[發明專利]一種彩色相機的自動曝光方法

有效

• 申請號: 201710137747.5
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106657807B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 陳文;李興隆
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 潘朱慧

本發明公開了一種彩色相機的自動曝光方法，其包含：S1、讀入初始幀彩色圖像；S2、比較初始幀三個分量的灰度均值的大小，取其灰度均值最大值所在分量V；S3、對當前幀彩色圖像中分量V的直方圖進行統計，得到該直方圖相對中間灰度的直方圖偏斜度；S4、根據設定的直方圖偏斜度最小值以及步驟S3得到的當前幀直方圖偏斜度，判斷該當前幀的直方圖偏斜度是否是最小直方圖偏斜度，若是，則取該最小直方圖偏斜度彩色圖像所對應的曝光時間作為最佳曝光時間，結束；若否，重設曝光時間，以新的曝光時間采集下一幀彩色圖像后，返回執行步驟S3繼續尋找最小直方圖偏斜度。其優點是：取灰度均值最大值所在分量進行直方圖計算，降低其它彩色分量曝光過度的風險。

技術領域

本發明涉及自動曝光技術領域，具體涉及一種彩色相機的自動曝光方法。

背景技術

自動曝光是數碼相機等設備中慣常使用的曝光技術。自動曝光即指根據當前圖像的亮度自動調整曝光參數，使得圖像達到理想亮度。自動曝光主要包括兩個個環節：曝光量評估以及曝光參數的調整計算。其中，曝光量評估的準確與否嚴重影響自動曝光算法對相機曝光參數的調整精度。如果曝光不足，圖像太暗，則造成欠曝光區域無法分辨；如果曝光過度，圖像太亮，在過度曝光區域損失太多細節。正確曝光的圖像，亮部細節與暗部細節都應當比較充分，最亮與最暗部分都能顯現出清晰的條紋與豐富的層次，整體亮度適宜，對比度正常。由此可見，自動曝光算法直接影響對地遙感相機的成像質量。

目前的自動曝光算法中，對圖像曝光量的評估主要有以下三類方法：基于圖像亮度均值、基于圖像內容以及基于圖像直方圖。前兩種方法主要適用于目標和背景清晰可分的場景。然而對于對地觀測的空間遙感相機，其拍攝對象通常是大面積的森林、海洋或山巒，這類圖像沒有明確的目標主體，亦不存在明確的背景。且通常對地觀測遙感相機的圖像數據量大，這兩類方法并不能滿足需求。

在一幅圖像中，不同的圖像灰度分布可以反應不同的圖像質量。通常情況下灰度直方圖可以說明圖像的質量。如果圖像的亮度適宜，圖像動態范圍寬，對比度高，其對應的灰度直方圖分布均勻，左右兩端鄰近區域都有少量像素，但沒有溢出現象。基于圖像直方圖的方法就是利用灰度直方圖的幾何分布信息進行曝光量的估計。文獻1(楊海濤等，“一種基于亮度直方圖的自動曝光控制方法”，《光學學報》，2007，27(5)：841-847)中根據人類視覺系統的視覺注意機制，認為直方圖中大而陡峭的峰值區域對應于圖像中的不感興趣區域。在此基礎上確定了加權亮度均值的計算原則，降低不感興趣區域在加權均值中的重要性，將曝光重點放在感興趣區域。然而對于沒有明確感興趣區域的圖像而言，這種方法并不適用。文獻2(趙芳等，“基于灰度圖像的曝光量估計方法”，《應用科技》，2009，36(8)：32-34)中依據直方圖中峰值灰度和直方圖兩側是否存在零像素區域，估計圖像曝光量效果是否恰當。然而圖像直方圖左右兩端不可避免會存在噪聲，影響兩端像素的判斷，最終使得曝光程度的判斷出現偏差。以上兩篇文獻主要針對灰度圖像利用直方圖進行曝光量估計。文獻3(易亮，“車載數字相機自動曝光方法研究”，中南大學，2012：26-33)則針對彩色圖像進行分析。選取色彩空間HSV中的V分量進行直方圖統計，將直方圖分成左右均等的兩部分，通過兩部分的面積比對曝光情況進行估計，其精度依賴于預設的面積比閾值。且每一幀都計算V分量，增加了計算成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種彩色相機的自動曝光方法，通過計算圖像直方圖對中間亮度的偏斜度來評估圖像曝光程度是否恰當，并根據評估結果實現曝光時間自動調節，從而實現在場景光強、光圈數固定的情況下彩色圖像的自動曝光，適用于沒有明確背景和目標的對地觀測圖像。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種彩色相機的自動曝光方法，其特征是，包含：

S1、讀入初始幀彩色圖像，設定直方圖偏斜度最小值、最佳曝光時間以及曝光時間調整步長的初始值；

S2、比較初始幀三個分量的灰度均值的大小，取其灰度均值最大值所在分量V；