CN108495422B - 一种依据场景自动控制红外灯电流的方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种依据场景自动控制红外灯电流的方法及电路,包括可通过I2C写入寄存器以控制输出电流大小的微控芯片以及主芯片，包括以下步骤：使主芯片通过GPIO与微控芯片电路接通或断开，并通过I2C接口写入不同寄存器值调整输出电流脉宽，动态控制红外灯电流大小，进而控制红外灯亮度和功率。本发明在使用的过程中能动态调整红外灯电流大小，动态适应更多应用场景，节省电源功率，使设备快速获取理想虹膜图片，降低平均能耗。
Description
技术领域
本发明涉及红外灯电流的控制技术领域，尤其涉及一种依据场景自动控制红外灯电流的方法及电路。
背景技术
虹膜识别是目前生物识别领域中特征点最多，唯一性最高的生物识别技术，正越来越多的应用于移动电子设备上用于个体的身份识别和认证。实验表明人眼的虹膜区域在红外波段光线下细节显现更明显，同时也为了解决不同光线条件下的虹膜识别设备的使用，需要在设备设计中添加红外灯用于红外补光，移动设备由于受到机体厚度，空间尺寸等影响，只能选择单点发热量大，功率强的红外灯灯珠，容易使设备产生局部发热量大，散热不足等问题，影响红外灯的寿命和设备的稳定性，且现有技术中红外灯电流一旦确定无法更改，功率恒定，只能按照理想工作距离设定电流，造成近距离反射率过强而过曝，远距离亮度不足而过暗。
发明内容
本发明的目的是依据环境变化自动动态调节红外灯电流，获取理想输入图像，加快虹膜识别算法处理速度，同时避免固定电流时近距离过曝，远距离过暗以及恒定功率情况下获取理想图像速度慢，平均功率高导致散热量大等问题。而提出的一种依据场景自动控制红外灯电流的方法及电路。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种依据场景自动控制红外灯电流的方法，包括可通过I2C写入寄存器以控制输出电流大小的微控芯片以及主芯片，其特征在于，包括以下步骤：
A1：使主芯片通过GPIO与微控芯片电路接通或断开，并通过I2C接口调制电流脉宽，动态控制红外灯电流大小，进而控制红外灯亮度和功率。
具体的：在针对A1的实施过程中，具体步骤为：
S1:根据硬件电路设计中的最大电流，设定多档电流脉宽；
S2:测定各档脉宽电流条件下不同电流大小对图像曝光平衡参数的影响，计算曝光平衡式；
S3:根据图像场景反馈动态调节红外灯电流大小。
具体的：步骤S2的曝光平衡等式为：AV+TV=SV+LV
AV为 电流脉宽对应恒定参数的对数；
TV 为曝光时间对应恒定参数的对数；
SV 为增益大小对应恒定参数的对数；
LV为 反馈亮度对应恒定参数的对数。
具体的：在计算电流大小各档脉宽电流对平衡等式的影响时，设定TV,SV恒定，理想光源下，测定各档AV变化时，亮度值LV的对应变化，按照各档理想光源LV值，调整AV参数直至所有理想光源情况下等式误差最小，即可获得各档脉宽电流下AV参数，等式平衡确立。
具体的：步骤A1的具体操作步骤为：
B1：主控芯片通过“GPIO_FLASH_EN”选择接通或关闭微控芯片；
B2:通过“FLASH_EN_SYNC”同步提供微控芯片时钟；
B3:通过“GPIO_FLASH_SEL”选择微控芯片控制电路通道；
B4:通过I2C接口“SCL3”和“SDA3”控制选通通道电流大小；
另一方面，本发明实施例还提供了一种依据场景自动控制红外灯电流的电路，包括可通过I2C写入寄存器以控制输出电流大小的微控芯片以及主芯片，主芯片的GPIO管脚连接于微控制芯片的CMPCLK管脚，主芯片的STROBE管脚连接于微控制芯片的CMDAT0管脚，主芯片的EN管脚连接于微控制芯片的CMDAT1管脚；主芯片的SCL管脚连接于微控制芯片的SCL管脚，主芯片的SDA管脚连接于微控制芯片的SDA管脚。
具体的：所述电路还包括电阻R2311和电阻R2312,所述电阻R2311一端连接于主芯片的STROBE管脚，另一端接地；所述电阻R2312一端连接于主芯片的EN管脚，另一端接地。
具体的：主芯片的LED2管脚连接LED灯的阳极，所述LED灯的阴极接地。
具体的：主芯片的LED1管脚连接有用于补偿曝光亮度的IR_LED。
具体的：主芯片的SW管脚连接电感L2301的一端，所述电感L2301的另一端连接于电源VBAT，所述电路还包括一端连接于VBAT且另一端接地的电容C2333和电容C2322；主芯片的VOUT管脚连接电容C2332，所述电容C2332的另一端接地。
本发明提出的一种依据场景自动控制红外灯电流的方法及电路，有益效果在于：本方案在使用的过程中能动态调整红外灯电流大小，动态适应更多应用场景，节省电源功率，使设备快速获取理想虹膜图片，降低平均能耗。
附图说明
图1为本发明提出的一种依据场景自动控制红外灯电流的电路的主芯片的示意图；
图2为本发明提出的一种依据场景自动控制红外灯电流的电路的电路图；
图3为本发明提出的一种依据场景自动控制红外灯电流的电路的电路图中电气元件的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-3，一种依据场景自动控制红外灯电流的方法，包括可通过I2C写入寄存器以控制输出电流大小的微控芯片以及主芯片，主控芯片通过“GPIO_FLASH_EN”选择接通或关闭微控芯片，通过“FLASH_EN_SYNC”同步提供微控芯片时钟，通过“GPIO_FLASH_SEL”选择微控芯片控制电路通道，通过I2C接口“SCL3”和“SDA3”控制选通通道电流大小。使主芯片通过GPIO与微控芯片电路接通或断开，并通过I2C接口写入不同寄存器值调制电流脉宽，动态控制红外灯电流大小，进而控制红外灯亮度和功率。
根据硬件电路设计中的最大电流，设定多档电流脉宽，测定各档脉宽电流条件下不同电流大小对图像曝光平衡参数的影响，计算曝光平衡式，根据图像场景反馈动态调节红外灯电流大小。
曝光平衡等式为：AV+TV=SV+LV
AV 为电流脉宽对应恒定参数的对数；
TV 为曝光时间对应恒定参数的对数；
SV 为增益大小对应恒定参数的对数；
LV 为反馈亮度对应恒定参数的对数；
在计算电流大小各档脉宽电流对平衡等式的影响时，设定TV,SV恒定，理想光源下，测定各档AV变化时，亮度值LV的对应变化，按照各档理想光源LV值，调整AV参数直至所有理想光源情况下等式误差最小，即可获得各档脉宽电流下AV参数，等式平衡确立。
综上所述：主控芯片通过“GPIO_FLASH_EN”选择接通或关闭微控芯片，通过“GPIO_FLASH_SEL”选择微控芯片控制红外灯通路，通过I2C接口写入不同寄存器值控制更改选通的红外灯电流大小。实验室预先分档10级亮度变化，测定每级电流亮度情况下对自动曝光算法平衡式的影响，确定曝光平衡式参数，实际场景中，根据自动曝光亮度反馈，动态调整红外灯电流大小，动态适应更多应用场景，节省电源功率，使设备快速获取理想虹膜图片，降低平均能耗。
另一方面，本发明实施例还提供了一种依据场景自动控制红外灯电流的电路，包括可通过I2C写入寄存器以控制输出电流大小的微控芯片以及主芯片，主芯片的GPIO管脚连接于微控制芯片的CMPCLK管脚，主芯片的STROBE管脚连接于微控制芯片的CMDAT0管脚，主芯片的EN管脚连接于微控制芯片的CMDAT1管脚；主芯片的SCL管脚连接于微控制芯片的SCL管脚，主芯片的SDA管脚连接于微控制芯片的SDA管脚。所述电路还包括电阻R2311和电阻R2312,所述电阻R2311一端连接于主芯片的STROBE管脚，另一端接地；所述电阻R2312一端连接于主芯片的EN管脚，另一端接地。主芯片的LED2管脚连接LED灯的阳极，所述LED灯的阴极接地。主芯片的LED1管脚连接有用于补偿曝光亮度的IR_LED。主芯片的SW管脚连接电感L2301的一端，所述电感L2301的另一端连接于电源VBAT，所述电路还包括一端连接于VBAT且另一端接地的电容C2333和电容C2322；主芯片的VOUT管脚连接电容C2332，所述电容C2332的另一端接地。
本方案在使用的过程中能动态调整红外灯电流大小，动态适应更多应用场景，节省电源功率，使设备快速获取理想虹膜图片，降低平均能耗。
综上所述：主控芯片通过“GPIO_FLASH_EN”选择接通或关闭微控芯片，通过“GPIO_FLASH_SEL”选择微控芯片控制红外灯通路，通过I2C接口写入不同寄存器值控制更改选通的红外灯电流大小。实验室预先分档10级亮度变化，测定每级电流亮度情况下对自动曝光算法平衡式的影响，确定曝光平衡式参数，实际场景中，根据自动曝光亮度反馈，动态调整红外灯电流大小，动态适应更多应用场景，节省电源功率，使设备快速获取理想虹膜图片，降低平均能耗。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种依据场景自动控制红外灯电流的方法，包括可通过I2C写入寄存器以控制输出电流大小的微控芯片以及主芯片，其特征在于，包括以下步骤：
A1：使主芯片通过GPIO与微控芯片电路接通或断开，并通过I2C接口写入不同寄存器值调整输出电流脉宽，动态控制红外灯电流大小，进而控制红外灯亮度和功率；
在针对A1的实施过程中，具体步骤为：
S1:根据硬件电路设计中的最大电流和频率，设定多档电流脉宽；
S2:测定各档电流脉宽条件下不同电流大小对图像曝光平衡参数的影响，计算曝光平衡式；
S3:根据图像场景反馈动态调节红外灯电流大小。
2.根据权利要求1所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的方法，其特征在于，步骤S2的曝光平衡等式为：AV+TV＝SV+LV；
AV为电流脉宽对应恒定参数的对数；
TV为曝光时间对应恒定参数的对数；
SV为增益大小对应恒定参数的对数；
LV为反馈亮度对应恒定参数的对数。
3.根据权利要求2所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的方法，其特征，在计算电流大小各档电流脉宽对平衡等式的影响时，设定TV,SV恒定，理想光源下，测定各档AV变化时，亮度值LV的对应变化，按照各档理想光源LV值，调整AV参数直至所有理想光源情况下等式误差最小，即可获得各档电流脉宽下AV参数，等式平衡确立。
4.根据权利要求1所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的方法，其特征在于，步骤A1的具体操作步骤为：
B1：主控芯片通过“GPIO_FLASH_EN”选择接通或关闭微控芯片；
B2:通过“FLASH_EN_SYNC”同步提供微控芯片时钟；
B3:通过“GPIO_FLASH_SEL”选择微控芯片控制电路通道；
B4:通过I2C接口“SCL3”和“SDA3”控制选通通道电流大小。
5.一种依据场景自动控制红外灯电流的电路，采用权利要求1～4任意一项所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的方法，其特征在于：包括可通过I2C写入寄存器以控制输出电流大小的微控芯片以及主芯片，主芯片的GPIO管脚连接于微控制芯片的CMPCLK管脚，主芯片的STROBE管脚连接于微控制芯片的CMDAT0管脚，主芯片的EN管脚连接于微控制芯片的CMDAT1管脚；主芯片的SCL管脚连接于微控制芯片的SCL管脚，主芯片的SDA管脚连接于微控制芯片的SDA管脚。
6.根据权利要求5所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的电路，其特征在于：所述电路还包括电阻R2311和电阻R2312,所述电阻R2311一端连接于主芯片的STROBE管脚，另一端接地；所述电阻R2312一端连接于主芯片的EN管脚，另一端接地。
7.根据权利要求5所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的电路，其特征在于：主芯片的LED2管脚连接LED灯的阳极，所述LED灯的阴极接地。
8.根据权利要求5所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的电路，其特征在于：主芯片的LED1管脚连接有用于补偿曝光亮度的IR_LED。
9.根据权利要求5所述的一种依据场景自动控制红外灯电流的电路，其特征在于：主芯片的SW管脚连接电感L2301的一端，所述电感L2301的另一端连接于电源VBAT，所述电路还包括一端连接于VBAT且另一端接地的电容C2333和电容C2322；主芯片的VOUT管脚连接电容C2332，所述电容C2332的另一端接地。
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