[发明专利]自动曝光和自动增益调节方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及数码成像领域的自动曝光(Auto Exposure-AE)和自动增益调节(Auto Gain Control-AGC)，特别是一种自动曝光和自动增益调节方法及其装置。

背景技术

AE和AGC是数码成像领域两个非常重要又密切相关的模块。其主要功能是通过调节成像传感器(imaging sensor)的曝光时间和增益来控制输出图像的亮度。

AE和AGC对输出图像的质量影响非常大。通常希望图像的暗部细节不丢失，亮部不过曝，同时平均亮度适合人眼观看。在数码相机预览模式下，随着相机的移动，光照条件可能变化很大。所以需要AE和AGC能够快速实时调整。

传统的AE和AGC方法采用基于图像亮度的曝光表搜索方法。由预先指定的图像目标亮度和当前图像亮度决定曝光和增益调整的方向和步长，如果当前图像亮度比目标亮度暗，则增加曝光时间或增加增益，反之亦然。搜索的步长会影响搜索速度和搜索稳定性之间的权衡关系。步长过小会降低搜索速度，步长过长可能造成搜索不稳定。在某些边界条件下，即使步长很小也有可能造成曝光不收敛的闪烁现象。

我们知道，曝光值EV和图像亮度L之间有如下关系：

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

其中EV_opt是最优的曝光值，EV_pre是当前的初始曝光值，L_pre是当前的初始图像亮度，L_opt是指定的目标图像亮度。

曝光值EV由光圈F和曝光时间T决定：

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

一般的数码相机为固定光圈，所以EV值仅由曝光时间T决定：

EV～-log(T)                            [3]

将[3]代入[1]，可得：

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

式中Tpre是当前曝光时间，Topt是最优曝光时间。

所以图像亮度与曝光时间成正比线性关系：

T_opt＝T_pre*L_opt/L_pre                                    [5]

但是对于不同光源或不同物体，图像亮度随曝光时间线性变化的斜率不同。所以如果根据整幅图像的平均亮度来计算最优曝光时间并不准确。

发明内容

本发明为克服上述已有技术的缺点，目的是提供一种自动曝光和自动增益调节方法及其装置。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种自动曝光和自动增益调节方法，其特点是该方法包括如下步骤：

(1)图像处理模块将输入图像分成N*N个子图像区域，并计算每个区域的平均成像亮度L_{img_i}，即对每个图像块中的所有像素点的亮度值取平均，i＝1～N*N；

(2)图像处理模块将每个区域的平均成像亮度L_{img_i}除以当前的曝光时间T和当前的增益值G，得到每个区域的实际亮度：

L_{read_i}＝L_{img_i}/(T*G)

(3)自动曝光计算模块根据每个区域的实际亮度值L_{read_i}以及指定的目标成像亮度值L_opt，计算该区域的最优曝光时间T_{opt_i}：

T_{opt_i}＝L_opt/L_{read_i}

(4)自动曝光计算模块根据所有子区域的最优曝光时间T_{opt_i}得到一个适合整幅图像的最优曝光时间T_opt，i＝1～N*N；

(5)图像处理模块根据各个区域的实际亮度值L_{read_i}和整幅图像的最优曝光时间T_opt，根据曝光时间与成像亮度的线性关系，预测在该曝光时间下各个区域的成像亮度值L_{est_i}：