專利名稱：低照度攝像機成像控制方法、裝置及攝像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低照度攝像機成像控制方法、裝置及攝像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
夜視攝像機作為一種特殊的夜間成像系統(tǒng)，可以在極低的照度條件下對目標(biāo)成像，利用它可以大大地擴展人的眼睛在微弱光照照度條件下的觀察能力。一般情況下夜視攝像機的圖像信噪比很低，尤其當(dāng)工作在可探測范圍的下限時，圖像信號可能會被噪聲淹沒。但是當(dāng)夜視攝像機工作環(huán)境中有強光的情況下，卻極其容易導(dǎo)致圖像飽和而失真。根據(jù)幀間圖像信號的相關(guān)性和噪聲的不相關(guān)性理論，幀積分可以有效地提高夜視相機的信噪比，改善圖像的質(zhì)量。但在特定的場合中可能會遭遇強光，采用單純的幀積分方法則會導(dǎo)致圖像的飽和失真。因此，需要能夠保證低照度下目標(biāo)圖像能夠增強，并且能夠抑制強光。如果夜視攝像機滿足上述兩種條件下成像，將會大大擴展夜視相機的應(yīng)用范圍。目前的夜視攝像機通常都具有電子快門，自動增益和光積分的功能，如果參數(shù)設(shè)定的較為合適，則可能盡量滿足上述兩種條件，但實際應(yīng)用中，這種設(shè)置的參數(shù)并不能依據(jù)圖像數(shù)據(jù)進行自動調(diào)節(jié)。換句話說，隨著場景的變化圖像的內(nèi)容也隨時在發(fā)生變化，固定的參數(shù)設(shè)置則可能造成圖像質(zhì)量下降或?qū)е聢D像飽和失真，如何適時自動調(diào)整成像參數(shù)實現(xiàn)最佳地成像效果顯得尤為重要。另外，目前抑制強光的技術(shù)手段是采用機電裝置來實現(xiàn)的，在濾除強光的同時也將弱光也濾除掉了，對成像效果造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低照度攝像機成像控制方法、裝置及攝像系統(tǒng)，保證相機能夠適應(yīng)低照度的工作環(huán)境變化，改善圖像成像質(zhì)量和對比度，同時又能抑制工作環(huán)境中出現(xiàn)的強光。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低照度攝像機成像控制方法，包括從成像及數(shù)字化部件中讀取圖像幀數(shù)據(jù)；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征，根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間；根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式；根據(jù)確定的控制模式執(zhí)行上述步驟確定的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的參數(shù)調(diào)整。進一步的，將所述從成像及數(shù)字化部件中讀取圖像幀數(shù)據(jù)的操作具體包括
從成像及數(shù)字化部件讀取圖像幀數(shù)據(jù)，并寫入緩存器；在計算時，從緩存器依次讀取所述緩存器緩存的圖像幀數(shù)據(jù)。進一步 的，所述根據(jù)圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征的操作具體包括計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值；計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值；根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)等級。進一步的，所述根據(jù)圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間的操作具體包括根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)建立灰度分布直方圖；根據(jù)所述灰度分布直方圖中的灰度分布進行灰度變換計算，將圖像灰度分布向低灰度值的方向平移，然后對所述灰度分布直方圖執(zhí)行均衡化；根據(jù)均衡化的灰度分布直方圖中的灰度分布占據(jù)全動態(tài)范圍的比例確定可累積的幀數(shù)，進而確定圖像幀積分時間。進一步的，所述根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度的操作具體包括根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的電子快門速度等級選擇該等級對應(yīng)的電子快門速度；判斷當(dāng)前確定的電子快門速度與前一次的電子快門速度的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則確定電子快門速度為當(dāng)前確定的電子快門速度，否則返回從緩存器讀取圖像幀數(shù)據(jù)的步驟，讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定電子快門速度。進一步的，所述根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定電荷自動增益調(diào)整級別的操作具體包括根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的電荷自動增益調(diào)整級別選擇該級別對應(yīng)的電荷自動增益調(diào)整量；判斷當(dāng)前確定的電荷自動增益調(diào)整量與前一次的電荷自動增益調(diào)整量的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則確定電荷自動增益調(diào)整量為當(dāng)前確定的電荷自動增益調(diào)整量，否則返回從緩存器讀取圖像幀數(shù)據(jù)的步驟，讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定電荷自動增益調(diào)整級別。進一步的，所述根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式的操作具體包括根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的級別確定圖像中是否存在強光源，是則確定先進行電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整，后進行圖像幀積分時間的調(diào)整的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式，否則確定先進行圖像幀積分時間的調(diào)整，后進行電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式；判斷當(dāng)前確定的控制模式是否與前一次的控制模式不相同，是則確定控制模式為當(dāng)前確定的控制模式，否則返回從緩存器讀取圖像幀數(shù)據(jù)的步驟，讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)， 并重新確定控制模式。進一步的，所述成像及數(shù)字化部件為CCD成像器件及數(shù)字化部件或CMOS成像器件及數(shù)字化部件。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低照度攝像機成像控制裝置，包括保存從成像及數(shù)字化部件讀取的圖像幀數(shù)據(jù)的緩存器；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征的計算單元；根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度的快門速度確定單元；根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電荷自動增益調(diào)整級別的增益調(diào)整級別確定單元；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間的積分時間確定單元；根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式的控制模式確定單元；根據(jù)確定的控制模式執(zhí)行上述步驟確定的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的參數(shù)調(diào)整的參數(shù)調(diào)整執(zhí)行單元。進一步的，所述計算單元具體包括計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值的第一比值計算子單元；計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值的第二比值計算子單元；根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)等級的等級確定子單元。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種具有前述低照度攝像機成像控制裝置的攝像系統(tǒng)，還包括鏡頭，成像器件，像素傳輸及控制單元，具有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將成像器件拍攝的圖像進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并保存到緩存器中。 進一步的，所述成像器件為光電轉(zhuǎn)換器件。優(yōu)選的，所述光電轉(zhuǎn)換器件為CXD成像器件或CMOS成像器件?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明利用幀圖像數(shù)據(jù)的灰度分布統(tǒng)計特性對影響成像的控制參數(shù)進行動態(tài)調(diào)整，自動適應(yīng)工作環(huán)境的照度條件，避免由于攝像機參數(shù)固定，導(dǎo)致圖像質(zhì)量不能隨著照度變化而導(dǎo)致圖像失真；并且利用幀圖像數(shù)據(jù)的灰度分布統(tǒng)計特性確定控制參數(shù)的調(diào)整順序，抑制在低照度的環(huán)境下出現(xiàn)強光造成的圖像飽和而失真的情況，通過權(quán)衡強光和低照度，優(yōu)化圖像質(zhì)量和改善圖像對比度。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法的一實施例的流程圖。圖2為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中自適應(yīng)幀積分時間確定流程的示意圖。圖3為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中電子快門速度確定流程的示意圖。

圖4為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中確定電荷自動增益調(diào)整級別流程的示意圖。圖5為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中確定控制模式流程的示意圖。圖6為本發(fā)明低照度攝像機成像控制裝置的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明攝像系統(tǒng)的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。如圖1所示，為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法的一實施例的流程圖。在本實施例中，低照度攝像機成像控制方法的流程包括步驟101、從成像及數(shù)字化部件中讀取圖像幀數(shù)據(jù)；步驟102a、根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征，根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度；步驟102b、根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征，根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電荷自動增益調(diào)整級別；步驟102c、根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間；步驟102d、根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式；步驟103、根據(jù)確定的控制模式執(zhí)行上述步驟確定的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的參數(shù)調(diào)整。在本實施例中，電子快門速度、電荷自動增益調(diào)整級別以及控制模式均可通過圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征進行確定，而圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征的計算過程可以分別計算，也可以共用同一數(shù)據(jù)。在本實施例的步驟101中，成像及數(shù)字化部件(例如C⑶成像器件及數(shù)字化部件或CMOS成像器件及數(shù)字化部件等)中讀取圖像幀數(shù)據(jù)的過程可以具體包括從成像及數(shù)字化部件讀取圖像幀數(shù)據(jù)，并寫入緩存器；在計算時，從緩存器依次讀取所述緩存器緩存的圖像幀數(shù)據(jù)。在調(diào)整過程中，通過依次讀取緩存器內(nèi)存的圖像幀數(shù)據(jù)就可以實現(xiàn)持續(xù)的控制參數(shù)動態(tài)確定和調(diào)整過程。在圖1中所給出的執(zhí)行順序為102a-102d，但實際上這四個步驟并不需要確定為某種特定的時間順序，例如可以先執(zhí)行102d，再執(zhí)行步驟102b、102a、102c等其他，也允許這四個步驟中的任意兩個或更多步驟同時執(zhí)行，也可以是各個步驟根據(jù)共用相同數(shù)據(jù)的時機在步驟之中進行調(diào)整。在本實施例中主要涉及了四種控制參數(shù)，除了三種具體的調(diào)整參數(shù)之外，還引入了控制模式的參數(shù)，對三種參數(shù)調(diào)整的順序進行控制，其中自適應(yīng)圖像幀積分是為了增加光照時間，使得在低照度下增加電荷積累的時間，有效的提高夜視相機的信噪比，改善圖像的質(zhì)量。電子快門是改變進光量的大小，通過改變進光量來進而改善圖像的質(zhì)量。電荷自動增益的調(diào)節(jié)是改變光電效應(yīng)后積累的電荷放大程度，進而改善圖像的質(zhì)量。控制模式是考慮到不同的控制順序?qū)?dǎo)致不同的成像效果，一般情況下，優(yōu)先使用幀積分來改善信噪比， 提高圖像的質(zhì)量，再進行電子快門和電荷自動增益的調(diào)整，但在存在強光的情況下，先使用幀積分則會造成強光的飽和，反而造成圖像失真。此時則更適合先調(diào)整電子快門和電荷自動增益來抑制強光，再進行幀積分來改善圖像質(zhì)量。本實施例通過對圖像幀數(shù)據(jù)的計算分別確定實際應(yīng)用場合下的變化了的圖像所適合的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別，以及這三種控制參數(shù)的調(diào)整順序，從而能夠在復(fù) 雜的實際應(yīng)用場合下實現(xiàn)強光和低照度的權(quán)衡，優(yōu)化低照度圖像的圖像質(zhì)量、改善圖像對比度。如圖2所示，為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中自適應(yīng)幀積分時間確定流程的示意圖。在本實施例中，自適應(yīng)幀積分時間確定流程具體包括步驟201、從緩存器依次讀取所述緩存器緩存的圖像幀數(shù)據(jù)；步驟202、根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)建立灰度分布直方圖；步驟203、根據(jù)所述灰度分布直方圖中的灰度分布進行灰度變換計算，將圖像灰度分布向低灰度值的方向平移，然后對所述灰度分布直方圖執(zhí)行均衡化；步驟204、根據(jù)均衡化的灰度分布直方圖中的灰度分布占據(jù)全動態(tài)范圍的比例確定可累積的幀數(shù)，進而確定圖像幀積分時間；步驟205、判斷當(dāng)前確定的圖像幀積分時間與前一次的圖像幀積分時間的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則執(zhí)行步驟206，否則返回步驟201從緩存器中依次讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定圖像幀積分時間；步驟206、確定圖像幀積分時間為當(dāng)前確定的圖像幀積分時間。在步驟205中在計算出本次圖像幀積分時間后，還要進行與之前采用的圖像幀積分時間進行比較，如果變化很小，低于閾值，則無需頻繁進行調(diào)整。本實施例中給出了一種圖像幀積分時間的確定方法，其他現(xiàn)有的圖像幀積分時間確定方法也同樣適用于本發(fā)明，例如，可以采用查找表的方式，事先通過實驗建立圖像平均灰度值與積分時間之間的對應(yīng)關(guān)系查找表。在實際應(yīng)用過程中，先用一個固定的積分時間來采集第一幀圖像，計算出圖像信息，然后根據(jù)查找表，系統(tǒng)將直接調(diào)節(jié)到比較合適的積分時間來采集第二幀圖像，作為輸出圖像。整個過程需要調(diào)節(jié)一次或幾次積分時間就可以得到比較合適的結(jié)果。這里就不再詳述了。如圖3所示，為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中電子快門速度確定流程的示意圖。在本實施例電子快門速度確定流程包括步驟301、從緩存器依次讀取所述緩存器緩存的圖像幀數(shù)據(jù)；步驟302、計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值；步驟303、計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值；步驟304、根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)的電子快門速度等級；步驟305、根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的電子快門速度等級選擇該等級對應(yīng)的電子快門速度； 步驟306、判斷當(dāng)前確定的電子快門速度與前一次的電子快門速度的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則執(zhí)行步驟307，否則返回步驟301從緩存器中依次讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定電子快門速度；步驟307、確定電子快門速度為當(dāng)前確定的電子快門速度。在本實施例中，需要確定第一比值的整體范圍，這是考慮到在圖像不斷發(fā)生變化時，黑白像素的個數(shù)的大致范圍是不確定的，為了確定當(dāng)前圖像的第一比值所對應(yīng)的等級，因此要先確定整個范圍，而范圍的確定則是具體由第二比值來確定的，舉例來說，黑白像素比值(第一比值)統(tǒng)計結(jié)果為300 40，則高亮部分與整個圖像的灰度的第二比值為40 340，再通過將第二比值與一個預(yù)設(shè)閾值(例如20%等)進行比較，可以確定高亮部分不多，不需要采用高等級的措施來抑制強光，進而可確定整個范圍為500 100;而如果黑白像素比值統(tǒng)計結(jié)果為500 300，則高亮部分與整個圖像的灰度的第二比值為 300 800，再通過將第二比值與一個預(yù)設(shè)閾值(仍以20%等為例)進行比較，則說明高亮部分較多，需要采用高等級的措施來抑制強光，進而可確定整個范圍為800 500。具體的等級與控制參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)先確定和保存，以便在每次確定控制參數(shù)時通過確定等級來選擇出對應(yīng)的控制參數(shù)。這種方式不僅可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)中的規(guī)律性信息進行參數(shù)選擇和確定，同時也使得參數(shù)選擇和確定更為快捷。同樣的，本實施例中給出了一種電子快門時間的確定方法，其他現(xiàn)有的電子快門時間確定方法也同樣適用于本發(fā)明，例如，可以采用計算圖像中像素值的變化率來確定采用不同的電子快門等級，每個像素值的變化率表征運動目標(biāo)的快慢特征。像素值變化率大的表示運動目標(biāo)比較快，需要較快的電子快門，否則就容易形成拖影。反之就容易導(dǎo)致過度曝光。這里就不再詳述了。如圖4所示，為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中確定電荷自動增益調(diào)整級別流程的示意圖。步驟401、從緩存器依次讀取所述緩存器緩存的圖像幀數(shù)據(jù)；步驟402、計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值；步驟403、計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值；步驟404、根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)的電荷自動增益調(diào)整級別；步驟405、根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的電荷自動增益調(diào)整級別選擇該級別對應(yīng)的電荷自動增益調(diào)整量；步驟406、判斷當(dāng)前確定的電荷自動增益調(diào)整量與前一次的電荷自動增益調(diào)整量的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則執(zhí)行步驟407，否則執(zhí)行步驟401繼續(xù)從緩存器中讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定電荷自動增益調(diào)整級別；步驟407、確定電荷自動增益調(diào)整量為當(dāng)前確定的電荷自動增益調(diào)整量。在本實施例中，整體范圍的確定可參考電子快門時間確定流程中的過程，這里就不再贅述了。而本實施例中步驟402-405所確定的等級可以直接應(yīng)用于電子快門時間的確定過程，同樣的電子快門時間的確認(rèn)過程中的步驟302-305所確定的等級也可以直接應(yīng)用于電荷自動增益調(diào)整等級的確定過程，尤其是電子快門和電荷自動增益調(diào)整等級具有相同數(shù)量的等級時更適合采用。同樣的，本實施例中給出了一種電荷自動增益調(diào)整等級的確定方法，其他現(xiàn)有的電荷自動增益調(diào)整等級確定方法也同樣適用于本發(fā)明，例如，可以根據(jù)圖像的信噪比來調(diào)整自 動增益調(diào)整等級。對每幀圖像計算其信噪比，比較前后兩幀圖像的信噪比大小，信噪比的數(shù)值越大圖像質(zhì)量越好。如果圖像的信噪比逐步增大，可以逐步降低圖像的自動增益等級，同樣，信噪比逐步降低的話，可以逐步升高圖像的自動增益等級。這里就不再詳述了。如圖5所示，為本發(fā)明低照度攝像機成像控制方法實施例中確定控制模式流程的示意圖。在本實施例中，控制模式確定流程包括步驟501、從緩存器依次讀取所述緩存器緩存的圖像幀數(shù)據(jù)；步驟502、計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值；步驟503、計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值；步驟504、根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)的級別；步驟505、根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的級別確定圖像中是否存在強光源，是則執(zhí)行步驟506a，否則執(zhí)行步驟506b ；步驟506a、確定先進行電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整，后進行圖像幀積分時間的調(diào)整的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式，然后執(zhí)行步驟507 ；步驟506b、確定先進行圖像幀積分時間的調(diào)整，后進行電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式；步驟507、判斷當(dāng)前確定的控制模式是否與前一次的控制模式不相同，是則執(zhí)行步驟508，否則返回步驟501從緩存器中依次讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定控制模式；步驟508、確定控制模式為當(dāng)前確定的控制模式?？刂颇Ｊ降母淖兛梢愿淖儓D像質(zhì)量的改善的快慢和改善的程度，在本實施例中給出了一種具體的控制模式的確定方法，主要是通過等級的確定來選擇該等級對應(yīng)的控制模式，另外也可以通過第二比值與根據(jù)歷史數(shù)據(jù)確定的預(yù)設(shè)閾值的比較來確定圖像幀積分和電子快門速度之間的參數(shù)調(diào)整順序。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算設(shè)備可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。如圖6所示，為本發(fā)明低照度攝像機成像控制裝置的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，低照度攝像機成像控制裝置包括緩存器11、計算單元12、快門速度確定單元 13、增益調(diào)整級別確定單元14、積分時間確定單元15、控制模式確定單元16和參數(shù)調(diào)整執(zhí)行單元17。其中，緩存器11負(fù)責(zé)保存從成像及數(shù)字化部件讀取的圖像幀數(shù)據(jù)。計算單元 12負(fù)責(zé)根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征?？扉T速度確定單元13負(fù)責(zé)根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度。增益調(diào)整級別確定單元14負(fù)責(zé)根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電荷自動增益調(diào)整級別的。積分時間確定單元15負(fù)責(zé)根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間。 控制模式確定單元16負(fù)責(zé)根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、 電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式。參數(shù)調(diào)整執(zhí)行單元17 負(fù)責(zé)根據(jù)確定的控制模式執(zhí)行上述步驟確定的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的參數(shù)調(diào)整。在本實施例裝置在攝像系統(tǒng)中應(yīng)用時，參數(shù)調(diào)整執(zhí)行單元17可以由成像器件來具體實現(xiàn)，也可以采用外部的硬件或軟件方式實現(xiàn)，計算單元12、快門速度確定單元13、增益調(diào)整級別確定單元14、積分時間確定單元15和控制模式確定單元16也是可以設(shè)置在成像器件內(nèi)，或者以獨立的裝置方式通過媒介與鏡頭和成像器件交互。在另一個裝置實施例中，計算單元11可以具體包括第一比值計算子單元、第二比值計算子單元和等級確定子單元。第一比值計算子單元負(fù)責(zé)計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值。第二比值計算子單元負(fù)責(zé)計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值。等級確定子單元負(fù)責(zé)根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)等級。如圖7所示，為本發(fā)明攝像系統(tǒng)的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，除了包括前述實施例中的低照度攝像機成像控制裝置之外，還包括鏡頭2、成像器件3和像素傳輸及控制單元4。其中鏡頭2可采用各種相機鏡頭，為成像器件3提供光照。成像器件3可為光電轉(zhuǎn)換器件，包括但不限于CCD成像器件或CMOS成像器件等。像素傳輸及控制單元4具有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將成像器件拍攝的圖像進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并保存到緩存器11中。通過上述方法、裝置及系統(tǒng)實施例，本發(fā)明不僅能夠使相機能夠適應(yīng)低照度的工作環(huán)境，也能抑制工作環(huán)境中的強光，同時還避免了采用機電裝置抑制強光時也會濾除弱光的問題。本說明書中各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似的部分相互參見即可。對于裝置實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種低照度攝像機成像控制方法，其特征在于，包括 從成像及數(shù)字化部件中讀取圖像幀數(shù)據(jù)；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征，根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間；根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式；根據(jù)確定的控制模式執(zhí)行上述步驟確定的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的參數(shù)調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述從成像及數(shù)字化部件中讀取圖像幀數(shù)據(jù)的操作具體包括從成像及數(shù)字化部件讀取圖像幀數(shù)據(jù)，并寫入緩存器； 在計算時，從緩存器依次讀取所述緩存器緩存的圖像幀數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征的操作具體包括計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值； 計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值； 根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)等級。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間的操作具體包括根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)建立灰度分布直方圖；根據(jù)所述灰度分布直方圖中的灰度分布進行灰度變換計算，將圖像灰度分布向低灰度值的方向平移，然后對所述灰度分布直方圖執(zhí)行均衡化；根據(jù)均衡化的灰度分布直方圖中的灰度分布占據(jù)全動態(tài)范圍的比例確定可累積的幀數(shù)，進而確定圖像幀積分時間；判斷當(dāng)前確定的圖像幀積分時間與前一次的圖像幀積分時間的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則確定圖像幀積分時間為當(dāng)前確定的圖像幀積分時間，否則返回從緩存器讀取圖像幀數(shù)據(jù)的步驟，讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定圖像幀積分時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度的操作具體包括根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的電子快門速度等級選擇該等級對應(yīng)的電子快門速度；判斷當(dāng)前確定的電子快門速度與前一次的電子快門速度的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則確定電子快門速度為當(dāng)前確定的電子快門速度，否則返回從緩存器讀取圖像幀數(shù)據(jù)的步驟，讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定電子快門速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定電荷自動增益調(diào)整級別的操作具體包括根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的電荷自動增益調(diào)整級別選擇該級別對應(yīng)的電荷自動增益調(diào)整量；判斷當(dāng)前確定的電荷自動增益調(diào)整量與前一次的電荷自動增益調(diào)整量的差值是否超過預(yù)設(shè)閾值，是則確定電荷自動增益調(diào)整量為當(dāng)前確定的電荷自動增益調(diào)整量，否則返回從緩存器讀取圖像幀數(shù)據(jù)的步驟，讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定電荷自動增益調(diào)整級別。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式的操作具體包括根據(jù)確定的第一比值在整體范圍中對應(yīng)的級別確定圖像中是否存在強光源，是則確定先進行電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整，后進行圖像幀積分時間的調(diào)整的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式，否則確定先進行圖像幀積分時間的調(diào)整，后進行電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式；判斷當(dāng)前確定的控制模式是否與前一次的控制模式不相同，是則確定控制模式為當(dāng)前確定的控制模式，否則返回從緩存器讀取圖像幀數(shù)據(jù)的步驟，讀取下一個圖像幀數(shù)據(jù)，并重新確定控制模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7任一所述的方法，其特征在于，所述成像及數(shù)字化部件為CCD成像器件及數(shù)字化部件或CMOS成像器件及數(shù)字化部件。
9.一種低照度攝像機成像控制裝置，其特征在于，包括 保存從成像及數(shù)字化部件讀取的圖像幀數(shù)據(jù)的緩存器；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征的計算單元； 根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度的快門速度確定單元； 根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定電荷自動增益調(diào)整級別的增益調(diào)整級別確定單元；根據(jù)所述圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間的積分時間確定單元；根據(jù)所述灰度分布和統(tǒng)計特征確定圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式的控制模式確定單元；根據(jù)確定的控制模式執(zhí)行上述步驟確定的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的參數(shù)調(diào)整的參數(shù)調(diào)整執(zhí)行單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述計算單元具體包括計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度與黑暗部分灰度個數(shù)的第一比值的第一比值計算子單元；計算所述圖像幀數(shù)據(jù)的高亮部分灰度占整個圖像灰度的第二比值的第二比值計算子單元；根據(jù)所述第二比值確定所述第一比值的整體范圍，并判斷所述第一比值在所述整體范圍中的對應(yīng)等級的等級確定子單元。
11.一種具有權(quán)利要求9或10所述的低照度攝像機成像控制裝置的攝像系統(tǒng)，其特征在于，還包括鏡頭， 成像器件，像素傳輸及控制單元，具有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將成像器件拍攝的圖像進行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 并保存到緩存器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述成像器件為光電轉(zhuǎn)換器件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換器件為CCD成像器件或CMOS成像器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低照度攝像機成像控制方法，包括從成像及數(shù)字化部件中讀取圖像幀數(shù)據(jù)；根據(jù)圖像幀數(shù)據(jù)計算圖像的灰度分布和統(tǒng)計特征，根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別；根據(jù)圖像幀數(shù)據(jù)對圖像的直方圖進行變換和/或平移，并根據(jù)灰度分布范圍確定圖像幀積分時間；根據(jù)灰度分布和統(tǒng)計特征確定參數(shù)的調(diào)整順序?qū)?yīng)的控制模式；根據(jù)確定的控制模式執(zhí)行上述步驟確定的圖像幀積分時間、電子快門速度和電荷自動增益調(diào)整級別的參數(shù)調(diào)整。本發(fā)明還涉及一種低照度攝像機成像控制系統(tǒng)。本發(fā)明保證相機能夠適應(yīng)低照度的工作環(huán)境變化，改善圖像成像質(zhì)量和對比度，同時又能抑制工作環(huán)境中出現(xiàn)的強光。
文檔編號H04N5/235GK102223486SQ20111015709
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者劉中華, 羅紅玉, 陳建國 申請人:北京瑞瀾聯(lián)合通信技術(shù)有限公司