[发明专利]用于确定曝光设置的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于设置图像捕获设备的曝光的方法和装置。此外，本发明涉及用于确定捕获图像和运动视频的曝光设置的过程。

背景技术

随着越来越多的人散步时带着能够捕获静态图像和/或运动视频的设备，借助于技术手段的图像捕获正在增加。此外，捕获的图像、静态图像和/或运动视频越来越多地使用在监控和监视系统中。为了捕获特定用途的图像信息，必须精确控制图像传感器对将捕获的光的曝光。为了使最终用户更容易地捕获可用图像，已经开发了用于设置适当曝光的自动设计。在很长一段时间中，设置曝光的这些自动设计在连续捕获静态图像和/或运动图像的系统中特别重要。例如，在任意很长的时间段中，特别在晚上、早上和延续一整天的时间段中，光照条件可能变化很大。由于天气改变、云层改变和场景照明改变(例如电灯打开或关闭)，光照条件也可能在较短时间段中变化很大。

在一些照相机中，针对照相机前面的场景的曝光设置基于来自安装在照相机中的独立测光表的输入而自动计算。在其他照相机中，针对场景的曝光设置基于由照相机的图像传感器捕获的图像数据而自动计算。专利US8446480B2(KALEVO)提供了使用来自图像传感器的图像数据计算曝光设置的一个示例。这个专利描述了用于曝光控制的方法和装置。图像传感器中用于在特定强度下接收光的传感器元件的数量的直方图被确定。此外，根据接收的光强度表示图像传感器性能的成本函数对多个曝光时间是有用的。然后，曝光时间基于该直方图和成本函数确定。这些文献的教义涉及发现用于静态图像的捕获的曝光。上面方法的一个问题是该方法被设计为用于捕获单个静态图像，因此该方法的教义没有解决涉及捕获在很长时间段上表示照相机视场的一系列的一部分而捕获的运动视频或静态图像有关的问题。

发明内容

本发明的一个目标是为了提供一种用于计算运动视频捕获过程的曝光设置的改进方法。

该目标通过根据权利要求1的方法和通过根据权利要求12的图像捕获设备实现。本发明的进一步实施例在从属权利要求中公开。

具体来说，根据本发明的一个实施例，该方法通过图像传感器捕获图像帧，捕获的曝光基于初始曝光值设置，通过发现在应用于总成本计算时产生基本上最优值的曝光值来确定临时曝光值，其中根据特定曝光值计算所述总成本是基于在特定曝光值下捕获的图像帧中的图像像素的信号水平连同成本函数的，在所述临时曝光值下计算于所捕获的图像有关的饱和像素，通过发现曝光值相对于所述临时曝光值的减小来确定下一个曝光值，对于曝光值的减小，非饱和像素的总成本相对于非饱和像素在所述临时曝光值下的总成本的改变基本上等于在所述临时曝光值下计算的所述饱和像素成本，并且使用所确定的下一个曝光值来捕获新的图像帧。这个方法的一个优点在于相继捕获的图像，即针对运动视频，具有不振动的稳定曝光设置。此外，该方法是快速的。

在另一个实施例中，该方法进一步包括基本将捕获的每个图像帧插入运动视频流中。在这个实施例中，避免振动曝光的优点变得更加明显。

在一个实施例中，捕获新的图像帧启动确定临时曝光值的步骤、确定饱和像素成本值以及确定下一个曝光值以捕获进一步的图像帧的重复。

根据一个实施例，计算所述总成本是基于捕获的图像的直方图连同成本函数，所述直方图表示在特定曝光值下捕获的图像在不同强度水平的像素数。使用直方图的优点是过程可以比不使用直方图需要更少的处理能力。此外，需要被存储的数据量还可以减少。

在一个实施例中，直方图是表示在曝光时间期间在特定强度水平下图像传感器中用于接收的光的图像传感器元件数的函数。

根据另一个实施例，在确定临时曝光值的行为中计算特定曝光值的总成本的行为包括：根据所捕获的图像数据计算表示不同曝光值的多个直方图，将针对注册的每个强度水平的直方图值乘以所述成本函数在对应强度水平下的成本值，针对与特定曝光值有关的每个直方图，通过将对于该直方图中基本上所有的强度水平的每个乘法的积相加，来计算每个曝光值的总成本，以及使用针对算法中的每个曝光值计算的总成本来发现最低总成本和对应的曝光值。通过计算如这里实施例中描述的总成本，过程可以使用更少的处理能力并可以变得更快。

在另一个实施例中，所述成本函数为图像传感器在特定强度水平下的性能的函数。

在又一个实施例中，确定所述临时曝光值、确定所述饱和像素成本和确定下一个曝光值的一次迭代基于捕获的相同图像的数据。

根据一个实施例，所述饱和像素成本被计算为在临时曝光值下的图像数据中的饱和像素数乘以饱和像素的预定成本值。