[发明专利]一种基于FPGA实现的自动曝光控制方法

说明书

本公开提供了一种基于FPGA实现的自动曝光控制方法，所述包含：S0：初始化配置传感器曝光和增益参数；S1：接收当前帧图像并根据其像素点坐标将该帧图像划分为多个区域；S2：统计当前帧图像过曝点数量占比并计算其亮度平均值和多区域亮度值矩阵，进一步获得当前帧图像有效亮度值；S3：根据S2结果计算下一帧图像曝光和增益参数；S4：判断下一帧图像亮度变化趋势并计算增量参数；S5：根据S4结果调整S3计算的曝光和增益参数。根据本公开的自动曝光控制方法，可以有效地控制传感器采集图像的亮度范围，避免过曝或欠曝的情况发生，同时，本公开提供的预判机制，可有效地加快曝光控制系统的收敛速度，增强摄像控制系统亮度调节的鲁棒性。

技术领域

本公开涉及数字图像采集领域，具体的是一种基于FPGA实现的自动曝光控制方法。

背景技术

在数字图像采集领域，特别是数字视频图像采集系统中，传感器的曝光和增益参数控制极其重要，恰当的曝光和增益参数设置可有效避免图像画面过曝或欠曝的情况发生，外界光线实时变化要求传感器曝光参数也需要实时更新，并快速收敛到一个最佳状态，避免采集的视频画面亮度震荡或跳跃式变化。

目前，业内自动曝光控制方法较多，基于图像均值亮度、中值亮度、关注区亮度、亮度直方图、图像熵和区域亮度权重等，基于均值和中值的方法无法全面反映画面亮度，存在小面积高亮或背光的情况下，用于计算曝光的亮度值非最优值，导致无法获得最优曝光参数；基于关注区亮度的方法过于单一通用性差仅适用于特定场景，在强光或弱光照下非关注区存在过曝或欠曝的情况；基于图像熵的曝光方式需要复杂数学公式计算，并不如亮度直方图和区域亮度权重的方式简单易实现。

本公开的自动曝光控制方法采用多种区域划分与区域亮度权重分配相结合加上亮度预判控制机制的方式，使得数字图像采集系统采集的视频画面亮度适合，画面清晰，即使存在少量过曝点，但不影响画面细节，同时，镜头移动或外界光线变化时，调节过程中画面过渡流畅，无闪烁和亮度跳跃感，自动曝光调节过程收敛迅速，及时获取合适的曝光和增益参数。

发明内容

针对上述技术问题，本公开提供了一种基于FPGA实现的自动曝光控制方法。

为了达到上述目的，本发明技术方案实现如下：

本发明提供一种基于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数据后，根据像素点的坐标将图像划分为(M+1)×(N+1)个区域。具体的，在有效图像区域下，取

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、v_cnt₀、h_cnt₀区域划分参数，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；

另外，图像被划分为(M+1)×(N+1)个区域中，

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；