曝光控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术技术方案公开了一种曝光控制方法和装置，所述曝光控制方法包括：计算场景平均亮度；根据场景照度评估、直方图亮部区域占比和直方图暗部区域占比进行场景识别，以获得自适应场景的目标亮度值；根据场景平均亮度和自适应场景的目标亮度值调整图像传感器的参数，以提升或降低图像亮度。本发明专利技术技术方案的曝光控制方法和装置针对场景的复杂性和多样性进行自适应调整，并且保证其自动曝光控制的速度和稳定性。

Exposure control method and apparatus

The technical scheme of the invention discloses an exposure control method and apparatus, including the exposure control methods: to calculate the average brightness of the scene; according to the scene illumination evaluation, histogram bright area ratio and dark area histogram proportion scene recognition, to obtain adaptive scene target brightness value; according to the scene and the scene adaptive average brightness the target brightness value to adjust the parameters of the image sensor, in order to increase or decrease the brightness of the image. The exposure control method and device of the technical scheme of the invention can adaptively adjust the complexity and diversity of the scene, and ensure the speed and stability of the automatic exposure control.

【技术实现步骤摘要】
曝光控制方法和装置
本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种曝光控制方法和装置。
技术介绍
随着科技行业的高速进步和发展，高清图像与高清视频变得越来越普及，无论是智能终端、行车记录仪市场，还是时下比较火热的AR/VR(增强现实/虚拟现实)产品、智能硬件、无人驾驶等人工智能技术，都离不开图像信号处理器作为信息获取的前端输入，并且获取到的图像质量和性能直接决定了该设备或产品的最终质量和用户体验。作为图像信号处理器中的基础和核心，3A(自动曝光、自动聚焦和自动白平衡)功能对于成像效果起着至关重要的作用，如何实现功能、性能、适应性均优越的3A功能一直是业界聚焦和研究的方向，其中以自动曝光控制最为重要且最为复杂。自动曝光控制策略的实现过程是通过获取场景画面的亮度信息并进行分析和处理后，按照一定的目标亮度调节曝光参数，通过不断反馈控制快速调整并收敛在目标亮度范围内以捕捉最优的亮度效果，其复杂之处在于：首先针对现实场景，会受到各种不确定因素的影响，比如日夜、光照、雨雾、遮挡等因素，这些影响因素对于测光获取和控制调整均会造成不同程度的干扰，从而降低算法的实际实现效果；其次各种场景需要反映出不同的亮度要求，尽可能地兼顾并呈现场景中的不同物体的亮度需求(例如天空和道路共存的场景)，避免出现过度曝光或曝光不足的问题；最后，要求自动曝光控制变化能快速和准确地完成，即在保证准确度的情况下，自动曝光控制能快速响应出场景的变化，不能有碍于用户体验。受到仿生学原理的启发，对于图像信号处理器中的自动曝光功能的实现，借鉴并模仿人眼对亮度的控制，实现在各种场景下关注的图像区域能够具有合适的亮度并呈现出更多的细节和信息。自动曝光控制方法的追求目标是以人眼为标杆，通过图像可以还原和再现出人眼的视觉感知，然而人眼不但具有比摄像头更宽的动态范围同时也具有很强的亮度控制能力，能够通过瞳孔的放大或者缩小，锥神经细胞和杆神经细胞的敏感程度来控制对亮度的信息的获取。目前常用的自动曝光控制算法使用一个固定的目标亮度值作为调整目标，通过统计当前画面亮度信息，结合CMOS图像传感器的感光特性，线性调整前端传感器的曝光时间和增益值，形成一个正反馈控制流程，最终使得当前画面亮度值收敛在设定的目标亮度值的一定区间范围内作为稳定状态，以此保证场景画面亮度适中。然而，在实际的应用过程中，现有算法暴露出以下两个主要问题：场景适应性差，无法实现各场景下不同的最佳亮度控制。在传统的自动曝光控制算法中，设置的固定目标亮度大多为调试和经验得出的结果，基本可以满足大部分普通场景下的应用需求，保证了画面的整体亮度无较大偏差且算法实现较为简单高效，因此在业界被广泛采用。比如现有的一种能够根据固定图像亮度自动设置相机曝光时间和模拟增益的方法，基于平均亮度值和目标亮度值的差值计算需要进行的曝光调节或增益调节，该方法虽然实现了自动曝光的基本控制，但无法保证固定的目标亮度是否可以覆盖多种场景，尤其是针对白天和夜晚的场景。在更多情况下，各个场景的独特性和差异性必然会导致其整体平均亮度并非固定不变，如若将所有场景收敛至相同的固定目标亮度，势必会造成一部分场景出现亮度过度或亮度不足的情况发生，从最终的性能评估上来说该算法无疑是不足的。因为该算法无法实现自适应各种特殊场景，无法反映并呈现出各场景的独特特性，尤其表现在高动态场景中很容易出现曝光过度或曝光不足从而导致图片质量欠佳的情况。稳定性不足。针对上述问题出现了一些相应改进的算法，然而算法复杂度的增加对于自动曝光控制的稳定性是一个很大的考验。比如现有的一种自动曝光的方法及装置针对动态范围相对较高的场景，容易出现局部高亮区域过曝的现象，设计了两个控制模块进行针对性的调整。第一控制模块用于判断图像的亮度值是否属于预设的亮度区间，然后利用第二控制模块，检测到图像的亮度值属于亮度区间时，判断图像中是否有过曝区域。通过这两个控制模块保证图像的亮度值在属于目标亮度的区间范围内，进一步检测过曝区域是否存在并进行压制，从而降低了图像过曝的可能性，提高了图像的显示效果。该专利提出的技术无法本质上解决场景的复杂性和多样性对于场景有效信息的还原和提取所造成的干扰问题，更关键的问题在于，该技术在实现上很可能会造成第一、第二控制模块反复工作，出现两者相互干扰无法稳定的情况，因而会观察到画面来回震荡出现跳闪的现象，对于自动曝光控制的最终稳定性造成了严重的破坏，出现这样的问题反而是更加无法接受的一个情况。
技术实现思路
本专利技术技术方案要解决的技术问题是现有的曝光控制算法无法根据场景变化进行自适应调整，且控制稳定性也较差。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种曝光控制方法，包括：计算场景平均亮度AVG；根据场景照度评估SCENELUMA、直方图亮部区域占比HP_PDF和直方图暗部区域占比LP_PDF进行场景识别，以获得自适应场景的目标亮度值TARGET，所述自适应场景的目标亮度值对应于识别出的场景类型，所述场景照度评估SCENELUMA根据当前配置到图像传感器的曝光行和增益的乘积再除以当前的显示帧率获得，所述直方图亮部区域占比HP_PDF根据公式获得，所述直方图暗部区域占比LP_PDF根据公式获得，其中，PDF(i)为直方图概率密度分布、BRIGHTTHR_L为亮部区域低门限、BRIGHTTHR_H为亮部区域高门限、DARKTHR_L为暗部区域低门限、DARKTHR_H为暗部区域高门限；根据场景平均亮度AVG和自适应场景的目标亮度值TARGET调整图像传感器的参数，以提升或降低图像亮度。可选的，所述曝光控制方法还包括：采用线性渐进迭代处理对所述自适应场景的目标亮度值进行平滑处理。可选的，所述曝光控制方法还包括：根据场景平均亮度AVG和自适应场景的目标亮度值TARGET确定不同的调整速度。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案还提供一种曝光控制装置，包括：平均亮度计算单元，用于计算场景平均亮度AVG；目标亮度获取单元，用于根据场景照度评估SCENELUMA、直方图亮部区域占比HP_PDF和直方图暗部区域占比LP_PDF进行场景识别，以获得自适应场景的目标亮度值TARGET，所述自适应场景的目标亮度值对应于识别出的场景类型，所述场景照度评估SCENELUMA根据当前配置到图像传感器的曝光行和增益的乘积再除以当前的显示帧率获得，所述直方图亮部区域占比HP_PDF根据公式获得，所述直方图暗部区域占比LP_PDF根据公式获得，其中，PDF(i)为直方图概率密度分布、BRIGHTTHR_L为亮部区域低门限、BRIGHTTHR_H为亮部区域高门限、DARKTHR_L为暗部区域低门限、DARKTHR_H为暗部区域高门限；控制参数调整单元，用于根据场景平均亮度AVG和自适应场景的目标亮度值TARGET调整图像传感器的参数，以提升或降低图像亮度。可选的，所述曝光控制装置还包括：目标亮度平滑处理单元，用于采用线性渐进迭代处理对所述自适应场景的目标亮度值进行平滑处理。可选的，所述曝光控制装置还包括：调整速度控制单元，用于根据场景平均亮度AVG和自适应场景的目标亮度值TARGET确定不同的调整速度。与现有技术相比，本专利技术技术方案采用动态调整的目标亮度控制方法解决场景适应性问题，通过进行场景识别后匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光控制方法，其特征在于，包括：计算场景平均亮度A VG；根据场景照度评估SCENELUMA、直方图亮部区域占比HP_PDF和直方图暗部区域占比LP_PDF进行场景识别，以获得自适应场景的目标亮度值TARGET，所述自适应场景的目标亮度值对应于识别出的场景类型，所述场景照度评估SCENELUMA根据当前配置到图像传感器的曝光行和增益的乘积再除以当前的显示帧率获得，所述直方图亮部区域占比HP_PDF根据公式

【技术特征摘要】
1.一种曝光控制方法，其特征在于，包括：计算场景平均亮度AVG；根据场景照度评估SCENELUMA、直方图亮部区域占比HP_PDF和直方图暗部区域占比LP_PDF进行场景识别，以获得自适应场景的目标亮度值TARGET，所述自适应场景的目标亮度值对应于识别出的场景类型，所述场景照度评估SCENELUMA根据当前配置到图像传感器的曝光行和增益的乘积再除以当前的显示帧率获得，所述直方图亮部区域占比HP_PDF根据公式获得，所述直方图暗部区域占比LP_PDF根据公式获得，其中，PDF(i)为直方图概率密度分布、BRIGHTTHR_L为亮部区域低门限、BRIGHTTHR_H为亮部区域高门限、DARKTHR_L为暗部区域低门限、DARKTHR_H为暗部区域高门限；根据场景平均亮度AVG和自适应场景的目标亮度值TARGET调整图像传感器的参数，以提升或降低图像亮度。2.如权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，所述计算场景平均亮度AVG包括：将图像分成若干区域，计算分区域平均亮度Avgj，0≤j≤n-1，n为区域的总数；根据下述公式进行后处理校正，以舍弃平均亮度过低和过高的区域：其中，Th_Luma_Low为灰度值低门限，Th_Luma_High为灰度值高门限；根据校正后的分区域平均亮度Avgj，计算出场景平均亮度其中，N为未被舍弃的区域的数量。3.如权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，所述根据场景照度评估SCENELUMA、直方图亮部区域占比HP_PDF和直方图暗部区域占比LP_PDF进行场景识别，以获得自适应场景的目标亮度值TARGET包括：当场景照度评估值SCENELUMA小于预设的照度低门限SLUMA_THR_L且直方图暗部区域占比LP_PDF超过了预设的暗部区域所允许的门限LPDF_THR时，判断为夜晚场景，并将自适应场景的目标亮度值TARGET赋值为夜晚场景的目标亮度值；当场景照度评估值SCENELUMA大于预设的照度高门限SLUMA_THR_H且直方图亮部区域占比HP_PDF超过了预设的亮部区域所允许的门限HPDF_THR时，判断为高亮场景，并将自适应场景的目标亮度值TARGET赋值为高亮场景的目标亮度值；当场景照度评估值SCENELUMA大于预设的照度高门限SLUMA_THR_H且直方图暗部区域占比LP_PDF超过了预设的暗部区域所允许的门限LPDF_THR时，或当场景照度评估值SCENELUMA小于预设的照度低门限SLUMA_THR_L且直方图亮部区域占比HP_PDF超过了预设的亮部区域所允许的门限HPDF_THR时，判断为高动态场景，并将自适应场景的目标亮度值TARGET赋值为高动态场景的目标亮度值；当场景不满足上述任何情况时，将该场景判定为普通场景，并将自适应场景的目标亮度值TARGET赋值为普通场景的目标亮度值。4.如权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，还包括：采用线性渐进迭代处理对所述自适应场景的目标亮度值进行平滑处理。5.如权利要求1所述的曝光控制方法，其特征在于，所述根据场景平均亮度AVG和自适应场景的目标亮度值TARGET调整图像传感器的参数包括：当场...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈雨剪，
申请(专利权)人：上海兴芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31