程序来控制改变占空比，首先在软件中对其进行仿真，是否能够输出相应的波形图。然后通过示波器检测光源控制PWM调光时的波形图。实现光源的自适应调光。为了体现出光源前后亮度调节照明效果，需要对应光照下的波形进行检测，同时进行取像，将前后采集到的图像进行分析对比，同时进行对应光照条件下的取像。保持取像相对位置距离是固定的，这样有利于降低实验误差。实验时，相机镜头的工作距离保持不变，这样采集到的图片位置是一致的。其他条件不变，仅光照强度被改变。从下图中能清晰地看到视场中光照强度改变引起的图像变化。（a）调光前图像（b）调光后图像图5-6不同光照条件下的采集图像从图5-6中可以得出，所用被测物体为蓝色的纺织布匹，通过实验采集图像，改变光照前后的呈现效果亮度在同一被测物的相同状态下有着明显的提升。（a）调光前图像（b）调光后图像（c）调光前图像（d）调光后图像图5-7纯色布匹的采集图像从图5-7中，实验结果表明，调光之后的布匹纹理特征有了一定的提升，证明了光源控制调光的有效性。考虑到检验布匹时可能存在不同种类的质量问题，进行相应图像的采集。如图5-8所示。（b）（c）（d）（e）（f）（h）（k）图5-8不同种类布匹的采集图像从图5-8中，对不同类型材料的布匹在光源调光下，所获取的图像中对应的质量问题均呈现出良好的显现效果，提高了光源控制的有效效率。通过光照传感器实时检测光照值变化，以一定时间间隔作为唯一变量，保持其他相关的变量一致，显示光照强度在三十分