[發(fā)明專利]自動曝光和自動增益調節(jié)方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710046385.5
• 申請日: 2007-09-25
• 公開（公告）號: CN101399919A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 馮曉光;羅小偉;林福輝
• 申請（專利權）人: 展訊通信（上海）有限公司
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235;H04N5/243
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發(fā)明涉及數碼成像領域的自動曝光(Auto?Exposure-AE)和自動增益調節(jié)(Auto?Gain?Control-AGC)，特別是一種自動曝光和自動增益調節(jié)方法及其裝置。

背景技術

AE和AGC是數碼成像領域兩個非常重要又密切相關的模塊。其主要功能是通過調節(jié)成像傳感器(imaging?sensor)的曝光時間和增益來控制輸出圖像的亮度。

AE和AGC對輸出圖像的質量影響非常大。通常希望圖像的暗部細節(jié)不丟失，亮部不過曝，同時平均亮度適合人眼觀看。在數碼相機預覽模式下，隨著相機的移動，光照條件可能變化很大。所以需要AE和AGC能夠快速實時調整。

傳統(tǒng)的AE和AGC方法采用基于圖像亮度的曝光表搜索方法。由預先指定的圖像目標亮度和當前圖像亮度決定曝光和增益調整的方向和步長，如果當前圖像亮度比目標亮度暗，則增加曝光時間或增加增益，反之亦然。搜索的步長會影響搜索速度和搜索穩(wěn)定性之間的權衡關系。步長過小會降低搜索速度，步長過長可能造成搜索不穩(wěn)定。在某些邊界條件下，即使步長很小也有可能造成曝光不收斂的閃爍現象。

我們知道，曝光值EV和圖像亮度L之間有如下關系：

EV_opt＝EV_pre+log(L_pre)-log(L_opt)????????????????[1]

其中EV_opt是最優(yōu)的曝光值，EV_pre是當前的初始曝光值，L_pre是當前的初始圖像亮度，L_opt是指定的目標圖像亮度。

曝光值EV由光圈F和曝光時間T決定：

EV＝2log??(F)-log(T)????????????????????[2]

一般的數碼相機為固定光圈，所以EV值僅由曝光時間T決定：

EV～-log(T)????????????????????????????[3]

將[3]代入[1]，可得：

log(T_opt/T_pre)＝log(L_opt/L_pre)????????????????????[4]

式中Tpre是當前曝光時間，Topt是最優(yōu)曝光時間。

所以圖像亮度與曝光時間成正比線性關系：

T_opt＝T_pre*L_opt/L_pre????????????????????????????????????[5]

但是對于不同光源或不同物體，圖像亮度隨曝光時間線性變化的斜率不同。所以如果根據整幅圖像的平均亮度來計算最優(yōu)曝光時間并不準確。

發(fā)明內容

本發(fā)明為克服上述已有技術的缺點，目的是提供一種自動曝光和自動增益調節(jié)方法及其裝置。

為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是：

一種自動曝光和自動增益調節(jié)方法，其特點是該方法包括如下步驟：

(1)圖像處理模塊將輸入圖像分成N*N個子圖像區(qū)域，并計算每個區(qū)域的平均成像亮度L_{img_i}，即對每個圖像塊中的所有像素點的亮度值取平均，i＝1～N*N；

(2)圖像處理模塊將每個區(qū)域的平均成像亮度L_{img_i}除以當前的曝光時間T和當前的增益值G，得到每個區(qū)域的實際亮度：

L_{read_i}＝L_{img_i}/(T*G)

(3)自動曝光計算模塊根據每個區(qū)域的實際亮度值L_{read_i}以及指定的目標成像亮度值L_opt，計算該區(qū)域的最優(yōu)曝光時間T_{opt_i}：

T_{opt_i}＝L_opt/L_{read_i}

(4)自動曝光計算模塊根據所有子區(qū)域的最優(yōu)曝光時間T_{opt_i}得到一個適合整幅圖像的最優(yōu)曝光時間T_opt，i＝1～N*N；

(5)圖像處理模塊根據各個區(qū)域的實際亮度值L_{read_i}和整幅圖像的最優(yōu)曝光時間T_opt，根據曝光時間與成像亮度的線性關系，預測在該曝光時間下各個區(qū)域的成像亮度值L_{est_i}：