一种自动调光的增益调整方法及装置与流程

本发明涉及相机自动调光，尤其涉及一种自动调光的增益调整方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着电荷耦合器件(charge-coupled device，ccd)、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)图像传感器的快速发展，照相机、摄像机等图像成像设备在日常生活生产中发挥着重要作用。自动调光技术一般是利用算法对图像传感器所拍摄的场景进行自动曝光，获得理想的图像。在相机中主要是调节传感器的曝光时间和亮度增益值。

2、在图像传感器自动调光中，通常都设定了一个目标图像亮度的阈值范围，若当前光的亮度没有达到目标亮度阈值范围时，自动调光模块会计算出系统调光方式，通常自动调光会优先调节曝光时间，若系统设置的最大曝光时间下，图像的亮度仍不满足目标亮度值时，自动调光模块会调节系统的模拟增益和数字增益。增益的调节就是图像信号的放大倍数，用目标亮度值与当前图像的亮度值之比就是需要调整的增益值。然而，该增益计算方法没有考虑图像灰度的在调整后溢出问题，会导致增益调节不准确。

3、一个确定的相机系统中，图像中每个像素点的灰度值的取值范围是恒定的，调节增益值会导致图像高亮度值的灰度出现溢出，相机最终在期望增益调节后，图像的亮度值可能依然达不到目标亮度阈值范围，从而需要再次调节，造成单次增益调节不准确，调光过程变慢，不能满足自动调光的快速稳定特性。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的问题，本发明在图像传感器自动调光技术中，采用简单实用的方法提高调光中增益调整的速度，解决调光中增益的多帧调节，让调光结果迅速收敛，达到快速调光的目的。

2、本发明实施例提供了一种自动调光的增益调整方法及装置，该方法和装置会在需要进行增益调节的情况下，无需多次循环调节，可以一次性计算出图像增益值，这样不仅提高了自动调光的过程，还能够更加直观的呈现增益和图像亮度关系。

3、在本发明的第一方面，本发明实施例提供了一种自动调光的增益调整方法，包括如下步骤：

4、1)获取传感器输出的实时视频流中的一帧图像，并计算所述图像的平均亮度；

5、2)若所述图像的平均亮度小于设置的目标亮度的阈值下限时，统计所述图像的直方图信息；

6、3)根据所述目标亮度的中值和所述平均亮度，计算得出所述图像的原始增益值；

7、4)利用所述直方图信息，对所述图像的原始增益值进行补偿；

8、5)根据补偿后的增益值对自动调光中的增益参数进行调整，调节所述图像的全局亮度。

9、进一步的，所述方法还包括如下步骤：

10、6)若所述图像的平均亮度大于目标亮度的阈值上限时，则直接按照固定增益值调节所述图像的全局亮度；

11、7)若所述图像的平均亮度小于目标亮度的阈值上限且大于阈值下限时，则保持当前增益值不变，按照当前增益值调节所述图像的全局亮度。

12、在本发明的第二方面，根据本发明的另一个实施例，还提供一种自动调光的增益调整装置，包括：

13、获取模块，用于获取传感器输出视频流中的一帧图像数据；

14、第一计算模块，用于计算所述获取模块输出图像数据的平均亮度；

15、统计模块，用于统计所述第一计算模块输出后满足增益调光调节的图像的直方图信息；所述满足增益调光调节的图像即满足目标亮度的阈值下限大于所述图像的平均亮度；

16、第二计算模块，用于根据所述目标亮度的中值和所述平均亮度，计算得出所述图像的原始增益值；

17、补偿模块，用于根据所述直方图信息，对所述图像的原始增益值进行补偿；

18、调整模块，根据补偿后的增益值对自动调光中的增益参数进行调整，调节所述图像的全局亮度。

19、进一步的，所述调整模块包括若所述图像的平均亮度小于目标亮度的阈值下限时，则根据补偿后的增益值对自动调光中的增益参数进行调整，调节所述图像的全局亮度；若所述图像的平均亮度大于目标亮度的阈值上限时，则直接按照固定增益值调节所述图像的全局亮度；若所述图像的平均亮度小于目标亮度的阈值上限且大于阈值下限时，则保持当前增益值不变，按照当前增益值调节所述图像的全局亮度。

20、本发明的有益效果：

21、本发明提出了一种自动调光的快速增益调整方法及装置；采用图像亮度信息统计和数据预测的算法控制技术，有效的提高了调光中增益调整的速度；实现了单帧图像增益调节的稳定性。

技术特征：

1.一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，所述方法还包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，所述步骤1)中，所述的传感器输出的实时视频流包括由传感器直接对接输出视频，或者由中间介质对接输出视频。

4.根据权利要求1所述的一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，所述步骤2)中，所述目标亮度的计算公式表示为：

5.根据权利要求1所述的一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，所述步骤3)中，所述图像的原始增益值的计算公式表示为：

6.根据权利要求1所述的一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，所述步骤4)中，对所述图像的原始增益值进行补偿包括根据期望增益后的总亮度与实际增益后的总亮度，计算得到总亮度缺失数据；若所述总亮度缺失数据小于预设值，则将当前灰度值下的增益值作为最终增益值；若所述总亮度缺失数据等于或大于预设值，则将当前灰度值下的增益值与增益补偿值之和作为最终增益值，直至满足所述总亮度缺失数据小于预设值。

7.根据权利要求6所述的一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，所述步骤4)中，所述总亮度缺失数据的计算公式表示为：

8.根据权利要求6所述的一种自动调光的增益调整方法，其特性在于，所述步骤4)中，所述预设值的计算公式表示为：

9.一种自动调光的增益调整装置，其特性在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种自动调光的增益调整装置，其特性在于，所述调整模块包括若所述图像的平均亮度小于设置的目标亮度的阈值下限时，则根据补偿后的增益值对自动调光中的增益参数进行调整，调节所述图像的全局亮度；若所述图像的平均亮度大于设置的目标亮度的阈值上限时，则直接按照固定增益值调节所述图像的全局亮度；若所述图像的平均亮度小于设置的目标亮度的阈值上限且大于阈值下限时，则保持当前增益值不变，按照当前增益值调节所述图像的全局亮度。

技术总结
本发明涉及相机自动调光技术领域，尤其涉及一种自动调光的增益调整方法及装置；所述方法包括获取传感器输出的实时视频流中的一帧图像，并计算所述图像的平均亮度；若设置的目标亮度的阈值下限大于所述图像的平均亮度时，统计所述图像的直方图信息；根据所述目标亮度阈值、所述平均亮度，计算得出所述图像的原始增益值；利用所述直方图信息，对所述图像的原始增益值进行补偿；根据补偿后的增益值对自动调光中的增益参数进行调整，调节所述图像的全局亮度。本发明采用图像亮度信息统计和数据预测的算法控制技术，有效的提高了调光中增益调整的速度；实现了单帧图像增益调节的稳定性。

技术研发人员：杨渊,吴海游,朱斌,左第俊
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21