[发明专利]一种适用于大温差工作场景的自动曝光方法

说明书

一种适用于大温差工作场景的自动曝光方法，通过FPGA高速控制时序实现一个纳秒级曝光成像，该幅图像的灰度均值作为背景灰度，通过该步骤实现了实时背景灰度的采集，从而避免了在环境温度变化情况下背景灰度对图像线性段的影响。同时，该方法通过设置一个线性区判定阈值，判断当前曝光时间的图像是否处于曝光的线性段，从而采取不同的曝光计算公式，计算得到目标曝光时间。

技术领域

本发明涉及一种适用于大温差工作场景的自动曝光方法，尤其涉及在深空探测及地球极端温度环境科学探测中大温差工作场景的自动曝光方法，属于自动曝光技术领域。

背景技术

相机作为一个直观有效的数据采集来源，在各种宇航深空探测以及地球极端环境的科学探测中具有广泛应用。为了实现及时有效的获取图像信息，相机需要具备自动曝光能力。在深空探测以及地球极端环境应用场景中，相机所处环境温度在探测任务期间内变化范围较大。由于在深空探测及地球极端温度环境科学探测中受相机尺寸及功耗等限制，无法采用热控的技术手段保证相机工作温度范围，而相机选用的成像探测器背景灰度受环境温度影响较大，对相机成像特性具有很大影响。因此，对于深空探测以及地球极端环境场景中，相机自动曝光成像时需满足大温差环境的应用。而目前已有的相机用的自动曝光算法不能适应由于温度变化导致背景灰度差异较大的情况。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于大温差工作场景的自动曝光方法，解决了传统自动曝光方法不能适应大温差工作场景的问题。

本发明的技术解决方案是：一种适用于大温差工作场景的自动曝光方法，包括如下步骤：

S1，相机采用纳秒级曝光时间拍摄一幅图像，将该幅图像灰度均值作为背景灰度Gd；

S2，相机按照当前曝光时间Ti0拍摄图像，计算图像灰度均值为Gm；所述当前曝光时间Ti0的初始值为设定的默认曝光时间；

S3，计算Gm-Gd，若G0Gm-GdG1，则目标曝光时间Tit为当前拍摄图像的曝光时间，相机按照目标曝光时间Tit进行拍照；否则，进入S4；所述G0、G1分别为设定的图像灰度均值过暗阈值和图像灰度均值过亮阈值；

S4，若Ga≤Gm-Gd，更新目标曝光时间Tit为Tit＝(Gt-Gd)/(Gm-Gd)*Ti0；若GaGm-Gd，更新目标曝光时间Tit为Tit＝2*Ti0；所述Ga为设定的图像线性区判定阈值；其中，Gt为图像上ROI区域的灰度均值；

S5，按照更新的目标曝光时间Tit拍摄图像，更新图像灰度均值Gm，返回S3。

优选地，所述G0GtG1。

优选地，所述的纳秒级曝光时间为5～25ns。

优选地，所述的纳秒级曝光时间由FPGA控制实现。

进一步地，所述的FPGA为A3PE3000L-1FG484M。

优选地，所述目标曝光时间Tit为0.01ms～655.36ms。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)提出了实时获得相机背景灰度的方法，消除了在环境温度变化情况下背景灰度对自动曝光计算的影响。满足深空探测以及地球极端环境等应用中环境温度变化范围大导致的图像背景灰度差异对自动曝光计算的影响。

(2)通过设置曝光线性区判定阈值，将自动曝光计算分为线性区及非线性区，从而采取不同计算方法计算得到目标曝光时间，自动曝光计算更为准确，减少自动曝光计算的迭代次数，减少自动曝光所需时间。

附图说明

图1所示为本发明的自动曝光方法步骤图；

图2所示为本发明的自动曝光方法控制流程图。