曝光控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供一种曝光控制系统及其方法。该曝光控制系统包括：一图像提取单元，用以一第一曝光值及一第二曝光值对一场景提取长曝光图像及短曝光图像；以及一处理器，用以分别计算长曝光图像及短曝光图像的直方图，并依据长及短曝光图像的直方图、第一曝光值、及第二曝光值计算曝光比，其中当曝光比小于一第一阈值时，处理器将当前曝光模式切换至一低动态范围模式，其中当曝光比大于一第二阈值时，处理器将当前曝光模式切换至一高动态范围模式，其中当曝光比介于第一阈值及第二阈值之间时，处理器不切换当前曝光模式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理，特别涉及可依据长曝光图像及短曝光图像而调整当前曝光模式的一种曝光控制系统及其方法。
技术介绍
市面上较常见的相机或摄像机，其内部感光元件所能捕捉的动态范围大约为1000：1(意即最亮像素与最暗像素的亮度比)。专业的相机或摄像机的感光元件，其动态范围也往往不会超过104：1。然而，常见的室内场景的动态范围大多超过2000：1，室外场景更高达106：1以上。换句话说，上述相机或摄像机的感光元件仅能捕捉到场景的部分信息。一般而言，传统曝光控制系统均是将整张画面的亮度平均值调整至使用者所设定的亮度，但这对于具有高动态范围的动态图像的图像效果并不佳。因此，需要一种曝光控制系统及其方法以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种曝光控制系统，包括：一图像提取单元，用以一第一曝光值及一第二曝光值对一场景提取一长曝光图像及一短曝光图像；以及一处理器，用以分别计算该长曝光图像及该短曝光图像的直方图，并依据长曝光图像及短曝光图像的直方图、第一曝光值、及第二曝光值计算一曝光比，其中当曝光比小于一第一阈值时，处理器将曝光控制系统之一当前曝光模式切换至一低动态范围模式，并设定第一曝光值等于第二曝光值，其中当曝光比大于一第二阈值时，处理器将曝光控制系统的当前曝光模式切换至一高动态范围模式，并将长曝光图像及短曝光图像合成为一高动态范围图像，且第二阈值大于第一阈值，其中当曝光比介于第一阈值及第二阈值之间时，处理器不切换当前曝光模式。本专利技术还提供一种曝光控制方法，用于一曝光控制系统，其中该曝光控制系统包括一图像提取单元，该方法包括：利用该图像提取单元以一第一曝光值及一第二曝光值对一场景提取一长曝光图像及一短曝光图像；计算该长曝光图像及该短曝光图像的直方图，并依据该长曝光图像及该短曝光图像的直方图、该第一曝光值、及该第二曝光值计算一曝光比；当该曝光比小于一第一阈值时，将该曝光控制系统的一当前曝光模式切换至一低动态范围模式，并设定该第一曝光值等于该第二曝光值；当该曝光比大于一第二阈值时，将该曝光控制系统的该当前曝光模式切换至一高动态范围模式，并将该长曝光图像及该短曝光图像合成为一高动态范围图像，其中该第二阈值大于该第一阈值；以及当该曝光比介于该第一阈值及该第二阈值之间时，不切换该当前曝光模式。附图说明图1是显示依据本专利技术一实施例中的曝光控制系统100的方块图。图2A及图2B是显示依据本专利技术一实施例中分别用于长曝光图像及短曝光图像的直方图。图3A及图3B是显示依据本专利技术另一实施例中分别用于长曝光图像及短曝光图像的直方图亮度区间的示意图。图4是显示依据本专利技术一实施例中的曝光控制方法的流程图。【符号说明】100～曝光控制系统；110～图像提取单元；120～处理器；130～存储器单元；140～存储单元；210－240～曲线；S410－S450～步骤。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。图1是显示依据本专利技术一实施例中的曝光控制系统100的方块图。如图1所示，曝光控制系统100包括一图像提取单元110、一处理器120、一存储器单元130、以及一存储单元140。图像提取单元110用以提取一场景的图像。存储单元140存储用于图像处理的高动态范围成像(highdynamicrangeimaging)等等。举例来说，存储器单元130为一易失性存储器，例如是一动态随机存取存储器(DRAM)。存储单元140为一非易失性存储器，例如是硬盘、快闪存储器等等。处理器120将存储于存储单元140中的高动态范围成像模块的程序代码载入至存储器单元130，并对图像提取单元110所提取的图像执行相应的图像处理。图像提取单元110具有多重曝光(multiexposure)的功能，意即在图像提取单元110中的图像传感器(imagesensor)所提取的图像可用不同的曝光值进行曝光以产生两张不同曝光值的图像，曝光时间的增加或是感光度的增加，都会使曝光值上升。图2A及图2B是显示依据本专利技术一实施例中分别用于长曝光图像及短曝光图像的直方图。在一个特定位置的场景中，其动态范围在一段时间内的变化不大。因此，本专利技术先利用初始拍摄的图像中的前百分之x的暗点以及前百分之y的亮点的亮度来估算此场景的动态范围，然而上述x及y的比例可随着应用及传感器的不同而进行调整。因为传感器所能捕捉到的动态范围是有限的，为了让传感器捕捉到上面两点的亮度信息，曝光控制系统100让前百分之x的暗点能被长曝光图像捕捉到。同样地，也会让前百分之y的亮点能被短曝光图像捕捉到。更进一步而言，曝光控制系统100在产生高动态范围图像时，会考虑到动态图像的连续性及收敛速度，并设计让前百分之x的暗点以及前百分之y的亮点落在指定范围内。当曝光值收敛后，曝光控制系统100则可依据曝光比以估计场景的动态范围。在本实施例中，初始的长曝光时间TL，INIT以及初始的短曝光时间TS，INIT并没有特别要求，只要TL，INIT曝光时间大于等于TS，INIT即可。举例来说，于一具体实施例中，初始的长曝光时间TL，INIT可以是100ms，初始的短曝光时间TS，INIT可以是51ms。在本专利技术的高动态范围成像模块的设定中，长曝光图像中的亮度低于一第一预定亮度值(例如10)的像素数量需小于全部像素数量的一第一比例(例如2％，即前述的x＝2)。处理器120先依据第一图像的直方图计算在该直方图中的像素亮度小于该第一预定亮度值的像素数量。如图2A所示，若初始长曝光图像中针对相对较低亮度像素的直方图如曲线210所表示，且在初始长曝光图像中亮度低于一第一预定亮度值(例如10)的像素数量大于第一比例(例如2％)。详细而言，曲线210中，亮度低于10的像素数量共占4％，其大于第一比例(如2％)，因此无法符合预设的长曝光图像中亮度低于第一预定亮度值的像素数量小于第一比例的条件(亮度低于10的像素数量只要占2％)。故，处理器120会判断在初始长曝光图像中低亮度的像素过多，需将曲线210往右移动或扩展，使得在调整后的直方图曲线220中亮度低于第一预定亮度值(例如10)的像素数量小于第一比例(例如2％)。举例来说，处理器120可增加长曝光图像的曝光值(例如可调整曝光时间或感光度)，使得低亮度的像素数量相对地减少，藉以符合预设的长曝光图像中亮度低于第一预定亮度值的像素数量小于第一比例的条件。换句话说，假设图像提取单元110的传感器具有一线性相机光电转换函数(linearcameraopto-electronicconversionfunction)时，当曝光值增加，图像提取单元110所提取到的像素亮度也会随着线性增加。为了便于说明，上述曝光值仅考虑曝光时间，并假定在曲线210中亮度10以下的像素数量小于第一比例(2％)，且在曲线220中亮度20以下的像素数量小于第一比例(2％)。此时，处理器120则计算目标长曝光时间TL＝TL，INIT*(20/10)＝200ms。在本专利技术的高动态范围成像模块的设定中，短曝光图像中的亮度高于一第二预定亮度值(例如1020)的像素数量需小于全部像素数量的一第二比例(例如2％，即前述的y＝2)。处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光控制系统，包括：图像提取单元，以第一曝光值对场景提取长曝光图像，并以第二曝光值对该场景提取短曝光图像；以及处理器，依据该长曝光图像及该短曝光图像的直方图、该第一曝光值、及该第二曝光值计算目标长曝光时间与目标短曝光时间，并根据该目标长曝光时间以及该目标短曝光时间计算一曝光比，其中当该曝光比小于第一阈值时，该处理器将该曝光控制系统的当前曝光模式切换至低动态范围模式，其中当该曝光比大于第二阈值时，该处理器将该曝光控制系统的该当前曝光模式切换至高动态范围模式，并将该长曝光图像及该短曝光图像合成为高动态范围图像，且该第二阈值大于该第一阈值，其中当该曝光比介于该第一阈值及该第二阈值之间时，该处理器不切换该当前曝光模式。

【技术特征摘要】
2015.07.31 TW 1041248561.一种曝光控制系统，包括：图像提取单元，以第一曝光值对场景提取长曝光图像，并以第二曝光值对该场景提取短曝光图像；以及处理器，依据该长曝光图像及该短曝光图像的直方图、该第一曝光值、及该第二曝光值计算目标长曝光时间与目标短曝光时间，并根据该目标长曝光时间以及该目标短曝光时间计算一曝光比，其中当该曝光比小于第一阈值时，该处理器将该曝光控制系统的当前曝光模式切换至低动态范围模式，其中当该曝光比大于第二阈值时，该处理器将该曝光控制系统的该当前曝光模式切换至高动态范围模式，并将该长曝光图像及该短曝光图像合成为高动态范围图像，且该第二阈值大于该第一阈值，其中当该曝光比介于该第一阈值及该第二阈值之间时，该处理器不切换该当前曝光模式。2.如权利要求1所述的曝光控制系统，其中该第一曝光值的曝光时间大于或等于该第二曝光值的曝光时间。3.如权利要求1所述的曝光控制系统，其中该处理器计算在该长曝光图像的直方图中小于第一亮度的第一像素数量，其中当该第一像素数量大于第一比例时，该处理器还计算第一预定比例以调整该长曝光图像的直方图，使得调整后的该长曝光图像的直方图中小于该第一亮度的第二像素数量小于该第一比例，其中该处理器还依据该预定比例调整该第一曝光值以计算该目标长曝光时间。4.如权利要求1所述的曝光控制系统，其中该处理器计算在该长曝光图像的直方图中处于第一亮度区间的第一像素数量，其中当该第一像素数量大于第一比例时，该处理器还计算第一预定比例以调整该长曝光图像的直方图，使得调整后的该长曝光图像的直方图中处于该第一亮度区间的第二像素数量小于该第一比例，其中该处理器还依据该预定比例调整该第一曝光值以计算该目标长曝光时间。5.如权利要求3所述的曝光控制系统，其中该处理器计算在该短曝光图像的直方图中大于第二亮度的第三像素数量，其中当该第三像素数量大于第二比例时，该处理器还计算第二预定比例以调整该短曝光图像的直方图，使得调整后的该短曝光图像的直方图中大于该第二亮度的第四像素数量小于该第二比例，其中该处理器还依据该第二预定比例调整该第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晋安，李宗德，林耿生，王浩任，陈信宇，
申请(专利权)人：广达电脑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71