一种数字亮度增益与曝光时间协同工作的自动曝光装置制造方法及图纸

一种数字亮度增益与曝光时间协同工作的自动曝光装置，包括自动曝光控制程序单元（１）、曝光时间控制单元（２）、其他图像信号处理单元（５）和中断控制单元（６），所述其他图像信号处理单元（５）包括一个亮度统计模块（７），所述亮度统计模块（７）扫描接收到的图像数据的每个象素的亮度分量，并计算每帧图象的亮度统计值，再通过中断控制单元（６）反馈给自动曝光控制程序单元（１），所述自动曝光控制程序单元（１）根据所得的亮度统计值和当前曝光时间计算出更新的曝光时间，所述自动曝光控制程序单元（１）发送更新曝光时间指令给所述曝光时间控制单元（２），所述曝光时间控制单元（２）将新的曝光时间参数配置作用于光学传感器（３），所述光学传感器（３）在新的曝光时间条件下采集原始图象数据，并将其转化为数字ＣＦＡ格式的图象数据Ａ，其特征在于，还包括数字化亮度增益调节单元（４），所述光学传感器（１）将图像数据Ａ传送入数字化亮度增益调节单元（４），数字化亮度增益调节单元（４）根据自动曝光控制程序单元（１）发送的新的增益参数，对图像数据Ａ的每个象素数据在亮度增益的可调范围内进行增益调节转变为图象数据Ｂ，所述数字化亮度增益调节单元（４）将图像数据Ｂ传输到其它图象信号处理单元（５）进一步优化整合，并最终转化为ＹＵＶ格式的图象数据。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数码摄像装置中对图像质量的自动曝光控制领域，尤其涉及数字亮度增益与曝光时间协同工作的自动曝光装置。
技术介绍
现有技术中的数码相机等数码静态图象、数码影流应用中，对图象质量的自动曝光控制都是基于光学传感器的感光曲线，曝光时间越长，图象亮度增益的幅度越低。参看图1，图1为在正常光照条件下，数码相机从光学传感器获得的图象亮度统计值(Y mean)，与对光学传感器设置的当前曝光时间(Exposure Time)的关系曲线图，图象亮度的增益幅度随着曝光时间的增大而减小。另外，通常在日光灯下，为了消除传感器感光产生的闪烁条纹，PAL制时必须让光学传感器的曝光时间为1/100秒的整数倍，NTSC制时必须让光学传感器的曝光时间为1/120秒的整数倍。因此，曝光时间的调整必须与闪烁周期成正比，曝光时间是离散的若干档位。但是现有技术中的自动曝光控制装置存在着以下问题1、AE调节不平滑，光学传感器的感光曲线斜率较大；2、在低照度条件下需要不断增大曝光时间以获得微小的亮度增益，对图象可见度的改善不及时；3、造成数据帧率大幅度降低，破坏了数码影流连续性。
技术实现思路
为了克服现有技术中的问题和不足，本专利技术的目的在于提供了一种数字亮度增益与曝光时间协同工作的自动曝光装置。它使得曝光时间和数字亮度增益协同工作，使得自动曝光调节更加平滑。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案以如下方式实现一种数字亮度增益与曝光时间协同工作的自动曝光装置，包括自动曝光控制程序单元、曝光时间控制单元、其他图像信号处理单元和中断控制单元。所述其他图像信号处理单元包括一个亮度统计模块，所述亮度统计模块扫描接收到的图像数据的每个象素的亮度分量，并计算每帧图象的亮度统计值，再通过中断控制单元反馈给自动曝光控制程序单元。所述自动曝光控制程序单元根据所得的亮度统计值和当前曝光时间计算出更新的曝光时间，所述自动曝光控制程序单元发送更新曝光时间指令给所述曝光时间控制单元。所述曝光时间控制单元将新的曝光时间参数配置作用于光学传感器，所述光学传感器在新的曝光时间条件下采集原始图象数据，并将其转化为数字CFA格式的图象数据A。其结构特点在于，还包括数字化亮度增益调节单元，所述光学传感器将图像数据A传送入数字化亮度增益调节单元，数字化亮度增益调节单元根据自动曝光控制程序单元发送的新的增益参数，对图像数据A的每个象素数据在亮度增益的可调范围内进行增益调节转变为图象数据B。所述数字化亮度增益调节单元将图像数据B传输到其它图象信号处理单元进一步优化整合，并最终转化为YUV格式的图象数据。上述数字化亮度增益调节单元的数字化亮度增益的可调范围在随着曝光时间的增大而递减。数字化亮度增益的可调范围可以通过曝光时间和光学传感器的特征参数来配置。上述数字化亮度增益调节单元的增益参数为N/M。增益参数N/M中的N和M可以分别进行调节。上述数字化亮度增益调节单元还包括一个当自动曝光处于稳定状态时，屏蔽掉亮度增益功能的屏蔽电路模块。本专利技术还可以包括同步控制单元，所述同步控制单元根据曝光时间控制单元发送的同步标志启动曝光帧数计数，将计数结果与自动曝光控制程序单元预置给同步控制单元的亮度增益生效延迟帧数相比较，如果达到延迟帧数，所述同步控制单元发送亮度生效的控制指令给所述数字化亮度增益调节单元。所述同步控制单元预先设置的亮度增益生效延迟帧数是可以调节的。本专利技术的数字化亮度增益调节单元根据自动曝光控制程序单元发送的新的曝光时间档位，对图像数据A的每个象素数据在亮度增益的可调范围内进行增益调节转变为图象数据B。这样，在自动曝光调节的时候，在两个曝光时间档之间，数字化亮度增益调节单元调节了亮度增益，使得自动曝光的调节显得比较平滑。另外，在低照度条件下，本专利技术自动曝光控制程序单元根据当前曝光时间档位和当前图象亮度统计值，可以及时判定低照度工作状态，将曝光时间锁死在较高的档位并保证适当的数码影流(Digital video)的帧率(Frame rate)，同时调节数字化亮度增益参数N和M，比如增大N值或者减小M值，可以快速有效地改善图象可见度。数字化亮度增益参数N和M可以分别进行调节，这样保证了运算的精度，使得亮度增益的调节更加灵活、硬件的实现代价最小。附图说明图1现有技术中光学传感器的感光曲线图；图2为本专利技术的结构原理图；图3为本专利技术优选实施方式的结构原理图；图4为本专利技术曝光时间与数字化亮度增益的协同工作曲线图；图5为本专利技术的工作流程图。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步说明。具体实施例方式参看图2，一种数字亮度增益与曝光时间协同工作的自动曝光装置，包括自动曝光控制程序单元1、曝光时间控制单元2、其他图像信号处理单元5和中断控制单元6。所述其他图像信号处理单元5包括一个亮度统计模块7，所述亮度统计模块7扫描接收到的图像数据的每个象素的亮度分量，并计算每帧图象的亮度统计值，再通过中断控制单元6反馈给自动曝光控制程序单元1。所述自动曝光控制程序单元1根据所得的亮度统计值和当前曝光时间计算出更新的曝光时间，所述自动曝光控制程序单元1发送更新曝光时间指令给所述曝光时间控制单元2。所述曝光时间控制单元2将新的曝光时间参数配置作用于光学传感器3，所述光学传感器3在新的曝光时间条件下采集原始图象数据，并将其转化为数字CFA格式的图象数据A。本专利技术还包括数字化亮度增益调节单元4，所述光学传感器1将图像数据A传送入数字化亮度增益调节单元4，数字化亮度增益调节单元4根据自动曝光控制程序单元1发送的新的增益参数，对图像数据A的每个象素数据在亮度增益的可调范围内进行增益调节转变为图象数据B，所述数字化亮度增益调节单元4将图像数据B传输到其它图象信号处理单元5进一步优化整合，并最终转化为YUV格式的图象数据。所述数字化亮度增益调节单元4的数字化亮度增益的可调范围在随着曝光时间的增大而递减。数字化亮度增益的可调范围可以通过曝光时间和光学传感器的特征参数来配置。参看图3，本专利技术的优选实施方式是在本专利技术的基础上还包括同步控制单元9，所述同步控制单元9根据曝光时间控制单元2发送的同步标志启动曝光帧数计数，将计数结果与自动曝光控制程序单元1预置给同步控制单元9的亮度增益生效延迟帧数相比较，如果达到延迟帧数，所述同步控制单元9发送亮度生效的控制指令给所述数字化亮度增益调节单元4。上述同步控制单元9预先设置的亮度增益生效延迟帧数是可以调节的。上述数字化亮度增益调节单元4还包括一个当自动曝光处于稳定状态时，屏蔽掉亮度增益功能的屏蔽电路模块8。参看图4，仔细分析数字化亮度增益调节单元4在曝光时间改变时，对亮度增益进行调解的过程。下面以图象亮度统计值始终不满足自动曝光稳态条件，且低于期望值为例。自动曝光稳态条件指当前图象亮度统计值处于稳态区域内。稳态区域取决于当前曝光时间档位和光学传感器特征参数，可以灵活计算。对于图4中的曲线图进行分析，0-1从当前曝光时间下的数字化亮度增益最低值开始，上调至当前曝光时间下的数字化亮度增益最高值；1-2曝光时间上调一档，同时将数字化亮度增益复位至从当前曝光时间下的最低值；2-3等同于步骤0-1；3-4等同于步骤1-2；4-5等同于步骤0-1；5-6等同于步骤1-2。由上面的分析可以看出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东瑛，荣坚，朱小琳，李国新，俞青，
申请(专利权)人：北京中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：