[發明專利]基于色彩加權的自動曝光方法

有效

• 申請號: 201410259348.2
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN105227852B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 隋修寶;李曉帆;顏奇歡;錢毅濤;陳錢;顧國華;錢惟賢;何偉基;于雪蓮;錢佳;王晨;尹春梅;高航;孫鐿誠;曾俊杰;劉源
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及數碼成像領域，特別是一種基于色彩加權的自動曝光方法。

背景技術

隨著高分辨率的照相機的迅速普及，用戶對成像質量的要求也越來越高。精確地控制照相相機的曝光量也成為提高最終成像質量的關鍵參數之一。相機的測光系統是按被攝物體18％的反光率設計的，對于大多數場景，明暗部分綜合后反光率可認為18％，使用相機測光后提供的曝光組合，就可得到綜合后18％灰色調照片，這是大多數情況下的正常影調。實際上相機的測光系統測出的曝光量與被攝對象的顏色存在著特定的聯系。不同顏色的反光度不同，當拍攝畫面以某種顏色為主調時，往往會降低相機測光的準確性，必須對相機曝光值進行適當的調整。曝光會對色彩的表現產生特殊的影響，不同的顏色在不同的亮度達到它們的飽和值，這意味著對于每一種顏色來說，都有一個理想的曝光能提供最佳的亮度和純度。過曝會減弱任何色調的強度，反之，欠曝會使之加強，但對于特定的色彩只能達到一定的程度。例如紅色反光度偏高，相機測光系統會自動判定環境光線較強，從而降低曝光量，容易將紅色拍成暗紅色。而對于紫色反光度偏低，相機測光系統會自動判定環境光線較弱，從而增加曝光量，容易將紫色沖淡，變成淡紫色。場景中大面積的色彩往往降低測光準確性，并使最終成像的圖片色彩失真。

自動曝光算法的核心部分是如何定義和計算圖像亮度指標和理想的亮度指標。當前相機中應用最廣的自動曝光算法假定景物中的全部反光面的平均反光率是18％?；谶@個假定，圖像亮度指標就等同于整幅或部分圖像的平均亮度值，理想的亮度指標在灰度級上表現為52％的最大灰度級。對于存在大面積低反光率和高反光率的場景會出現色彩失真。改變曝光會改變顏色的亮度，作為一個一般的規律，輕微的欠曝可以獲得鮮艷的顏色，而強烈的欠曝會使顏色變暗而轉為黑色。過曝會減弱色相的主要特性，產生越來越蒼白的色調。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于色彩加權的自動曝光方法，解決了場景中某種顏色占據主導時曝光使顏色失真的問題，在獲得合適亮度的同時，得到更鮮艷的色彩。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于色彩加權的自動曝光方法，方法步驟如下：

步驟1)獲得前一幀目標圖像，通過A/D轉換模塊，將其轉換為目標的數字圖像；

步驟2)通過數據采集模塊獲得目標數字圖像信息，以及其曝光時間T_i-1和增益值G_i-1，其中i＝1,2,3……；

步驟3)通過色彩特征值提取模塊提取上述目標的數字圖像的色彩特征值以及圖像亮度均值，其中色彩特征值包括：

a)上述目標數字圖像中的紅、綠、藍各個色彩分量的均值，即紅色分量均值Ravg，綠色分量均值Gavg，藍色分量均值Bavg；

b)色彩分量中最大值Cmax，即Cmax＝MAX(Ravg，Gavg，Bavg)；

c)色彩分量中最小值Cmin，即Cmin＝MIN(Ravg,Gavg,Bavg)；

d)色彩分量均值Cavg＝(Ravg+Gavg+Bavg)/3；

e)色彩場景特征值Ctv＝Cmax-Cmin；

f)圖像亮度均值Y，即Y＝0.3Ravg+0.6Gavg+0.1Bavg；

步驟4)根據上述目標的數字圖像的色彩特征值，通過權重分配模塊確定相應的權重；

步驟5)根據相應的權重，通過亮度指標模塊確定目標數字圖像的亮度指標Yopt，公式為Yopt＝W₁Y+W₂Cmax+W₃Cmin，其中W₁為圖像亮度均值Y的權重，W₂為色彩分量中最大值Cmax的權重，W₃為色彩分量中最小值Cmin的權重；

步驟6)自適應步長模塊根據目標的數字圖像亮度指標Yopt和亮度閾值Yth確定自適應步長，即曝光時間調整步長ΔT和增益調整步長ΔG，方法為：

a)獲得初始曝光時間調節步長λ_T和初始增益調節步長λ_G；

b)獲得步長調整因子Step＝|1-Yopt/Yth|；

c)確定曝光時間調整步長ΔT＝Step*λ_T，確定增益調整步長ΔG＝Step*λ_G。

步驟7)曝光參數調整模塊根據圖像亮度指標Yopt判斷是否需要進行曝光調節，其中最佳亮度區間為[YL,YH]，其中YL為亮度低閾值，YH為亮度高閾值，