[发明专利]一种多次曝光组合中曝光次数确定及曝光时间分配的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及图像传感器技术。

背景技术

CMOS图像传感器芯片是一种低功耗高速的“片上摄像系统”。图像传感器通过规模庞大的二维感光像素阵列来采集图像，将光信号转换成模拟的电信号之后，被信号读出处理电路中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号并对应恢复成图像输出。在固定光照强度下，数字输出正比于像素的感光时间。

在视频监控、汽车电子、军事等应用领域，由于被监控环境中光照强度的变化范围很大，所以要求图像传感器能够同时感应强度相差很大的光照，即要求CMOS图像传感器具有足够大的动态范围。动态范围的定义是指同一幅图像中可拍摄的最亮与最暗光照的比值。从人的视觉角度，能够同时识别出同一场景中很亮区域与很暗区域的图像细节即意味着图像传感器具有比较大的动态范围。

由于图像传感器芯片设计以及图像数据存储、传输、显示等环节的制约，图像中所有像素具有相同的曝光时间，而且每一个像素的数据位长固定，因此制约了图像传感器的动态范围。多次曝光组合是一种有效扩展CMOS图像传感器动态范围的有效方法。通过将几幅不同曝光时间的图像组合起来，可以同时获得强光照和弱光照部分的更多细节，从而达到扩大动态范围的目的。多次曝光组合过程中需要获取多幅不同的同一场景成像，各自突出不同光照强度部分的细节。如何确定采样次数及每次采样的曝光时间是多次曝光组合的核心问题。

发明内容

本发明的目的在于解决不同拍摄光照环境下采样次数确定以及每次采样积分时间的确定与调度问题，以期获得最佳图像效果。为此，本发明采用如下的技术方案：

一种多次曝光组合中曝光次数确定及曝光时间分配的方法，其特征如下：

(1)使用中等长度的曝光时间，拍摄一幅图像，曝光时间为Tc；

(2)计算图像中心区域的平均亮度V、饱和像素数目Ns和严重欠曝光像素的数目Nn；

(3)当平均亮度V处于[30％饱和输出值AL，70％饱和输出值AH]之间，且饱和像素数目Ns和严重欠曝光像素的数目Nn均不超过设定上限，不调整曝光时间；

(4)下列三种情况下，1：当平均亮度V处于[20％饱和输出值ML，30％饱和输出值AL]或[70％饱和输出值AH，80％饱和输出值MH]之间，且饱和像素数目Ns和严重欠曝光像素的数目Nn均不超过设定上限；2：平均亮度V处于[20％饱和输出值ML，30％饱和输出值AL或[70％饱和输出值AH，80％饱和输出值MH]之间，且饱和像素数目Ns不超过设定上限，而严重欠曝光像素的数目Nn超过设定上限；3：平均亮度V处于[20％饱和输出值ML，30％饱和输出值AL]或[70％饱和输出值AH，80％饱和输出值MH]之间，且饱和像素数目Ns超过设定上限，而严重欠曝光像素的数目Nn不超过设定上限，按照下面的公式调整曝光时间，

其中，Tmin为图像传感器能够使用的最小曝光时间，Nsd表示饱和像素Ns的规定上限，Ptotal表示一帧中像素的总数；K为调整系数，取0～1之间；

(5)如果且饱和像素数目Ns和严重欠曝光像素的数目Nn均超过设定上限，平均亮度V在[20％饱和输出值ML，80％饱和输出值MH]之间，则再进行两次采样，一次采样低光强，一次采样高光强；

(6)如果平均亮度V低于20％饱和输出值ML且饱和像素数目Ns和严重欠曝光像素的数目Nn均超过设定上限，则再进行3次采样，其中两次低光强，一次高光强；

(7)如果平均值高于80％饱和输出值MH且饱和像素数目Ns和严重欠曝光像素的数目Nn均超过设定上限，则采样3次，其中两次高光强，一次低光强；

上述的步骤(5)、(6)、(7)中，

两次高光强采样的曝光时间分别按照下列两个公式确定，一次高光强采样的曝光时间按照下列两个公式的第一个公式确定：

两次低光强采样的曝光时间分别按照下列两个公式确定，一次低光强采样的曝光时间按照下列两个公式中的第一个公式确定，式中，Tmax为图像传感器能够使用的最大曝光时间。

上述的多次曝光组合中曝光次数确定及曝光时间分配的方法，中等长度的曝光时间是指在100Lux光照下达到50％满阱容量时曝光时间；光强小于5Lux时属于低光强，大于500Lux为高光强。