[repstosw 18]

Есть модуль камеры OV5640, подключенный к плате. И есть яркий светодиод с DC/DC-конвертером в режиме источника тока.  Конвертер может диммироваться через PWM от платы.

Камера может возвращать среднюю освещённость кадра.

Вопрос собственно:  возможно ли сделать динамическое освещение:  когда окружающего света  много - подсветка выключается: PWM=0%, когда совсем темно - подсветка включается на полную PWM=100%. Когда внешнее освещение  слабое - PWM варьируется динамически от 10 до 90%.

Пробовал это сделать - часто возникает осцилляция:  светодиод загорается, камера фиксирует прирост яркости, светодиод отключается, снова темно, и так по кругу.

Есть ли способ это обойти?

[mitya1698 17]

читать в сторону ПИД

[jcxz 184]

13 минут назад, repstosw сказал:

Пробовал это сделать - часто возникает осцилляция:  светодиод загорается, камера фиксирует прирост яркости, светодиод отключается, снова темно, и так по кругу.

Есть ли способ это обойти?

Так вычитайте из "камера возвращает среднюю освещённость кадра" текущий уровень ШИМ светодиода. И уже полученный результат используйте для вычисления нового уровня ШИМ. + на эту величину можно наложить фильтр (чтобы сгладить резкие изменения).
PWM_new = (CAM_out - PWM_old * K1) * K2

PS:  Также можно сделать ПИД-регулятор.

[engel65536 11]

Либо, если без ПИД, можно сделать "по-глупому". Задайте целевую освещённость и зону нечувствительности для неё. На каждом "шаге" смотрите, куда попадает текущая освещённость: в зоне нечувствительности ничего не делаем, ниже её увеличиваем ШИМ на заданный шаг, выше неё снижаем ШИМ на тот же заданный шаг. Для корректного задания ширины зоны нечувствительности и величины шага изменения ШИМ нужно будет подумать и снять какие-то экспериментальные данные. Чем лучше подберёте значения, тем лучшее быстродействие получите.

[mitya1698 17]

В 20.03.2024 в 16:22, engel65536 сказал:

Либо, если без ПИД, можно сделать "по-глупому". Задайте целевую освещённость и зону нечувствительности для неё. На каждом "шаге" смотрите, куда попадает текущая освещённость:

мне кажется это более сложным решением, чем сделать классический ПИД и подобрать параметры

[Plain 168]

1 час назад, repstosw сказал:

Камера может возвращать среднюю освещённость кадра

Синхронизируйте процесс покадрово и задавайте требуемую освещённость для следующего кадра, ну и ШИМ разумеется должна быть тоже кратна кадровой.

[mitya1698 17]

Мне думается лучше будет задрать частоту ШИМ,

Камеры обычно умеют понимать мигания на частоте сети и как-то с ними борятся, а на высокочастотный ШИМ визуально не реагируют.

Синхронизировать процесс - излишняя сложность.

[repstosw 18]

Всем спасибо за PID-регулятор!  Не знал, что есть такой.   До создания этой темы гуглил "динамическая/адаптивная подсветка/освещение" - всё не то:  там всё касается дискотечного оформления залов, но никак не то, что я искал.

Нашёл статью про PID-регулятор:

https://alexgyver.ru/lessons/pid/

 

Как я понял, фильтровать показания средней освещённости с камеры мне не нужно - относительно медленно-меняющееся значение: камера даёт 15 FPS (больше мне не требуется) - это dt=0.0667 с

 

Пока смотрю на P- коэффициент.  Остальные I,D пока задал нулевыми.

Целевое значение с камеры: 0x2C - это освещенность при нормальном дневном свете.  Пределы для ШИМ выставил 10 и 90%. avg - текущее показание камеры.

Функция с аргументами:

Quote

 PWM_Camera(computePID((float)avg,(float)0x2С,1.0,0.0,0.0,0.0667,10,90));

 

Собственно вопрос - как подобрать коэффициенты?

 

И ещё, если P-коэффициент делать большим, то выходит осцилляция - лицо человека отражает яркий свет на камеру и получается вспышки интервалом 0,3 с.  Как избежать этого ?

26 minutes ago, mitya1698 said:

Мне думается лучше будет задрать частоту ШИМ,

Использую мегагерцовый ШИМ

Изменено 20 марта пользователем repstosw

[Arlleex 131]

29 минут назад, repstosw сказал:

Собственно вопрос - как подобрать коэффициенты?

Добро пожаловать в мир теории автоматического управления

Если кратко: в Вашем случае лучше методом тыка. Это быстро.

[AlexMI 10]

Думаю тут не просто ПИД нужен, в наиболее комфортных для меня алгоритмах автоматического управления яркостью дисплеев был некий гистерезис, т.е. внешнее освещение резко увеличилось на значительную величину - яркость плавно поднялась к соответствующему уровню, чем меньше изменение тем больше задержка перед подстройкой, а при незначительных колебаниях освещения яркость вообще остаётся на прежнем уровне, а не постоянно подстраивается. Возможно тут тоже что-то подобное подойдёт.

[alexvu 5]

Не знаю, что у Вас в кадре будет, но, скорее всего, из средней освещенности ничего хорошего не получится.

Надо использовать результат более или мене интеллектуальной обработки изображения, с выбором важной части и ее проработкой. В фототехнике используются довольно сложные алгоритмы для выбора мощности вспышки. При видеозаписи авто-регулировка подсветки обычно не используется вообще, т.к. от подсветки полностью меняется картина кадра, а не просто яркость.

А если Вы собрались человека так снимать, то точечная подсветка (если это видимый свет) ему будет вообще не в кайф.

[jcxz 184]

4 часа назад, repstosw сказал:

Пока смотрю на P- коэффициент.  Остальные I,D пока задал нулевыми.

Какой же это ПИД? Это не ПИД.

4 часа назад, repstosw сказал:

И ещё, если P-коэффициент делать большим, то выходит осцилляция - лицо человека отражает яркий свет на камеру и получается вспышки интервалом 0,3 с.  Как избежать этого ?

Ну если уж решили делать ПИД, так и делайте его. Или хотя-бы ПИ-регулятор. Как раз интегральная составляющая и должна бороться с осцилляциями. Так как играет роль сглаживающего звена, задержки.

 

PS: Вообще - зря не последовали моему первому совету и сразу решили идти к ПИД. ПИД используют там, где ничего другое невозможно, так как неизвестна зависимость между управляющим воздействием и результатом. И больше нечего делать, только так. Естественно поэтому такой метод будет заведомо хуже работать, чем метод использующий известную зависимость y=f(x). ПИД - это подгонка результата с желаемому, которая естественно работает хуже прямого решения (если таковое имеется).

[Джеймс 3]

11 hours ago, repstosw said:

 

Камера может возвращать среднюю освещённость кадра.

 

А что под этим понимается?

11 hours ago, repstosw said:

Вопрос собственно:  возможно ли сделать динамическое освещение

Так а в самой камере есть автоматическая экспозиция? /это комбинация "'электронного затвора" (shutter)  и усиления/ 
Или камера всегда работает с фиксированными, задаваемыми вручную, параметрами shutter-а и усиления?

[repstosw 18]

8 hours ago, alexvu said:

А если Вы собрались человека так снимать, то точечная подсветка (если это видимый свет) ему будет вообще не в кайф.

Этот вопрос решён применением специальной рассеивающей линзы.

 

1 hour ago, Джеймс said:

А что под этим понимается?

Target image luminance average value (AVG).

 

6 hours ago, jcxz said:

PS: Вообще - зря не последовали моему первому совету и сразу решили идти к ПИД.

Попробую вашу формулу.  Есть какие-либо рекомендации по подбору или расчёту коэффициентов K1,K2 ?   Если известен диапазон ШИМ и диапазон показаний камеры.

 

1 hour ago, Джеймс said:

Так а в самой камере есть автоматическая экспозиция? /это комбинация "'электронного затвора" (shutter)  и усиления/ 
Или камера всегда работает с фиксированными, задаваемыми вручную, параметрами shutter-а и усиления?

Точно не знаю, но скорее всего есть.

Но в темноте я получаю чёрный квадрат с камеры.

[repstosw 18]

14 hours ago, jcxz said:

PWM_new = (CAM_out - PWM_old * K1) * K2

Работает с точностью наоборот: когда темно - гаснет, когда светло - горит на максимуме.

Исправил так:

PWM_new = ((CAM_max-CAM_out) - PWM_old * K1) * K2

 

Избавился от осцилляции (миганий на двух состояниях : минимум-максимум) - нужно усреднять два смежных показания камеры:

 #define constrain(x,min,max)  (((x)<(min))?(min):(((x)>(max))?(max):(x)))
  
 u8 avg;
 ov5640_read_reg(OV5640_AVG_READOUT,&avg);

 static float AVG=0.0;

 AVG+=(float)avg;
 AVG/=2.0;

 #define k1 0.05
 #define k2 1.0

 static s32 pwm=0;

 pwm=constrain(((((float)(0x30-AVG))-(((float)pwm)*k1))*k2),0,100);

 PWM_Camera(pwm);

 

Вопрос о подборе коэффициентов k1, k2 остаётся открытым

Изменено 21 марта пользователем repstosw