專利名稱：互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像傳感器的自動曝光控制方法。特別是涉及一種能夠通過控制快 速自動曝光，達(dá)到更滿意的圖像效果的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控 制方法。
背景技術(shù)：
自動曝光控制技術(shù)是控制互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器的曝光時間和 增益，使圖像達(dá)到目標(biāo)亮度值范圍內(nèi)，符合目標(biāo)用戶的需求。
目前絕大多數(shù)的CMOS圖像傳感器的自動曝光過程較慢，采用漸近式自動曝光。主要 步驟為
1. 設(shè)定曝光控制基本參數(shù)，包括目標(biāo)亮度標(biāo)準(zhǔn)值Y[target],亮度閾值Y[thd]，亮 度增益值G [target],亮度增益值閾值G[thd];
2. 進(jìn)行曝光，提取圖像并進(jìn)行圖像處理，計算曝光時間T[l]，亮度增益G[1]和圖像 曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值Y[1];
3. 判斷曝光強(qiáng)度值Y[1]是否在目標(biāo)曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，如果不在，則計算所需亮度 增益值，判斷是否利用亮度增益值調(diào)整可以將曝光值調(diào)整到目標(biāo)曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，若 不是，則計算最優(yōu)曝光時間T[2]和相應(yīng)的亮度增益值G[2];
4. 用計算所得最優(yōu)曝光時間T[2]調(diào)整圖像數(shù)據(jù)輸入模塊的曝光時間T[3]。 在上述的漸近式自動曝光方法中，關(guān)鍵在于步驟3中怎么計算最優(yōu)曝光時間和亮度
增益值， 一般方法中為了防止自動曝光控制的不穩(wěn)定，采用步長控制方式(有亮度增益 步長與曝光步長)來達(dá)到目標(biāo)亮度值。當(dāng)外部光線從較亮變?yōu)檩^暗或從較暗變?yōu)檩^亮?xí)r， 這種調(diào)節(jié)方法就比較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠通過控制快速自動曝光，實現(xiàn)快速自 動曝光調(diào)節(jié)，達(dá)到更滿意的圖像效果的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控 制方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控
制方法，包括有先固定亮度增益值G，調(diào)節(jié)曝光時間T，再固定曝光時間T，調(diào)節(jié)亮度增 益值G，則曝光強(qiáng)度值Y與亮度增益值G呈現(xiàn)為一種簡單的正比關(guān)系；在相同的光強(qiáng)條件
下<formula>formula see original document page 4</formula>是一個常量值，計算出曝光時間T[l]，亮度增益G[l]和圖像曝光強(qiáng)度
統(tǒng)計值Y[l]，判斷當(dāng)前的光強(qiáng)，設(shè)定一個固定的亮度增益值G[2]，從而得出第一次調(diào)整
的曝光時間羽=,妙]*則，。
y[l]*G[2J
所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法，具體包括有如下步
驟
(1) 設(shè)定曝光控制基本參數(shù)；
(2) 進(jìn)行曝光，得到圖像曝光強(qiáng)度值Y[1];
(3) 判斷曝光強(qiáng)度值Y[1]是否在目標(biāo)曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，是則不進(jìn)行曝光調(diào)節(jié)，否 則再判斷曝光強(qiáng)度值Y[l]是否低于極低亮度閾值Y[lowthd],是，轉(zhuǎn)步驟4，不是，轉(zhuǎn)步 驟5;
(4) 調(diào)整曝光時間確定曝光控制值；
(5) 根據(jù)平均光強(qiáng)確定亮度增益值；
(6) 計算出最優(yōu)曝光時間；
(7) 調(diào)整亮度增益值。
步驟(1)所述的曝光控制基本參數(shù)包括有目標(biāo)亮度標(biāo)準(zhǔn)值Y [target]、亮度閾值 Y[thd]、極低亮度閾值Y[lowthd]、曝光時間最大值T[max]、亮度增益最大值G[max]、 光強(qiáng)范圍査找表L[light [n]]以及對應(yīng)的亮度增益值G[light [n]]。
步驟(2)包括有讀出控制寄存器中的曝光時間T[l]，亮度增益G[l]，對曝光后 的圖像數(shù)據(jù)加權(quán)平均，得到圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值Y[l]。
步驟(3)所述的判斷具體是判斷曝光強(qiáng)度值Y[1]是否在目標(biāo)曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)， 即Y[1]滿足"&(y[target] - 《y[^/]就不需要進(jìn)行曝光調(diào)節(jié)，否則再判斷Y [1 ]是否低 于極低亮度閾值Y[lowthd]，若是，轉(zhuǎn)步驟4，若不是，轉(zhuǎn)步驟5。
步驟(4)所述的調(diào)整曝光時間確定曝光控制值包括如果T[l] 〈 T[max]，增加曝 光時間r[2] = min(r[l]*iV,:r[max]);如果r[l]》r[max],使T[l] = T[max],并使 G[2] = min(G[l]*W,G[max])， N為正整數(shù)，用T[2]、 G[2]控制下一輪曝光。
步驟(5)所述的根據(jù)平均光強(qiáng)確定亮度增益值包括計算平均光強(qiáng)，1 = ，
由光強(qiáng)査找表L[light [i]]確定亮度增益值G[2]=鄰妙収]，從而求出T[2] = 。
G[2] *丄
步驟(6)所述的計算出最優(yōu)曝光時間是如果T[2]2"調(diào)整曝光時間 r[3] = (,oK，))"，其中^^:， f為交流電流的頻率，這樣T[3]就能滿足
7[3] = l*iV (W為正整數(shù))的要求，避免了燈光下逐行曝光產(chǎn)生的圖像閃爍；如果T[2] 2/
<t，使T[3]:T[2]。
步驟(7)所述的調(diào)整亮度增益值是使亮度增益值g[3] = ^3]: ,由T[3]， G[3]
控制的新一輪圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值y[l]'就在曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)了快速自動曝 光調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法，相對于步長控制 的自動曝光控制方法，當(dāng)外部光強(qiáng)變化很大時(如從較亮到較暗或從較暗到較亮)，本 發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速的自動曝光調(diào)節(jié)，更好的符合需求。而且，在不同的光強(qiáng)下，由光強(qiáng) 査找表確定的亮度增益值實現(xiàn)了極佳的增益控制。


圖1是曝光強(qiáng)度值與曝光時間的關(guān)系曲線示意圖2是光線較暗時的曝光強(qiáng)度值與曝光時間的關(guān)系曲線示意圖3是曝光強(qiáng)度值與亮度增益值的關(guān)系曲線示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控 制方法做出詳細(xì)說明。
本發(fā)明基于CMOS圖像傳感器的兩種特殊感光性能其一如圖l所示，固定亮度增益 值G，調(diào)節(jié)曝光時間T，曝光強(qiáng)度值Y與曝光時間T基本是正比關(guān)系，只有在較暗時，出 現(xiàn)一個小拐點，如圖2所示；其二如圖3所示，固定曝光時間T，調(diào)節(jié)亮度增益值G，曝 光強(qiáng)度值Y與亮度增益值G呈現(xiàn)為一種簡單的正比關(guān)系。圖1和圖3中的曲線水平部分
是由于感光像素已達(dá)到滿幅值。由此可知在相同的光強(qiáng)條件下，/"^=^是一個常量
值。因而只要計算出曝光時間T[l]，亮度增益G[l]和圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值Y[l]，判斷當(dāng) 前的光強(qiáng)，就可以設(shè)定一個固定的亮度增益值G[2]，進(jìn)而得出第一次調(diào)整的曝光時間
<formula>formula see original document page 6</formula>°
本發(fā)明的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法，具體包括以下幾
個步驟
(1) 設(shè)定曝光控制基本參數(shù)，包括目標(biāo)亮度標(biāo)準(zhǔn)值Y[target],亮度閾值Y[thd]， 極低亮度閾值Y[lowthd]，曝光時間最大值T[max],亮度增益最^C值G[max]，光強(qiáng)范圍查 找表L [1 ight [n]]以及對應(yīng)的亮度增益值G[1 ight [n]]。
(2) 進(jìn)行曝光，讀出控制寄存器中的曝光時間T[l]，亮度增益G[l]，對曝光后的 圖像數(shù)據(jù)加權(quán)平均，得到圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值Y[l]。
(3) 判斷曝光強(qiáng)度值Y[l]是否在目標(biāo)曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，即Y[l]滿足
flfc(7[target] - S ，W]就不需要進(jìn)行曝光調(diào)節(jié)，否則再判斷Y[1]是否低于極低亮度 閾值Y[lowthd]，若是，轉(zhuǎn)步驟4，若不是，轉(zhuǎn)步驟5。
(4) 如果T[l] 〈 T[max]，增加曝光時間T[2] = min(r[l]*7V，r[max]);如果 711] 2 r[max],使T[l] = T[max]，并使G[2] = min(G[l]*iV,G[max]) ， N為正整數(shù)，用T[2]， G[2]控制下一輪曝光。
(5) 計算平均光強(qiáng)，f= ，由光強(qiáng)查找表L[light[i]]確定亮度增益值 G[2] = G[/Zg似[/]],從而求出7[2] = ^^1。
(6) 如果r[2]^"調(diào)整曝光時間r[3]-c/7⑧K，》"，其中^ = 4， f為交流電
流的頻率，這樣T[3]就能滿足r[3]-^^7V (7V為正整數(shù))的要求，避免了燈光下逐行
曝光產(chǎn)生的圖像閃爍；如果T[2]〈t，使T[3]-T[2]。
(7) 調(diào)整亮度增益值( [3]= ntargeJ ，由T[3]， G[3]控制的新一輪圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)
計值y[i]'就在曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)了快速自動曝光調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1. 一種互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法，其特征在于，包括有先固定亮度增益值G，調(diào)節(jié)曝光時間T，再固定曝光時間T，調(diào)節(jié)亮度增益值G，則曝光強(qiáng)度值Y與亮度增益值G呈現(xiàn)為一種簡單的正比關(guān)系；在相同的光強(qiáng)條件下，是一個常量值，計算出曝光時間T[1]，亮度增益G[1]和圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值Y[1]，判斷當(dāng)前的光強(qiáng)，設(shè)定一個固定的亮度增益值G[2]，從而得出第一次調(diào)整的曝光時間
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法，其特征在于，具體包括有如下步驟(1) 設(shè)定曝光控制基本參數(shù)；(2) 進(jìn)行曝光，得到圖像曝光強(qiáng)度值Y[1];(3) 判斷曝光強(qiáng)度值Y[1]是否在目標(biāo)曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，是則不進(jìn)行曝光調(diào)節(jié)，否 則再判斷曝光強(qiáng)度值Y[l]是否低于極低亮度閾值Y[lowthd]，是，轉(zhuǎn)步驟4，不是，轉(zhuǎn)步 驟5;(4) 調(diào)整曝光時間確定曝光控制值；(5) 根據(jù)平均光強(qiáng)確定亮度增益值；(6) 計算出最優(yōu)曝光時間；(7) 調(diào)整亮度增益值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法， 其特征在于，步驟(1)所述的曝光控制基本參數(shù)包括有目標(biāo)亮度標(biāo)準(zhǔn)值Y[target]、 亮度閾值Y[thd]、極低亮度閾值Y[lowthd]、曝光時間最大值T[max]、亮度增益最大值 G[max]、光強(qiáng)范圍查找表L[light [n]]以及對應(yīng)的亮度增益值G[light [n]]。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法， 其特征在于，步驟(2)包括有讀出控制寄存器中的曝光時間T[l]，亮度增益G[l]， 對曝光后的圖像數(shù)據(jù)加權(quán)平均，得到圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值Y[l]。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法， 其特征在于，步驟(3)所述的判斷具體是判斷曝光強(qiáng)度值Y[1]是否在目標(biāo)曝光強(qiáng)度值 范圍內(nèi)，即Y[l]滿足afc(y[target]-:r[l])sn^n就不需要進(jìn)行曝光調(diào)節(jié)，否則再判斷Y[l] 是否低于極低亮度閾值Y[lowthd]，若是，轉(zhuǎn)步驟4，若不是，轉(zhuǎn)步驟5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法， 其特征在于，步驟(4)所述的調(diào)整曝光時間確定曝光控制值包括如果T[l] 〈T[max]， 增加曝光時間71[2] = min(r[l] * iV, r[max]);如果2 T[max]，使T [ 1 ] = T [max],并使 G[2] = min(G[l]*W，G[max])， N為正整數(shù)，用T[2]、 G[2]控制下一輪曝光。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法， 其特征在于，步驟(5)所述的根據(jù)平均光強(qiáng)確定亮度增益值包括計算平均光強(qiáng)，<formula>formula see original document page 3</formula>，由光強(qiáng)查找表<formula>formula see original document page 3</formula>確定亮度增益值<7[2]=( [/妙朋]，從而求出<formula>formula see original document page 3</formula>
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法， 其特征在于，步驟(6)所述的計算出最優(yōu)曝光時間是如果<formula>formula see original document page 3</formula>，調(diào)整曝光時間<formula>formula see original document page 3</formula>其中,=^:， f為交流電流的頻率，這樣T[3]就能滿足<formula>formula see original document page 3</formula>(7V為正整數(shù))的要求，避免了燈光下逐行曝光產(chǎn)生的圖像閃爍；如果T[2] <t，使T[3]:T[2]。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法， 其特征在于，步驟(7)所述的調(diào)整亮度增益值是使亮度增益值G[3]=，由T[3]，G[3]控制的新一輪圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值1T1]'就在曝光強(qiáng)度值范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)了快速自 動曝光調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法，包括有先固定亮度增益值G，調(diào)節(jié)曝光時間T，再固定曝光時間T，調(diào)節(jié)亮度增益值G，則曝光強(qiáng)度值Y與亮度增益值G呈現(xiàn)為一種簡單的正比關(guān)系；在相同的光強(qiáng)條件下，light＝Y(jié)/(G*T)是一個常量值，計算出曝光時間T[1]，亮度增益G[1]和圖像曝光強(qiáng)度統(tǒng)計值Y[1]，判斷當(dāng)前的光強(qiáng)，設(shè)定一個固定的亮度增益值G[2]，從而得出第一次調(diào)整的曝光時間T[2]＝(Y[target]*G[1]*T[1])/(Y[1]*G[2])。本發(fā)明的互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器的自動曝光控制方法，當(dāng)外部光強(qiáng)變化很大時(如從較亮到較暗或從較暗到較亮)，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速的自動曝光調(diào)節(jié)，更好的符合需求。而且，在不同的光強(qiáng)下，由光強(qiáng)查找表確定的亮度增益值實現(xiàn)了極佳的增益控制。
文檔編號H04N5/235GK101394482SQ20081015127
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者萬濤濤, 任曉慧, 曹慶紅, 羅文哲, 巨 陳, 明 韓, 黃碧珍 申請人:任曉慧;曹慶紅;羅文哲