基于高动态范围摄像装置的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基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法和装置，所述曝光控制方法包括：基于高动态范围摄像装置获取短曝光图像和长曝光图像；分别统计短曝光图像和长曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息；分别获取短曝光的调整影响值和长曝光的调整影响值，短曝光的调整影响值与短曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息相关，长曝光的调整影响值与长曝光图像的直方图信息、分区域亮度信息和短曝光图像的分区域亮度信息相关；基于短曝光的调整影响值进行短曝光调整，基于长曝光的调整影响值进行长曝光调整；当短曝光达到稳定后，基于短曝光的亮度评估值与长曝光的亮度评估值的比值进行长曝光调整，直至长曝光达到稳定。

Exposure control method and apparatus based on high dynamic range imaging device

The technical scheme of the invention discloses a high dynamic range imaging device, exposure control method and device based on the exposure control method, including: high dynamic range imaging device to obtain short exposure images and long exposure images based on statistics respectively; short exposure images and long exposure image histogram and region luminance information; adjusting effect to obtain the short exposure value and long exposure adjustment, adjust the effect of short exposure value histogram and region image brightness and short exposure, adjust the effects of long exposure value associated with the regional brightness information of long exposure image histogram information, regional brightness information and short exposure images are; short exposure adjustment adjustment effect of short exposure based on long exposure adjustment adjustment based on the effects of long exposure; when the short exposure reaches stable. A long exposure adjustment is carried out based on the ratio of the brightness evaluation value of the short exposure and the value of the brightness evaluation of the long exposure until the long exposure is stabilized.

【技术实现步骤摘要】
基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法和装置
本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法和装置。
技术介绍
高动态范围(HDR，High-DynamicRange)的摄像头分别采用两路不同曝光的方式对于同一场景同时进行曝光处理而获得长曝光图像和短曝光图像，较长曝光时间的一路主要对应高动态场景中的较暗的区域处于合适的亮度，而较短曝光时间的一路主要对应高动态场景中较亮的区域处于合适的亮度，然后通过两路图像的融合并相互弥补不足，最终实现在高动态范围的场景中正常的显示图像中所有的信息的目的。高动态范围的摄像头需要采用两路相互独立的曝光机制在同一时间进行曝光控制，并且分别稳定在两种不同亮度状况的场景中，因此，在高动态范围摄像头自动曝光的控制策略上需要两套不同的自动曝光策略来分别满足长曝光图像和短曝光图像的亮度需求，在各种的曝光策略的控制过程中需要参考两路曝光的图像进行图像融合，所以在曝光策略的控制中又必须要求会相互影响。基于高动态范围的摄像头的功能，可实现分别在同一时刻分别采集长曝光时间图像数据和短曝光时间图像数据，并通过图像信号处理(ISP，ImageSignalProcessing)芯片进行图像处理，能够实时合成高动态范围的图像。传统的高动态范围摄像头的自动曝光算法，主要通过对长曝光图像的较暗的部分进行亮度控制和短曝光图像中较亮的部分进行亮度控制，最终产生两张不同曝光程度的图像信息用于融合。传统的高动态范围摄像头的自动曝光算法只保证两路曝光数据独立参考是合适的，但对于动态范围程度强弱不同并没有做合适的调整。容易出现过渡不好或者合成图像的动态范围有限。传统的高动态范围摄像头的自动曝光算法并没有考虑长短两路曝光的协同处理的要求，在更大的动态范围场景容易出现短曝光中欠曝同时长曝光中过曝而导致没有任何有效的图像信息。
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高动态范围摄像头的自动曝光算法合成的图像的动态范围有限或在高动态范围场景容易出现短曝光欠曝同时长曝光过曝而导致没有有效的图像信息。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法，包括：基于高动态范围摄像装置获取同一场景的短曝光图像和长曝光图像；分别统计所述短曝光图像和长曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息，所述短曝光图像的直方图信息包括过亮区域的概率密度，所述长曝光图像的直方图信息包括欠曝区域的概率密度，所述短曝光图像的分区域亮度信息包括短曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度，所述长曝光图像的分区域亮度信息包括长曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度；分别获取短曝光的调整影响值和长曝光的调整影响值，其中，所述短曝光的调整影响值与所述短曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息相关，所述长曝光的调整影响值与所述长曝光图像的直方图信息、分区域亮度信息和所述短曝光图像的分区域亮度信息相关；基于所述短曝光的调整影响值进行短曝光调整，基于所述长曝光的调整影响值进行长曝光调整；当短曝光达到稳定后，基于短曝光的亮度评估值与长曝光的亮度评估值的比值进行长曝光调整，直至长曝光达到稳定，其中，所述短曝光的亮度评估值为短曝光的曝光时间和增益的乘积，所述长曝光的亮度评估值为长曝光的曝光时间和增益的乘积。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案还提供一种基于高动态范围摄像装置的曝光控制装置，包括：图像获取单元，用于基于高动态范围摄像装置获取同一场景的短曝光图像和长曝光图像；第一信息统计单元，用于统计所述短曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息，所述短曝光图像的直方图信息包括过亮区域的概率密度，所述短曝光图像的分区域亮度信息包括短曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度；第二信息统计单元，用于统计所述长曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息，所述长曝光图像的直方图信息包括欠曝区域的概率密度，所述长曝光图像的分区域亮度信息包括长曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度；第一影响值获取单元，用于获取短曝光的调整影响值，所述短曝光的调整影响值与所述短曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息相关；第二影响值获取单元，用于获取长曝光的调整影响值，所述长曝光的调整影响值与所述长曝光图像的直方图信息、分区域亮度信息和所述短曝光图像的分区域亮度信息相关；第一调整单元，用于基于所述短曝光的调整影响值进行短曝光调整；第二调整单元，用于基于所述长曝光的调整影响值进行长曝光调整，以及，当短曝光达到稳定后，基于短曝光的亮度评估值与长曝光的亮度评估值的比值进行长曝光调整，直至长曝光达到稳定，其中，所述短曝光的亮度评估值为短曝光的曝光时间和增益的乘积，所述长曝光的亮度评估值为长曝光的曝光时间和增益的乘积。与现有技术相比，本专利技术技术方案结合利用直方图信息和分区域的亮度信息共同控制自动曝光的亮度状态，实现亮度信息更加合理。在长曝光图像和短曝光图像的自动曝光控制上，不但考虑了相互独立的曝光控制，保证亮度信息合适的前提下，以短曝光控制为主，保证整体图像不会过曝，并且长曝光参考短曝光进行控制，进而达到整体图像曝光拥有完整的信息，保证合成图像拥有连续有效的细节信息。附图说明图1为本专利技术技术方案的基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法的流程示意图；图2为短曝光的自动曝光调整的控制流程示意图；图3为长曝光的自动曝光调整的控制流程示意图；图4为本专利技术技术方案的基于高动态范围摄像装置的曝光控制装置的结构示意图。具体实施方式请参考图1，本专利技术技术方案的基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法包括：S1，基于高动态范围摄像装置获取同一场景的短曝光图像和长曝光图像；S2，分别统计所述短曝光图像和长曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息；S3，分别获取短曝光的调整影响值和长曝光的调整影响值，其中，所述短曝光的调整影响值与所述短曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息相关，所述长曝光的调整影响值与所述长曝光图像的直方图信息、分区域亮度信息和所述短曝光图像的分区域亮度信息相关；S4，基于所述短曝光的调整影响值进行短曝光调整，基于所述长曝光的调整影响值进行长曝光调整；S5，当短曝光达到稳定后，基于短曝光的亮度评估值与长曝光的亮度评估值的比值进行长曝光调整，直至长曝光达到稳定，其中，所述短曝光的亮度评估值为短曝光的曝光时间和增益的乘积，所述长曝光的亮度评估值为长曝光的曝光时间和增益的乘积。下面结合实施例和附图对各步骤进行详细说明。步骤S1，基于高动态范围摄像装置获取同一场景的短曝光图像和长曝光图像。高动态范围摄像装置(例如支持高动态范围的摄像头)的输出通常可以包括两路图像数据：短曝光图像数据是在较长曝光时间条件下获得的，通常称为长曝光图像数据；长曝光图像数据是在较短曝光时间条件下获得的，通常称为长曝光图像数据。长曝光时间的图像整体拥有较高的图像亮度，在合成之后的高动态范围图像中主要提供亮度较暗部分的亮度细节信息，短曝光时间的图像整体拥有较低的图像亮度，在合成之后的高动态范围图像中主要提供亮度较亮部分的亮度细节信息。步骤S2，分别统计所述短曝光图像和长曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息。具体来说，请参考图2，统计所述短曝光图像的直方图信息包括：步骤S21a，计算短曝光图像数据中灰阶i的概率密度P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法，其特征在于，包括：基于高动态范围摄像装置获取同一场景的短曝光图像和长曝光图像；分别统计所述短曝光图像和长曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息，所述短曝光图像的直方图信息包括过亮区域的概率密度，所述长曝光图像的直方图信息包括欠曝区域的概率密度，所述短曝光图像的分区域亮度信息包括短曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度，所述长曝光图像的分区域亮度信息包括长曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度；分别获取短曝光的调整影响值和长曝光的调整影响值，其中，所述短曝光的调整影响值与所述短曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息相关，所述长曝光的调整影响值与所述长曝光图像的直方图信息、分区域亮度信息和所述短曝光图像的分区域亮度信息相关；基于所述短曝光的调整影响值进行短曝光调整，基于所述长曝光的调整影响值进行长曝光调整；当短曝光达到稳定后，基于短曝光的亮度评估值与长曝光的亮度评估值的比值进行长曝光调整，直至长曝光达到稳定，其中，所述短曝光的亮度评估值为短曝光的曝光时间和增益的乘积，所述长曝光的亮度评估值为长曝光的曝光时间和增益的乘积。

【技术特征摘要】
1.一种基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法，其特征在于，包括：基于高动态范围摄像装置获取同一场景的短曝光图像和长曝光图像；分别统计所述短曝光图像和长曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息，所述短曝光图像的直方图信息包括过亮区域的概率密度，所述长曝光图像的直方图信息包括欠曝区域的概率密度，所述短曝光图像的分区域亮度信息包括短曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度，所述长曝光图像的分区域亮度信息包括长曝光图像的亮度平均值和统计区域的平均亮度；分别获取短曝光的调整影响值和长曝光的调整影响值，其中，所述短曝光的调整影响值与所述短曝光图像的直方图信息和分区域亮度信息相关，所述长曝光的调整影响值与所述长曝光图像的直方图信息、分区域亮度信息和所述短曝光图像的分区域亮度信息相关；基于所述短曝光的调整影响值进行短曝光调整，基于所述长曝光的调整影响值进行长曝光调整；当短曝光达到稳定后，基于短曝光的亮度评估值与长曝光的亮度评估值的比值进行长曝光调整，直至长曝光达到稳定，其中，所述短曝光的亮度评估值为短曝光的曝光时间和增益的乘积，所述长曝光的亮度评估值为长曝光的曝光时间和增益的乘积。2.如权利要求1所述的基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法，其特征在于，统计短曝光图像的直方图信息包括：计算短曝光图像数据中灰阶i的概率密度PDFi，0≤i≤n-1，n为图像的灰阶总数；根据公式(1)计算短曝光图像数据中过亮区域的概率密度OE_PDF，其中，OE_THR_H为短曝光高门限，OE_THR_L为短曝光低门限；统计长曝光图像的直方图信息包括：计算长曝光图像数据中灰阶i的概率密度PDFi，0≤i≤n-1，n为图像的灰阶总数；根据公式(2)计算长曝光图像数据中欠曝区域的概率密度UE_PDF，其中，UE_THR_L为长曝光低门限，UE_THR_H为长曝光高门限。3.如权利要求1所述的基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法，其特征在于，统计短曝光图像的分区域亮度信息包括：将短曝光图像分成若干统计区域，计算统计区域j的平均亮度AVGj，0≤j≤m-1，m为统计区域总数；取亮度高的S_BLOCK_CNT个统计区域的平均亮度进行求和再除以S_BLOCK_CNT获得短曝光图像的亮度平均值SHORT_AVG；统计长曝光图像的分区域亮度信息包括：将长曝光图像分成若干统计区域，计算统计区域j的平均亮度AVGj，0≤j≤m-1，m为统计区域总数；取亮度低的L_BLOCK_CNT个统计区域的平均亮度进行求和再除以L_BLOCK_CNT获得长曝光图像的亮度平均值LONG_AVG。4.如权利要求1所述的基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法，其特征在于，所述短曝光的调整影响值包括第一直方图信息影响值A11和第一分区域信息影响值A12；所述第一直方图信息影响值A11根据公式(3)获得，其中，OE_T为过亮区域的概率密度的目标值，OE_MAX为过亮区域的概率密度的最大设定值，K1为区域轻度过亮系数，K2为区域过度过亮系数；当短曝光图像的亮度平均值SHORT_AVG小于短曝光的目标亮度值TARGET_SAVG时，所述第一分区域信息影响值A12根据公式(4)获得；当短曝光图像的亮度平均值SHORT_AVG大于短曝光的目标亮度值TARGET_SAVG时，所述第一分区域信息影响值A12根据公式(5)获得；其中，DIFF1＝|SHORT_AVG-TARGET_SAVG|，REF_AVG1为第一参考系数，STABLE_THR为最小稳定门限。5.如权利要求1所述的基于高动态范围摄像装置的曝光控制方法，其特征在于，所述长曝光的调整影响值包括第二直方图信息影响值A21、第二分区域信息影响值A22和信息损失区域影响值A23；所述第二直方图信息影响值A21...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮文哲，
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