本發(fā)明涉及可見光圖像自動(dòng)曝光技術(shù)，具體涉及一種用于空間監(jiān)視的可見光相機(jī)自動(dòng)曝光方法。

背景技術(shù)：

自動(dòng)曝光控制技術(shù)一直是單反相機(jī)、卡片機(jī)和手機(jī)攝像頭等可見光相機(jī)的核心技術(shù)。

由于大氣散射和物體反射現(xiàn)象的存在，地面光照通常比較均勻，極端亮和極端暗的目標(biāo)一般不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在畫面中。對(duì)于均勻光照條件下的曝光控制，有大量成熟可行的方法，比如平均值法、直方圖法等，均取得了不錯(cuò)的效果。

如圖1所示，在空間監(jiān)視相機(jī)工作的太空真空環(huán)境中，不存在大氣散射現(xiàn)象，因此太空背景是全黑的暗背景；對(duì)于其監(jiān)視的空間目標(biāo)，如衛(wèi)星、飛船等，由于太陽帆板、熱控薄膜等高反射率材料的存在，表現(xiàn)為亮度接近100000lx的高亮目標(biāo)，和暗背景形成了強(qiáng)烈的反差。當(dāng)空間目標(biāo)在畫面所占比列較小而太空暗背景所占比列較大時(shí)，雖然有高亮目標(biāo)存在，但畫面整體表現(xiàn)偏暗。此時(shí)若仍采取平均值或直方圖等傳統(tǒng)曝光控制方法，感興趣的空間目標(biāo)必然過曝。因此，亟需一種自動(dòng)曝光方法，來解決太空背景下可見光圖像中的空間目標(biāo)容易曝光過度的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于空間監(jiān)視的可見光相機(jī)自動(dòng)曝光方法，基于圖像區(qū)域均值最大值進(jìn)行步長確定和曝光控制，以空間目標(biāo)作為測(cè)光區(qū)域，來確保太空背景下空間目標(biāo)的正常曝光。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：將區(qū)域灰度均值中的最大值作為參考值，依據(jù)該參考值確定曝光調(diào)整的步長，并調(diào)整曝光時(shí)間使參考值在設(shè)定的區(qū)間內(nèi)，具體包括如下步驟：

步驟一：將一幅分辨率為M×N的圖像平均分割為16個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的分辨率為

步驟二：對(duì)16個(gè)區(qū)域分別求取圖像灰度均值，并找出16個(gè)灰度均值中的最大值A(chǔ)vg_max作為后續(xù)確定步長和調(diào)整曝光時(shí)間的參考值；

步驟三：根據(jù)Avg_max確定曝光時(shí)間的調(diào)整步長T。具體方法是：為了縮短曝光控制的收斂時(shí)間，當(dāng)Avg_max較設(shè)定區(qū)間偏差較大時(shí)，將步長T設(shè)置為當(dāng)前曝光時(shí)間t的1/2；當(dāng)Avg_max較設(shè)定區(qū)間偏差較小時(shí)，將步長T設(shè)置為當(dāng)前曝光時(shí)間t的1/8；

步驟四：按照步長T調(diào)整曝光時(shí)間，直到Avg_max落在設(shè)定的區(qū)間[G_min，G_max]內(nèi)。具體方法是：當(dāng)Avg_max＞G_max時(shí)，按照步驟三的步長T減少曝光時(shí)間(即t＝t-T)，對(duì)下幀圖像進(jìn)行曝光；當(dāng)Avg_max＜G_min時(shí)，按照步驟三的步長T增加曝光時(shí)間(即t＝t+T)，對(duì)下幀圖像進(jìn)行曝光；循環(huán)重復(fù)以上調(diào)整，一直到G_min≤Avg_max≤G_max時(shí)，維持當(dāng)前曝光時(shí)間t不變，作為下幀圖像的曝光時(shí)間。每次調(diào)整曝光時(shí)間之前，均需進(jìn)行步驟三重新確定步長T。

相比現(xiàn)有方法，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

(1)將區(qū)域均值中的最大值作為曝光控制的參考值，非常適用于高動(dòng)態(tài)光照環(huán)境下的自動(dòng)曝光控制，可以有效解決太空背景下空間目標(biāo)容易曝光過度的問題；

(2)將曝光調(diào)整步長和當(dāng)前曝光時(shí)間及參考值較設(shè)定區(qū)間的偏差相關(guān)聯(lián)，在確保收斂的前提下，大大縮短了收斂時(shí)間；

(3)將整幅圖像平均劃分為4×4個(gè)區(qū)域求其灰度均值，可以有效避免恒星、雜散光等引起的小亮點(diǎn)對(duì)曝光控制的影響。

附圖說明

圖1為太空背景下空間目標(biāo)成像示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的自動(dòng)曝光方法流程圖；

圖3為本發(fā)明提出的圖像區(qū)域劃分示意圖；

圖4為本發(fā)明提出的曝光調(diào)整步長確定示意圖；

圖5為本發(fā)明提出的曝光調(diào)整步長確定流程圖；

圖6為本發(fā)明提出的曝光調(diào)整流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合圖2～圖6，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。

如圖2所示，本發(fā)明提出了一種新的自動(dòng)曝光控制方法，具體步驟如下：

(1)如圖3所示，將一幅分辨率為M×N的圖像平均分割為16個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的分辨率為本例中假設(shè)圖像分辨率為2048×2048，則劃分后每個(gè)區(qū)域的分辨率為256×256。

(2)對(duì)這16個(gè)區(qū)域分別求取圖像灰度平均值A(chǔ)vg₁，Avg₂……Avg₁₆，并找出16個(gè)灰度均值中的最大值A(chǔ)vg_max作為后續(xù)確定步長和調(diào)整曝光時(shí)間的參考值。

(3)如圖4所示，根據(jù)Avg_max確定曝光時(shí)間的調(diào)整步長T。設(shè)[G_min,G_max]為設(shè)定的理想?yún)^(qū)間，本發(fā)明中對(duì)曝光方法的控制目標(biāo)，就是通過增加或減少曝光時(shí)間，使得Avg_max處在區(qū)間[G_min,G_max]中。為了縮短曝光收斂時(shí)間，本發(fā)明采取了變步長的方法。如圖5所示，本發(fā)明采用了t/2和t/8兩檔步長，具體的確定方法是：當(dāng)Avg_max＞G2(本例中，G₂取200)或Avg_max＜G1(本例中，G₁取10)時(shí)，將步長T設(shè)置為當(dāng)前曝光時(shí)間t的1/2，以加快收斂速速；當(dāng)G₁≤Avg_max＜G_min或G_max＜Avg_max≤G₂時(shí)，將步長T設(shè)置為當(dāng)前曝光時(shí)間t的1/8，以避免振蕩。當(dāng)G_min≤Avg_max≤G_max時(shí)，無需調(diào)整，步長T＝0。

(4)按照步長T調(diào)整曝光時(shí)間，直到Avg_max落在設(shè)定的區(qū)間[G_min，G_max]內(nèi)。如圖6所示，當(dāng)Avg_max＞G_max時(shí)，按照步驟三的步長T來減少曝光時(shí)間(即t＝t-T)，對(duì)下幀圖像進(jìn)行曝光；當(dāng)Avg_max＜G_min時(shí)，按照步驟三的步長T來增加曝光時(shí)間(即t＝t+T)，對(duì)下幀圖像進(jìn)行曝光；循環(huán)重復(fù)以上調(diào)整，一直到G_min≤Avg_max≤G_max時(shí)，維持當(dāng)前曝光時(shí)間t不變，作為下幀圖像的曝光時(shí)間。每次調(diào)整曝光時(shí)間之前，均需進(jìn)行步驟三重新確定步長T。

綜上所述，本發(fā)明提出的方法，特別適用于衛(wèi)星艙外太空特殊光照條件下的自動(dòng)曝光控制，可有效避免圖像曝光過度的問題。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。