[发明专利]一种基于FPGA实现的自动曝光控制方法

权利要求书

1.一种基于FPGA实现的自动曝光控制方法，其特征在于，包含以下步骤，

S0：初始化配置传感器曝光参数和增益参数值，具体地，初始化配置传感器的曝光寄存器参数值，使得曝光时间最大，初始化配置传感器的增益寄存器参数值，使得增益值为零；

S1：接收当前帧图像像素点并根据其坐标将该帧图像划分为多个区域，具体地，接收当前帧图像像素点后，

首先，根据图像有效区域行数v_cnt₀、列数h_cnt₀，将图像有效区域行数加上或减掉行余量x，将图像有效区域行数扩大为v_cnt₀+x或缩小为v_cnt₀-x，将图像有效区域列数加上或减掉列余量y，将图像有效区域列数扩大为h_cnt₀+y或缩小为h_cnt₀-y，

然后，将图像有效区域横向分成M+1块和竖向N+1块，横向竖向垂直交错构成(M+1)×(N+1)个区域，在整幅图像划分为(M+1)×(N+1)个区域中包含以下四种情况：

存在M行N列交叉区域为2×2ª×2×2ᵇ个像素；

存在M行1列交叉区域为2×2ª×2ᵇ个像素；

存在1行N列交叉区域为2ª×2×2ᵇ个像素；

存在1行1列交叉区域为2ª×2ᵇ个像素；

区域划分参数M、N、a、b、v_cnt₀、h_cnt₀、x、y满足以下关系：

2ª× (2×M +1) = v_cnt₀±x，0i≤M+1；

2ᵇ × (2×N +1) = h_cnt₀±y，0j≤N+1；

其中，M、N、a、b为正整数，i、j指划分后某区域坐标；

其中，一帧图像中有效图像区域指数据选通信号为高时区域；

S2：统计当前帧图像中过曝像素点数量占比P并计算当前帧图像亮度平均值和多区域亮度值矩阵，进一步根据当前帧图像亮度平均值和多区域亮度值矩阵获得当前帧图像有效亮度值；

S3：根据步骤S2结果计算下一帧图像曝光时间Exp_Time₀和增益值Gain_Value₀，具体地，

首先，判断过曝像素点数量占比P是否大于阈值P_th，其中，P_th为过曝像素点占比阈值；

如果大于阈值P_th，若此时，当前增益值非最小，则直接将增益值减半，跳至S1；若此时，增益值最小，则将曝光值减半，跳至S1；

如果小于阈值P_th则根据当前帧图像有效亮度值计算下一帧图像曝光时间Exp_Time₀和增益值Gain_Value₀；

S4：判断下一帧图像亮度变化趋势并计算增量参数，具体地，

将当前帧图像有效亮度值L_cur与上一帧图像有效亮度值L_pre作差计算获得增量参数P_ara，

当L_cur-L_pre TH时，图像亮度存在增加趋势；

当L_cur-L_pre≤TH时，图像亮度在预期亮度范围内；

当L_pre-L_cur TH时，图像亮度存在减弱趋势；

当L_pre-L_cur≤TH时，图像亮度在预期亮度范围内；

其中，增量参数P_ara=(L_cur-L_pre)/TH，取整数部分；

其中，TH为亮度差阈值，取预期亮度范围最大值与最小值差；

S5：根据步骤S4预测亮度变化趋势及增量参数P_ara进一步调整步骤S3计算的曝光时间Exp_Time₀和增益值Gain_Value₀，获得曝光时间Exp_Time₁和增益值Gain_Value₁，然后跳至S1，其中，

1）当当前图像有效亮度L_cur在目标亮度范围内，不做任何调整；

2）当图像亮度存在增加趋势，且当前增益值Gain_Value₀最小，新曝光时间Exp_Time₁=曝光时间Exp_Time₀ - E×增量参数P_ara，新曝光值超过曝光参数最小值时，取其最小值；

3）当图像亮度存在增加趋势，且当前增益值Gain_Value₀非最小，新增益值Gain_Value₁=增益值Gain_Value₀-G×增量参数P_ara，新增益值小于增益参数最小值时，取其最小值；

4）当图像亮度存在减弱趋势，且当前曝光时间Exp_Time最大，新增益值Gain_Value₁=增益值Gain_Value₀+G×增量参数P_ara，新增益值超过增益参数最大值时，取其最大值；

5）当图像亮度存在减弱趋势，且当前曝光时间Exp_Time₀非最大，新曝光时间Exp_Time₁=曝光时间Exp_Time₀ + E×增量参数P_ara，新曝光值小于最大曝光参数时，取其最大值；

其中，E为曝光预设档数；

其中，G为增益预设档数。