一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法及装置，方法包括：获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧或两帧以上图像，计算所述每帧图像的曝光评估值，设定所述每帧图像的目标灰度值，并计算不同的目标灰度值之间的差值，根据所述不同的目标灰度值之间的差值确定合成后图像可扩展的动态范围，根据所述每帧图像的曝光评估值与目标灰度值比较，确定曝光参数调整项和调整方向，并且计算动态调节步长，按照所述曝光参数调整项和调整方向，动态调节步长以及预设的调节速度对所述每帧图像的曝光参数进行调整，以使调整后的曝光评估值与其对应的目标灰度值相等，进而为扩展相应动态范围提供可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及相机自动曝光
，尤其涉及一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法及装置。
技术介绍
自动曝光调整控制是指以人的视觉主观感觉为依据，通过控制曝光量使图像亮度最优化的过程。自动曝光算法是现代相机和摄像机的基本功能之一。当感光器件，例如相机的成像芯片，在获得正确的曝光后，才能获得高质量的图像，进一步地才能对该图像做出后续处理。曝光量是指从景物到达相机的光通量的大小。曝光量的大小由相机的光圈大小、快门速度(曝光时间)、增益共同决定。光圈利用进光孔控制曝光时到达感光芯片上的光线照度强弱，快门速度(曝光时间)利用开启时间的长短控制进光时间，增益是指元器件的感光度，感光度越强，图像的亮度也就越大。对于感光器件，动态范围(英文：Dynamic Range，缩写DR)表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富。对于现代相机和摄像机来说，其动态范围越大，它能同时记录的暗部细节和两部细节越丰富。由于相机成像芯片的固有感光能力有限，所拍摄场景的动态范围也是有限的，例如对亮暗跨度明显的场景来说，很难通过某一帧曝光下的图像同时清楚的看到亮部细节和暗部细节。对于有些芯片具有同时采集不同曝光参数下的两帧图像的能力，为扩展相机动态范围提供可能，在某些特定场景和特定应用条件下，需要较慢速度的自动曝光控制过程。例如，在拍摄跟踪导弹的过程中，迅速自动曝光会导致拍摄的画面曝光不确定，进而影响跟踪和定位，因此，需要根据拍摄的实际情况，自适应地调整自动曝光参数是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
为了实现对相机自动曝光的自动调整，本申请公开了如下技术方案：第一方面，提供了一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法，所述方法包括：获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧或两帧以上图像，计算所述每帧图像的曝光评估值，所述曝光评估值为每帧图像的加权平均灰度值；设定所述每帧图像的目标灰度值，并计算不同的目标灰度值之间的差值，根据所述不同的目标灰度值之间的差值确定合成后图像可扩展的动态范围，每帧图像的曝光评估值对应一个目标灰度值；根据所述每帧图像的曝光评估值与目标灰度值比较，确定曝光参数调整项和调整方向，并且计算动态调节步长，所述曝光参数包括曝光时间和增益，所述调整方向是指增大或减小所述曝光参数；按照所述曝光参数调整项和调整方向，动态调节步长以及预设的调节速度对所述每帧图像的曝光参数进行调整，以使调整后的曝光评估值与其对应的目标灰度值相等。进一步地，设定所述每帧图像的目标灰度值包括：对两帧或两帧以上图像设置一个总体目标灰度值，所述总体目标灰度值为两帧或两帧以上的图像合成后的整体亮度值；根据所述每帧图像的目标灰度值与所述总体目标灰度值之间的差值关系，计算所述每帧图像的目标灰度值。进一步地，对所述每帧图像的曝光参数进行调整包括：获取每帧图像的曝光参数，所述曝光参数包括曝光时间和增益；分别判断所述每帧图像的曝光评估值是否大于其对应的目标灰度值；如果大于所述目标灰度值，则判断该帧图像的增益是否大于最小增益；如果是，则减小该帧图像的增益；如果否，则减小该帧图像的曝光时间；如果小于所述目标灰度值，则判断该帧图像的曝光时间是否小于最大曝光时间；如果是，则增大该帧图像的曝光时间；如果否，则增大该帧图像的增益。进一步地，所述动态调节步长包括曝光时间调节步长和增益调节步长；所述曝光时间调节步长用于调节每帧图像的曝光时间大小；所述增益调节步长用于调节每帧图像的增益大小。进一步地，如果获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧图像，且曝光参数与图像灰度值呈线性递增的关系，则获取所述动态调节步长包括：设所述两帧图像的曝光评估值分别为第一曝光评估值H_now和第二曝光评估值L_now，且第一曝光评估值所对应的目标灰度值表示为H_tar，第二曝光评估值所对应的目标灰度值表示为L_tar，根据公式计算所述曝光时间调节步长；根据公式计算所述增益调节步长；其中，E_H_step表示所述曝光时间调节步长，E_H表示第一曝光评估值所对应的图像的曝光时间，表示当前光照环境下，改变单位灰度值所需曝光时间，|H_now-H_tar|表示第一曝光评估值与目标灰度值之间的差值，n表示自动曝光速度调节参数，且0＜n≤1；G_H_step表示所述增益调节步长，G_H表示第一曝光评估值所对应的图像的增益，表示当前光照环境下，改变单位灰度值所需增益。进一步地，方法还包括：根据所述自动曝光速度调节参数，确定所述预设调节速度；按照所述预设调节速度增大或减小每帧图像的增益或曝光时间，如果对自动曝光慢速调整，则减小所述自动曝光速度调节参数，如果对自动曝光快速调整，则增大所述自动曝光速度调节参数。进一步地，所述确定预设调节速度还包括：获取自动曝光调节的时间间隔；根据所述时间间隔，确定所述预设调节速度，如果对自动曝光慢速调整，则延长所述时间间隔，如果对自动曝光快速调整，则缩短所述时间间隔。进一步地，方法还包括：获取改变当前帧图像的曝光参数后生成的下一帧图像；计算所述下一帧图像的曝光评估值；判断所述下一帧图像的曝光评估值是否等于所述目标灰度值；如果不等于，则继续调节所述曝光参数，直到所述调节后的曝光参数所对应的曝光评估值等于其对应的目标灰度值为止。第二方面，还提供了一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整装置，所述装置包括：获取单元，用于获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧或两帧以上图像，计算所述每帧图像的曝光评估值，所述曝光评估值为每帧图像的加权平均灰度值；设定单元，用于设定所述每帧图像的目标灰度值，并计算不同的目标灰度值之间的差值，根据所述不同的目标灰度值之间的差值确定合成后图像可扩展的动态范围，每帧图像的曝光评估值对应一个目标灰度值；确定单元，用于根据所述每帧图像的曝光评估值与目标灰度值比较，确定曝光参数调整项和调整方向，并且计算动态调节步长，所述曝光参数包括曝光时间和增益，所述调整方向是指增大或减小所述曝光参数；调整单元，用于按照所述曝光参数调整项和调整方向，动态调节步长以及预设的调节速度对所述每帧图像的曝光参数进行调整，以使调整后的曝光评估值与其对应的目标灰度值相等。进一步地，所述设定单元具体用于：对两帧或两帧以上图像设置一个总体目标灰度值，所述总体目标灰度值为两帧或两帧以上的图像合成后的整体亮度值；根据所述每帧图像的目标灰度值与所述总体目标灰度值之间的差值关系，计算所述每帧图像的目标灰度值。进一步地，所述调整单元具体用于：获取每帧图像的曝光参数，所述曝光参数包括曝光时间和增益；分别判断所述每帧图像的曝光评估值是否大于其对应的目标灰度值；如果大于所述目标灰度值，则判断该帧图像的增益是否大于最小增益；如果是，则减小该帧图像的增益；如果否，则减小该帧图像的曝光时间；如果小于所述目标灰度值，则判断该帧图像的曝光时间是否小于最大曝光时间；如果是，则增大该帧图像的曝光时间；如果否，则增大该帧图像的增益。进一步地，还包括动态调节步长获取单元，用于获取所述动态调节步长，所述动态调节步长包括曝光时间调节步长和增益调节步长；所述曝光时间调节步长用于调节每帧图像的曝光时间大小；所述增益调节步长用于调节每帧图像的增益大小。进一步地，如果获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法，其特征在于，所述方法包括：获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧或两帧以上图像，计算所述每帧图像的曝光评估值，所述曝光评估值为每帧图像的加权平均灰度值；设定所述每帧图像的目标灰度值，并计算不同的目标灰度值之间的差值，根据所述不同的目标灰度值之间的差值确定合成后图像可扩展的动态范围，每帧图像的曝光评估值对应一个目标灰度值；根据所述每帧图像的曝光评估值与目标灰度值比较，确定曝光参数调整项和调整方向，并且计算动态调节步长，所述曝光参数包括曝光时间和增益，所述调整方向是指增大或减小所述曝光参数；按照所述曝光参数调整项和调整方向，动态调节步长以及预设的调节速度对所述每帧图像的曝光参数进行调整，以使调整后的曝光评估值与其对应的目标灰度值相等。

【技术特征摘要】
1.一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整方法，其特征在于，所述方法包括：获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧或两帧以上图像，计算所述每帧图像的曝光评估值，所述曝光评估值为每帧图像的加权平均灰度值；设定所述每帧图像的目标灰度值，并计算不同的目标灰度值之间的差值，根据所述不同的目标灰度值之间的差值确定合成后图像可扩展的动态范围，每帧图像的曝光评估值对应一个目标灰度值；根据所述每帧图像的曝光评估值与目标灰度值比较，确定曝光参数调整项和调整方向，并且计算动态调节步长，所述曝光参数包括曝光时间和增益，所述调整方向是指增大或减小所述曝光参数；按照所述曝光参数调整项和调整方向，动态调节步长以及预设的调节速度对所述每帧图像的曝光参数进行调整，以使调整后的曝光评估值与其对应的目标灰度值相等。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定所述每帧图像的目标灰度值包括：对两帧或两帧以上图像设置一个总体目标灰度值，所述总体目标灰度值为两帧或两帧以上的图像合成后的整体亮度值；根据所述每帧图像的目标灰度值与所述总体目标灰度值之间的差值关系，计算所述每帧图像的目标灰度值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述每帧图像的曝光参数进行调整包括：获取每帧图像的曝光参数；分别判断所述每帧图像的曝光评估值是否大于其对应的目标灰度值；如果大于所述目标灰度值，则判断该帧图像的增益是否大于最小增益；如果是，则减小该帧图像的增益；如果否，则减小该帧图像的曝光时间；如果小于所述目标灰度值，则判断该帧图像的曝光时间是否小于最大曝光时间；如果是，则增大该帧图像的曝光时间；如果否，则增大该帧图像的增益。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述动态调节步长包括曝光时间调节步长和增益调节步长；所述曝光时间调节步长用于调节每帧图像的曝光时间大小；所述增益调节步长用于调节每帧图像的增益大小。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，如果获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧图像，且曝光参数与图像灰度值呈线性递增的关系，则获取所述动态调节步长包括：设所述两帧图像的曝光评估值分别为第一曝光评估值H_now和第二曝光评估值L_now，且第一曝光评估值所对应的目标灰度值表示为H_tar，第二曝光评估值所对应的目标灰度值表示为L_tar，根据公式计算所述曝光时间调节步长；根据公式计算所述增益调节步长；其中，E_H_step表示所述曝光时间调节步长，E_H表示第一曝光评估值所对应的图像的曝光时间，表示当前光照环境下，改变单位灰度值所需曝光时间，|H_now-H_tar|表示第一曝光评估值与目标灰度值之间的差值，n表示自动曝光速度调节参数，且0＜n≤1；G_H_step表示所述增益调节步长，G_H表示第一曝光评估值所对应的图像的增益，表示当前光照环境下，改变单位灰度值所需增益。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，方法还包括：根据所述自动曝光速度调节参数，确定所述预设调节速度；按照所述预设调节速度增大或减小每帧图像的增益或曝光时间，如果对自动曝光慢速调整，则减小所述自动曝光速度调节参数，如果对自动曝光快速调整，则增大所述自动曝光速度调节参数。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定预设调节速度还包括：获取自动曝光调节的时间间隔；根据所述时间间隔，确定所述预设调节速度，如果对自动曝光慢速调整，则延长所述时间间隔，如果对自动曝光快速调整，则缩短所述时间间隔。8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，方法还包括：获取改变当前帧图像的曝光参数后生成的下一帧图像；计算所述下一帧图像的曝光评估值；判断所述下一帧图像的曝光评估值是否等于所述目标灰度值；如果不等于，则继续调节所述曝光参数，直到所述调节后的曝光参数所对应的曝光评估值等于其对应的目标灰度值为止。9.一种可扩展动态范围图像的自动曝光调整装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，用于获取在同一场景拍摄的曝光度不同的两帧或两帧以上图像，计算所述每帧图像的曝光评估值，所述曝光评估值为每帧图像的加权平均灰度值；设定单元，用于设定所述每帧图像的目标灰度值，并计算不同的目标灰度值之间的差值，根据所述不同的目标灰度值之间的差值确定合成后图像可扩展的动态范围，每帧图像的曝光评估值对应一个目标灰度值；确定单元，用于根据所述每帧图像的曝光评估值与目标灰度值比较，确定曝光参数调整项和调整方向，并且计算动态调节步长，所述曝光参数包括曝光时间和增益，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艺，于媛媛，谢森，
申请(专利权)人：凌云光技术集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11