[发明专利]一种数码摄像装置自动曝光控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数码摄像装置自动曝光控制方法。 

背景技术

自动曝光影响摄像装置获取的图像视频的基本亮度信息，是稍次于解像力的重要性能指标，因此对自动曝光控制方法的研究有着重要的现实意义和市场价值。

摄像装置采集的图像视频的亮度主要是由以下几个因素决定的：sensor（传感器）硬件的模拟，数字电路放大因子，被sensor捕获的光通量，以及曝光持续时间。用一个简单的量化公式可以描述如下：

Ev = Av + Tv = Bv + Sv – Cv                             （1）

   其中Av代表摄像装置的光圈对图像的影响，Tv代表快门速度也就是曝光时间。Bv是指图像的亮度度量。Sv是sensor器件的模拟，数字电路放大因子。Cv代表当前环境光对Ev的影响补偿，也可以认为是个人偏好。

     上述公式也可以改写如下：

                                  Ev – Sv + Cv = Bv

     或者

                                 Av + Tv – Sv + Cv = Bv

由上式可得，当Sv不发生变化时候，Bv的当前帧亮度与目标帧亮度取决于Av 和 Tv的组合。如上式Sv不变，Cv可以预知（对于数码相机，可以认为设定）的情况。

    在摄像系统中自动曝光系统可以分为2个部分，测光部分和曝光控制部分。测光部分又主要包含2项内容，环境光的测量和当前采集图像数据的亮度估计。这2部分会影响到理论公式的Cv和Bv部分。

    曝光控制部分是实现当前视频图像亮度与期望的视频图像亮度不一致时采取措施使两者的差异逐渐收敛消失的过程。该部分的主要理论依据是

                         Ev = Av+Tv

对Ev的调整可以通过Av和Tv来实现，但如何实现才能得到更好的图像视频质量是图像采集装置必须考虑的问题。

现有的自动曝光控制技术在准确控制方面不能满足多个场景的变化，而摄像装置的应用范围非常大，并且现存的自动曝光控制算法在目标亮度和当前亮度出现差异的情况下，大多是根据设计者的喜好来选择EV的调整方向和特性，缺乏对sensor和镜头特性的考虑。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种数码摄像装置自动曝光控制方法，实现自动曝光的精确控制，从而提高摄像质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种数码摄像装置自动曝光控制方法，包括以下步骤：

1）选择数码摄像装置的摄像应用场景对应的分块统计亮度权重模型、该摄像应用场景目标帧图像的目标亮度和该摄像应用场景对应的曝光曲线；

2）数码摄像装置采集图像，将采集的图像分成M×N个小块；

3）当采用bayer模式采集图像时，根据下式计算每个小块的亮度SumLinY：SumLinY =∑Gi；当采用yuv模式采集图像时，根据下式计算每个小块的亮度SumLinY：SumLinY =∑Yi；其中，Gi为bayer模式下图像小块中绿分量的亮度值；Yi为yuv模式下图像小块中y分量的亮度值；

4）根据下式计算步骤2）中采集的图像的整体平均亮度B：

B = [∑（（SumLinY/count_i）*Wi）]/ ∑ Wi；

其中，count为第i个图像小块的绿分量像素个数或者y分量像素个数；Wi为第i个图像小块的权重系数；

5）根据上述平均亮度B选择所采集的当前帧图像的环境测光补偿系数Cv1；

6）根据下式计算当前帧图像亮度和目标亮度之间的差值DeltaBv：DeltaBv  = DeltaEv +DeltaCv；其中，DeltaEv= Ev1- Ev2；DeltaCv= Cv1- Cv2；Cv2为根据目标亮度选择的目标帧图像的环境测光补偿系数；Cv1为当前帧图像的曝光补偿亮度；Cv2为目标帧图像的曝光补偿亮度；由此可见，目标亮度和当前亮度之间的差异主要可以由DeltaEv（也就是光圈和曝光时间的改变）的改变来控制和修正，这也是曝光控制的基本理论基础。