[發明專利]基于加權灰度熵差的分區域曝光算法

在審

• 申請號: 201910448564.4
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110312081A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 胡曉彤;劉楠;朱博文
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 高璇

本發明涉及一種基于加權灰度熵差的分區域曝光算法，其主要技術特點是：在某固定場景下，計算各曝光時間下的加權灰度熵差U，得到加權灰度熵差與曝光時間的映射關系；計算基準圖像的加權灰度熵差，并使用二分法得到曝光時間；分割基準圖像為過曝光區域E_h、欠曝光區域E_l和正常曝光區域A；計算出各區域的加權灰度熵差U_A、U_h和U_l；最后計算各區域對應的最佳曝光時間。本發明設計合理，在多數場景下均可得到較好的曝光效果，具有良好的環境適應能力，且在復雜場景下也能獲得較好的成像效果，可廣泛用于數字成像領域。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其是一種基于加權灰度熵差的分區域曝光算法(REABW)。

背景技術

曝光算法是數字相機和攝像機成像時不可缺少的模塊之一。一個好的曝光算法可以使不同場景下的圖像均得到合適的曝光。在現實生活中，圖像采集場景會出現一些光源復雜的情況，例如強烈逆光、側光。在這種情況下，需要一種環境適應能力強的曝光算法來解決光源不同引起的部分區域圖像曝光不準的問題。曝光算法一般是選取圖像灰度值或圖像熵作為曝光控制參數進行調節，并搭配不同的策略進行曝光調整。

目前，曝光算法有很多種。2013年，楊作廷等人根據圖像熵值大小來判斷光照條件，通過圖像熵大小的比較，把圖像的各區域劃分為感興趣區域與不感興趣區域。然后由圖像熵值大小采用分配權重方法對不同區域分配權重，最后進行準確地自動曝光。由于該方法主要基于圖像熵值的大小，所以曝光效果不受圖像中對象位置影響。此種方法在一定程度上提高了曝光算法的自適應性，但如果場景中的亮度超過了圖像傳感器的動態范圍，便會導致圖像產生過曝光或欠曝光區域，嚴重影響圖像質量，且此方法不能滿足算法本身的自適應性。

2009年，甘玉泉等人提出一種基于圖像分區的自動曝光控制算法。當拍攝對象處于背光或正面強光時,自動曝光也能很好地控制。根據人類的視覺機制,可認為中間區域為目標區域，背景區域為不感興趣區域，圖像分區即將拍攝場景劃分為幾個區域，并對每一個區域賦予不同的權值，從而計算圖像的加權亮度均值。此方法的缺點在于整個計算過程中，無法將圖像中所有細節都調節至相對于其子區域來說最佳的曝光效果，一定程度上造成了信息的缺失。

綜上所述，現有的曝光算法在成像方面還有很大的提升空間。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供基于加權灰度熵差的分區域曝光算法，能夠在成像的過程中，盡量準確的得到合適的曝光時間，從而提高成像質量。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

基于加權灰度熵差的分區域曝光算法，包括以下步驟：

步驟1：在某固定場景下，計算各曝光時間下的加權灰度熵差U，得到加權灰度熵差與曝光時間的映射關系；

步驟2：計算基準圖像的加權灰度熵差，并使用二分法得到曝光時間；

步驟3：分割基準圖像為過曝光區域E_h、欠曝光區域E_l和正常曝光區域A；

步驟4：計算出各區域的加權灰度熵差U_A、U_h和U_l；

步驟5：計算各區域對應的最佳曝光時間。

進一步，所述步驟1加權灰度熵差與曝光時間的映射關系如圖1所示。U的計算公式為：

G＝|G_mean-G_median|