基于直方圖的自動曝光方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于直方圖的自動曝光方法及系統(tǒng)，包括亮度獲取步驟和亮度分析步驟，所述亮度獲取步驟包括：將畫面分成若干個小格，獲取各個小格的亮度值及直方圖統(tǒng)計信息；所述亮度分析步驟包括：根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重值，并計算畫面平均亮度值。通過上述方式，本發(fā)明能兼顧到畫面中較亮和較暗的地方，給予不同的比重，可以使得畫面的曝光接近均衡，盡可能多的保證畫面的細節(jié)。
【專利說明】
基于直方圖的自動曝光方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種基于直方圖的自動曝光方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在安全理念越來越重要的今天，安防監(jiān)控系統(tǒng)的重要性也日益凸現(xiàn)，特別是一些 比較敏感的場所，如銀行、監(jiān)獄、公路等，出于安全和管理的需要，人們需要知道運些場所發(fā) 生的事件，對運些場所進行監(jiān)控。出于對運些特殊場所的監(jiān)控需求，一體化攝像機的越來越 多的被需求。在一體化攝像機中，自動曝光技術是攝像機的核屯、技術之一，能否快速、準確 的實現(xiàn)自動曝光直接影響到畫面的成像效果，若曝光過度，則會使圖像過亮，失去一些圖像 細節(jié);曝光不足，則會導致圖像過暗，也會失去一些圖像細節(jié)，甚至影響圖像處理的色彩復 原。
[0003] 傳統(tǒng)的自動曝光系統(tǒng)將整幅圖像的亮度均值與預先設定的參考值比較來進行曝 光控制。運種方法適用于大部分場景，但是當畫面中亮區(qū)和暗區(qū)分布的不是很均勻的時候， 經(jīng)常容易出現(xiàn)過曝或者欠曝的現(xiàn)象，例如畫面中有背光區(qū)域時，此時基于傳統(tǒng)的自動曝光 方式，會導致畫面部分區(qū)域較暗或者過曝的情況存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供基于直方圖的自動曝光方案，解決畫面亮度 不均的情況下的過曝或者欠曝問題。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：提供一種基于直方圖的自動 曝光方法，包括亮度獲取步驟和亮度分析步驟，
[0006] 所述亮度獲取步驟包括:將畫面分成若干個小格，獲取各個小格的亮度值及直方 圖統(tǒng)計信息；
[0007] 所述亮度分析步驟包括:根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重值，并計算 畫面平均亮度值。
[000引為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種基于直方圖的自動曝光系統(tǒng)，包括：
[0009] 亮度獲取模塊，用于將畫面分成若干個小格，獲取各個小格的亮度值及直方圖統(tǒng) 計信息；
[0010] 亮度分析模塊，用于根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重值，并計算畫面 平均亮度值。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于：區(qū)別于現(xiàn)有技術，本發(fā)明通過將畫面分成若干個小格，獲 取各個小格的亮度值及直方圖統(tǒng)計信息；并根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重 值，并計算畫面平均亮度值。通過上述方式，本發(fā)明能兼顧到畫面中較亮和較暗的地方，給 予不同的比重，可W使得畫面的曝光接近均衡，盡可能多的保證畫面的細節(jié)。
【附圖說明】
[0012]圖I為本發(fā)明具體實施例中自動曝光控制流程示意圖；
[OOK]圖2為本發(fā)明具體實施例中Bayer格式示意圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明具體實施例中直方圖示意圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明具體實施例中亮度分區(qū)圖；
[0016] 圖5為本發(fā)明具體實施例中場景分析流程圖；
[0017]圖6為本發(fā)明具體實施例中曝光調(diào)節(jié)流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 為詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，W下結(jié)合實施方式并配合附 圖予W說明。
[0019] 本發(fā)明最關鍵的構(gòu)思在于:基于直方圖得到畫面的平均亮度及統(tǒng)計信息，再重新 計算畫面中各個模塊的加權(quán)值，而后再將此值與目標亮度值進行比較來控制光圈、快口 W 及增益等。
[0020] 本發(fā)明的主要目的是解決畫面中有太亮或者太暗畫面時存在過曝或者是欠曝的 問題。因此基于自動曝光的工作方式，自動曝光技術有=個十分重要的核屯、問題：光強測 量、場景分析和曝光調(diào)節(jié)。本發(fā)明將在此基于后面兩個核屯、問題提出一種自動曝光方法。
[0021] 自動曝光是通過控制進入攝像機成像系統(tǒng)的曝光量從而使圖像亮度穩(wěn)定在目標 亮度附近，實現(xiàn)圖像亮度最優(yōu)化的過程。
[0022] 如圖1所示，自動曝光系統(tǒng)是一個測光和控制系統(tǒng)，其控制流程如圖1所示。光照經(jīng) 鏡頭聚焦后照射在CMOS圖像傳感器上，CMOS傳感器經(jīng)過一定時間的曝光后將光信號轉(zhuǎn)換成 模擬電信號，而后通過模擬增益將信號放大，最后經(jīng)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù) 字信號輸出到視頻處理系統(tǒng)，而視頻采集系統(tǒng)接收到數(shù)字視頻信號后，經(jīng)過一系列的預處 理，由內(nèi)部的自動曝光算法得出此時的控制量，即如何控制快口、增益及光圈。由此，自動曝 光流程一般經(jīng)過=個步驟:亮度獲取、亮度分析和曝光調(diào)節(jié)。
[0023] 本發(fā)明實施例一提供一種基于直方圖的自動曝光方法，包括亮度獲取步驟和亮度 分析步驟，
[0024] 所述亮度獲取步驟包括:將畫面分成若干個小格，獲取各個小格的亮度值及直方 圖統(tǒng)計信息；
[0025] 所述亮度分析步驟包括:根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重值，并計算 畫面平均亮度值。
[0026] 其中還包括曝光調(diào)節(jié)步驟，所述曝光調(diào)節(jié)步驟包括：比較畫面平均亮度值與目標 亮度值，適應性調(diào)節(jié)曝光。
[0027] 所述亮度分析步驟具體為：
[0028] 根據(jù)各個小格亮度值與對應的權(quán)重值，計算出畫面初始亮度值；
[0029] 根據(jù)各個小格的直方圖信息，調(diào)整小格的權(quán)重值；
[0030] 根據(jù)調(diào)整后的小格權(quán)重值，獲取畫面平均亮度值。
[0031] 優(yōu)選地，當暗區(qū)處于畫面角落區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的a倍；當暗區(qū)處于畫面 中間區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的b倍；當暗區(qū)處于其他區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的C倍， 其中Ka<^b;當亮區(qū)處于畫面角落區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的d;當亮區(qū)處于畫面中間區(qū) 域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的e;當亮區(qū)處于其他區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的f，其中l(wèi)〉e〉f> d。
[0032] 所述曝光調(diào)節(jié)步驟具體為：
[0033] 判斷畫面平均亮度值是否介于目標亮度區(qū)間內(nèi)；
[0034] 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光；
[0035] 反之，若畫面平均亮度值小于目標亮度區(qū)間，則適應性增加曝光量；
[0036] 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則適應性減小曝光量。
[0037] 具體地，可將亮度區(qū)間分為一至五區(qū)，從一區(qū)到五區(qū)亮度逐漸升高；
[0038] 其中，若畫面平均亮度值小于目標亮度區(qū)間，則適應性增加曝光量的步驟具體為：
[0039] 若畫面平均亮度值落入亮度一區(qū)，則增加曝光量；
[0040] 若畫面平均亮度值落入亮度二區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度大于高亮值 的個數(shù)是否超過第一闊值；
[0041] 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量；
[0042] 反之，則增加曝光量；
[0043] 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則適應性減小曝光量的步驟具體為：
[0044] 若畫面平均亮度值落入亮度五區(qū)，則減小曝光量；
[0045] 若畫面平均亮度值落入亮度四區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度小于高暗值 的個數(shù)是否超過第二闊值；
[0046] 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量；
[0047] 反之，則減小曝光量
[0048] 對應地，本發(fā)明實施例二提供一種基于直方圖的自動曝光系統(tǒng)，包括：
[0049] 亮度獲取模塊，用于將畫面分成若干個小格，獲取各個小格的亮度值及直方圖統(tǒng) 計信息；
[0050] 亮度分析模塊，用于根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重值，并計算畫面 平均亮度值。
[0051] 其中，還包括曝光調(diào)節(jié)模塊，用于比較畫面平均亮度值與目標亮度值，適應性調(diào)節(jié) 曝光。
[0052] 具體地，所述亮度分析模塊具體用于：
[0053] 根據(jù)各個小格亮度值與對應的權(quán)重值，計算出畫面初始亮度值；
[0054] 根據(jù)各個小格的直方圖信息，調(diào)整小格的權(quán)重值；
[0055] 根據(jù)調(diào)整后的小格權(quán)重值，獲取畫面平均亮度值。
[0056] 所述曝光調(diào)節(jié)模塊具體用于：
[0057] 判斷畫面平均亮度值是否介于目標亮度區(qū)間內(nèi)；
[0058] 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光；
[0059] 反之，若畫面平均亮度值小于目標亮度區(qū)間，則適應性增加曝光量；
[0060] 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則適應性減小曝光量;具體地：
[0061] 將亮度區(qū)間分為一至五區(qū)，從一區(qū)到五區(qū)亮度逐漸升高；
[0062] 若畫面平均亮度值落入亮度一區(qū)，則增加曝光量；
[0063] 若畫面平均亮度值落入亮度二區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度大于高亮值 的個數(shù)是否超過第一闊值；
[0064] 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量；
[0065] 反之，則增加曝光量；
[0066] 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則適應性減小曝光量的步驟具體為：
[0067] 若畫面平均亮度值落入亮度五區(qū)，則減小曝光量；
[0068] 若畫面平均亮度值落入亮度四區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度小于高暗值 的個數(shù)是否超過第二闊值；
[0069] 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量；
[0070] 反之，則減小曝光量。
[0071 ]為方便理解，W下通過一個具體實施例進行描述。
[0072] 請一并參閱圖1~圖6,本發(fā)明的基本思想是得到畫面的平均亮度，再依據(jù)直方圖 的統(tǒng)計信息，再重新計算畫面中各個模塊的加權(quán)值，而后再將此值與目標亮度值進行比較 來控制光圈、快口 W及增益等?？奢^好的解決現(xiàn)畫面亮度不均的情況下的過曝或者欠曝問 題。
[0073] 由于本發(fā)明的目的是解決畫面中有太亮或者太暗畫面時存在過曝或者是欠曝的 問題。因此基于自動曝光的工作方式，自動曝光技術有=個十分重要的核屯、問題：光強測 量、場景分析和曝光調(diào)節(jié)。
[0074] 亮度獲取時，在攝像機系統(tǒng)中，環(huán)境光照經(jīng)過鏡頭聚焦，照射在CMOS圖像傳感器表 面，經(jīng)過CMOS轉(zhuǎn)化為電信號，WBayer格式(如圖2所示)輸出至視頻處理系統(tǒng)進行處理。視頻 處理系統(tǒng)主要完成對CMOS數(shù)據(jù)的采集W及對信號的處理，并將原始的Bayer格式數(shù)據(jù)經(jīng)過 一系列處理之后轉(zhuǎn)換成RGB格式。
[0075] 攝像機系統(tǒng)執(zhí)行自動曝光之初，需要獲得整副圖像的亮度，因而，需要將圖像的 RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV信號(Y:亮度信號，U:R-Y色差信號;V:B-Y色差信號），轉(zhuǎn)換格式如下面公 式1所示： L 0076 ]
*.>.< < .>；?*.>.^ .*；?<< < < .>；?*.>.^ 1
[0077] 轉(zhuǎn)換成YUV格式后，就對自動曝光所需要的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并統(tǒng)計圖像的直方圖 (并不是每個視頻處理系統(tǒng)都會統(tǒng)計此信息）完成亮度數(shù)據(jù)的獲取。在此階段中，都是ISP (圖像信號處理)處理過程中的標準流程。
[0078] 亮度分析中，目前常用的測光方法如下：
[0079] 得到亮度之后，需要對其像素按所在區(qū)域進行統(tǒng)計從而得到圖像不同區(qū)域的亮度 信息。在曝光信號處理中，沒有必要運算所有像素，只要對視場范圍內(nèi)的部分像素取樣分析 即可。目前，取樣方法常見有平均測光、中央測光、局部測光、點測光和區(qū)域測光等。
[0080] 平均測光:是測量整個畫面的平均光亮度，運種方法適合光強適中，畫面光強差別 不大的情況；
[0081 ]中央測光：W中間拍攝的內(nèi)容為主要測光對象。測光的感光元件重點對中間部分 進行測量，并對整體的測光值進行分析，中央部分的測光數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)分析中的絕大比例。
[0082]局部測光:也稱中央部分測光，是只對畫面的一塊區(qū)域進行測光，周圍的背景是明 是暗都不會對局部的光亮產(chǎn)生影響，測光區(qū)域為3%~12%。
[0083] 點測光:測量畫面中央很小范圍內(nèi)景物的亮度值，測光區(qū)域為1%~3%。
[0084] 其中，全局平均測光為了照顧整個畫面，但是在畫面中央有燈管的場景下，全局測 光的情況下會導致畫面中央的燈管部分就已經(jīng)過曝，不能看輕細節(jié)，也不能滿足監(jiān)控的需 求，中央測光的方式，會W中間部分作為測試重點，結(jié)果就是燈管部分細節(jié)有了，但是周邊 已經(jīng)欠曝，也看不到細節(jié)了；而局部測光是畫面中間一部分進行測光，也是與中央測光導致 的情況相同；而點測光如果在選取點時選取的不合適，或者選取了畫面中央較暗的部分或 者較亮的一點都會出現(xiàn)不同的情況。
[0085] 針對W上各種測光方式出現(xiàn)的情況，為了解決此問題，本發(fā)明采取了將畫面分成 m*n個小格，W 17*15個小格為例，每個小格分別計算出亮度后再乘W每個小格的權(quán)重值，得 出整副畫面的亮度值。在計算亮度值時，畫面中每個小格的權(quán)重值并不是靜態(tài)不變的，而是 根據(jù)畫面的亮度信息有所變動。本發(fā)明在獲取了每個小格的亮度信息后，再根據(jù)畫面中每 個小方格的直方圖統(tǒng)計信息，判斷出哪個小格處于高亮區(qū)域，哪個小格處于暗部區(qū)域，哪個 小格處于中間亮度區(qū)域，根據(jù)運些信息調(diào)整測光表的權(quán)重值，在曝光時能同時兼顧到畫面。
[0086] 應當理解的是，本發(fā)明將畫面劃分成17*15個小格，而在實際操作中，可根據(jù)需要， 劃分成如8*8個小格。運樣劃分的目的是為了分區(qū)塊計算，分的小格越小，即數(shù)量越多的情 況下，考慮的細節(jié)越多，計算量也越大;分的小格越大，即數(shù)量越少的情況下，考慮的細節(jié)越 多，計算量減少，但細節(jié)可W疏漏掉很多。因此，本領域技術人員可根據(jù)實際需要，劃分合適 的小格。
[0087] 曝光控制中，常用的曝光控制方法如下：
[0088] 完成亮度分析之后，將根據(jù)當前圖像的亮度與目標亮度之間的差距，通過一定的 算法對曝光參數(shù)做出相應的調(diào)整，使得下一帖圖像的亮度趨向并最終達到目標亮度。曝光 調(diào)節(jié)的參數(shù)就是指光圈大小、曝光時間（快口）及增益。常用的自動曝光算法有數(shù)值計算法、 查找表法、計算法等。
[0089] 查表法，就是在系統(tǒng)內(nèi)部存儲一張曝光參數(shù)調(diào)整的步長與圖像亮度關系之間的函 數(shù)關系的查找表，在統(tǒng)計好平均亮度后，根據(jù)運個值在表中找出與之對應的調(diào)整量，反饋給 系統(tǒng)；
[0090] 迭代法，就是通過逐步迭代使曝光參數(shù)逐次逼近目標值。
[0091] 數(shù)值計算法，就是根據(jù)數(shù)學公式推導出一個公式，計算出亮度后帶入公式中，根據(jù) 公式求出新的參數(shù)值。
[0092] 本發(fā)明采用的曝光方法是屬于查表法與迭代法相結(jié)合的方式，在得到當前圖像的 亮度和目標亮度之間的差距時，調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)部早已存儲好的與當前亮度相近的快口、增益 W及光圈的數(shù)值，先達到目標亮度值附近，完成曝光的粗調(diào)，而后再通過逐步調(diào)試快口、增 益W及光圈的方式來慢慢的接近曝光目標值，使圖像接近目標亮度，完成曝光。
[0093] 實際操作中，Cmos傳感器獲取圖像數(shù)據(jù)后，輸出為Bayer格式的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)圖像 處理系統(tǒng)后，通過去馬賽克等方式將Bayer格式的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB格式的數(shù)據(jù)，而后將 此RGB轉(zhuǎn)換成YUV色彩空間，獲取當前圖像的亮度值。在此處，本發(fā)明將畫面劃分成了 17*15 的小格，此時得到的亮度值是每個小格的平均亮度值Ex(0 = 0，l，2......254)，在W上圖像 處理的過程中并同時統(tǒng)計到了每個圖像直方圖的信息，根據(jù)直方圖信息判斷更改權(quán)重值， 獲得當前圖像的整體亮度，而后再控制快口、增益W及光圈實現(xiàn)自動曝光，下面將針對亮度 分析和曝光調(diào)節(jié)詳細的敘述本發(fā)明采取的方案。
[0094] 1、亮度&場景分析
[00M]首先獲取整幅圖像的亮度，此亮度是整幅圖像的所有像素亮度的加權(quán)平均值，
[0096]
.......................................................................公式 U )
[0097] 其中i = l，2,3……m*n，m表示畫面中分割的小格的橫向個數(shù)，n表示縱向個數(shù)，是 第i個小格的平均亮度值，是第i個小方格亮度的權(quán)重。
[0098] 測光表權(quán)重數(shù)值示意如下:表中的值在初始化時會賦給一組默認的值。
[0099]
[
[0101]與此同時，獲取畫面中每個小格的直方圖統(tǒng)計信息，直方圖分段如下圖3:直方圖 W縱坐標為標準分為5段，其中圖中的0至化1的區(qū)域表示最暗的一段，在亮度上面低于化1 的像素都統(tǒng)計在此段中，Thl至化2的段為低于中間亮度的一段，在化2至化3的一段為中間 亮度的一段，落于此段的亮度為曝光合適的亮度，證3至化4的一段為高于中間亮度的一段， Th4至255-段，表示高亮區(qū)域，高于化4的亮度都認為是高亮。查看直方圖中每段所占的比 例，一般情況下，是查看0-化1和化4-255運兩段，如果暗區(qū)（O-Thl)所占的比例大于Ll(此為 實驗獲取的經(jīng)驗值，在本例中，選擇為0.4)時，認為此時小格的畫面處于暗區(qū)，同理，如果在 亮區(qū)所占的比例大于L2(此為實驗獲取的經(jīng)驗值，在本例中，選擇為0.45)時，認為此時小格 的畫面處于高亮區(qū)。判斷得出W上結(jié)論后，如果此暗區(qū)位于上面表中四個角的位置(紫色背 景），則原權(quán)重只是變?yōu)樵瓉淼?.5倍，而位于畫面的中間位置(綠色背景)時，其權(quán)重變?yōu)樵?來的3倍，其他位置則是原來的2倍；同理，亮區(qū)如果位于四角位置時，其權(quán)重變?yōu)樵瓉淼?/ 4,如果位于中間位置，則權(quán)重變?yōu)樵瓉淼?/2,其他位置則為原來的權(quán)重的1/3。如果畫面中 小格并沒有判斷為高亮區(qū)或者暗區(qū)，則其權(quán)重還是默認的權(quán)重，不會更改。由此動態(tài)的改變 畫面中每個小格的權(quán)重的大小，完成亮度計算，得到畫面的亮度的加權(quán)平均值。本實施例 中，四角位置為四個角上的12個小格，中間位置為最中間的51個小格，一般來說，四角位置 可W是每個角上占整個畫面4-6%的區(qū)間，中間位置可W是中屯、位置占整個畫面15-25%的 區(qū)間。
[0102] 接下來，判斷目前所得到的亮度是處于何種模式，是正常的亮度范圍還是小于正 常亮度，還是大于正常亮度。此時設W上所得到的平均亮度為AL,目標亮度則為化。在調(diào)整 曝光時需要判斷整個畫面AL位于何種位置。此時將亮度區(qū)域分成5段，分別定義為W下幾 段：
[0103] I:是表示亮度在O-Ll之間的亮度的一段，此段表示畫面的亮度處于很暗的情況；
[0104] II:亮度略高于I段，表示亮度值在Ll與L2之間。
[0105] III:目標亮度范圍內(nèi)，中間的化是設置的目標亮度，L2和L3之間段是設置好認為 是目標見度范圍內(nèi)。
[0106] IV:亮度略高于目標亮度，表示亮度值在L3與L4之間
[0107] V:高亮區(qū)，表示亮度值在L4與255之間
[0108] 判斷AL是處于哪個區(qū)域，如果位于I區(qū)，說明此時畫面的亮度太暗，此時需要增加 曝光量；如果位于V區(qū)，說明此時畫面太亮，已經(jīng)過曝了，需要減小曝光量；如果位于III區(qū) 內(nèi)，則說明目前曝光合適，不需要調(diào)整。另外有兩個區(qū)域比較復雜，需要借助直方圖的統(tǒng)計 信息來進行判斷，就是II和IV區(qū)。下面說明一下II和IV區(qū)的情況。
[0109] 如果位于II區(qū)，此時需要查看整個畫面的直方圖信息。在統(tǒng)計時，我們除了會統(tǒng)計 畫面中每個小格的直方圖信息，也統(tǒng)計了整幅圖的直方圖信息(如圖3所示）。如果AL位于II 區(qū)，則需要判斷直方圖中大于化4的像素所占的比例，如果大于a(例如0.095,此值為經(jīng)驗 值），則認為畫面中亮點很多，可W無需調(diào)整;如果小于此值，則增加曝光量，達到化水平;如 果AL位于IV區(qū)，則需要判斷直方圖中小于化1的像素所占的比例，如果大于(6(例如0.4,此值 為經(jīng)驗值），說明畫面中有較多的暗區(qū)，則不需調(diào)整，如果小于此值，則需要減小曝光量，達 到化水平。
[0110] 2、曝光調(diào)節(jié)
[0111] 得到畫面的亮度后，并根據(jù)W上的分析，得出此時是需要增加曝光量或者減小曝 光量。首先，先根據(jù)目前得到的平均亮度AL,得到與化之間的差距A L =化-AL。然后，先根據(jù) 事先測試好的亮度與快口、光圈之間的關系，先將快口和光圈放置到一個較合適的位置，先 完成粗調(diào)的效果。
[0112] 而后，再次計算亮度差，如果A L〉0,則說明需要增加曝光量;如果A 1X0,說明此時 需要減小曝光量。
[0113] 增加曝光量時，然后再次計算亮度差A L，如果需要增加曝光量，則查看此時快口 和光圈是否到達極限位置，如果是，則需要增加增益來逐步達到化，減小AL,直至為0,如果 光圈和快口沒有達到極限值，首先增大光圈，計算是否滿足A 1 = 0,直至光圈到極限位置還 不能滿足條件，則需要調(diào)整快口來達到條件。
[0114] 減小曝光量時，步驟與增加時相同，只是在細調(diào)時需要首先查看此時是否開啟增 益，需要先將增益下降來滿足減小曝光量，如果減小增益能達到目的，則此時完成曝光，如 果不能，則快速的調(diào)整光圈來減小通光量。
[0115] 本發(fā)明在實際應用到曝光時，可W達到較好的效果，可W有效的解決很多動態(tài)范 圍較大的場景的曝光，可W很好的提高攝像機的效果。
[0116] 本發(fā)明在分析圖像的整體亮度時，將圖像分成多個小格，在計算圖像的整體亮度 時，通過每個小格圖像的亮度乘W權(quán)重得到正副圖像的平均亮度，運樣在測試畫面的亮度 時，能兼顧到畫面中較亮和較暗的地方，給予不同的比重，可W使得畫面的曝光接近均衡， 盡可能多的保證畫面的細節(jié)。
[0117] 此外，本發(fā)明在調(diào)節(jié)自動曝光相應的參數(shù)的時候，并不是本著一種方式，而是采用 了粗調(diào)和細調(diào)相結(jié)合的方式，在粗調(diào)時快速的將畫面亮度調(diào)整至目標亮度附近，而后再通 過逐步迭代方式來細細調(diào)節(jié)曝光，使畫面完成合適的曝光。
[0118] W上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的技術領域，均同理包括 在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于直方圖的自動曝光方法，其特征在于，包括亮度獲取步驟和亮度分析步驟； 所述亮度獲取步驟包括:將畫面分成若干個小格，獲取各個小格的亮度值及直方圖統(tǒng) 計信息； 所述亮度分析步驟包括:根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重值，并計算畫面 平均亮度值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于直方圖的自動曝光方法，其特征在于，還包括曝光調(diào)節(jié)步 驟，所述曝光調(diào)節(jié)步驟包括:比較畫面平均亮度值與目標亮度值，適應性調(diào)節(jié)曝光。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于直方圖的自動曝光方法，其特征在于，所述亮度分析步驟具 體為： 根據(jù)各個小格亮度值與對應的權(quán)重值，計算出畫面初始亮度值； 根據(jù)各個小格的直方圖信息，調(diào)整小格的權(quán)重值； 根據(jù)調(diào)整后的小格權(quán)重值，獲取畫面平均亮度值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述基于直方圖的自動曝光方法，其特征在于，當暗區(qū)處于畫面角落 區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的a倍；當暗區(qū)處于畫面中間區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的b倍； 當暗區(qū)處于其他區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的c倍，其中l(wèi)〈a〈c〈b;當亮區(qū)處于畫面角落區(qū)域 時，調(diào)整權(quán)重值為原來的d;當亮區(qū)處于畫面中間區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的e;當亮區(qū)處 于其他區(qū)域時，調(diào)整權(quán)重值為原來的f，其中l(wèi)>e>f>d。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述基于直方圖的自動曝光方法，其特征在于，所述曝光調(diào)節(jié)步驟具 體為： 判斷畫面平均亮度值是否介于目標亮度區(qū)間內(nèi)； 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光； 反之，若畫面平均亮度值小于目標亮度區(qū)間，則增加曝光量； 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則減小曝光量。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于直方圖的自動曝光方法，其特征在于，將亮度區(qū)間分為一至 五區(qū)，從一區(qū)到五區(qū)亮度逐漸升高； 若畫面平均亮度值小于目標亮度區(qū)間，則增加曝光量的步驟具體為： 若畫面平均亮度值落入亮度一區(qū)，則增加曝光量； 若畫面平均亮度值落入亮度二區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度大于高亮值的個 數(shù)是否超過第一閾值； 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量； 反之，則增加曝光量； 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則減小曝光量的步驟具體為： 若畫面平均亮度值落入亮度五區(qū)，則減小曝光量； 若畫面平均亮度值落入亮度四區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度小于高暗值的個 數(shù)是否超過第二閾值； 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量； 反之，則減小曝光量。7. -種基于直方圖的自動曝光系統(tǒng)，其特征在于，包括： 亮度獲取模塊，用于將畫面分成若干個小格，獲取各個小格的亮度值及直方圖統(tǒng)計信 息； 亮度分析模塊，用于根據(jù)直方圖統(tǒng)計信息獲取各小格的亮度權(quán)重值，并計算畫面平均 亮度值。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述基于直方圖的自動曝光系統(tǒng)，其特征在于，還包括曝光調(diào)節(jié)模 塊，用于比較畫面平均亮度值與目標亮度值，適應性調(diào)節(jié)曝光。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述基于直方圖的自動曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述亮度分析模塊具 體用于： 根據(jù)各個小格亮度值與對應的權(quán)重值，計算出畫面初始亮度值； 根據(jù)各個小格的直方圖信息，調(diào)整小格的權(quán)重值； 根據(jù)調(diào)整后的小格權(quán)重值，獲取畫面平均亮度值。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述基于直方圖的自動曝光系統(tǒng)，其特征在于，所述曝光調(diào)節(jié)模塊 具體用于： 判斷畫面平均亮度值是否介于目標亮度區(qū)間內(nèi)； 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光； 反之，若畫面平均亮度值小于目標亮度區(qū)間，則適應性增加曝光量； 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則適應性減小曝光量;具體地： 將亮度區(qū)間分為一至五區(qū)，從一區(qū)到五區(qū)亮度逐漸升高； 若畫面平均亮度值落入亮度一區(qū)，則增加曝光量； 若畫面平均亮度值落入亮度二區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度大于高亮值的個 數(shù)是否超過第一閾值； 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量； 反之，則增加曝光量； 若畫面平均亮度值大于目標亮度區(qū)間，則適應性減小曝光量的步驟具體為： 若畫面平均亮度值落入亮度五區(qū)，則減小曝光量； 若畫面平均亮度值落入亮度四區(qū)，則判斷小格直方圖中的像素點亮度小于高暗值的個 數(shù)是否超過第二閾值； 若是，則無需調(diào)節(jié)曝光量； 反之，則減小曝光量。
【文檔編號】H04N5/238GK105827995SQ201610190582
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】張君, 李力, 楊偉強
【申請人】金三立視頻科技（深圳）有限公司