一种曝光参数确定方法、装置和可读介质与流程
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种曝光参数确定方法、装置和可读介质。
背景技术
随着人类生活水平和工业现代化水平的提高，成像设备(例如相机)被越来越多地应用于日常中的各行各业，例如消费类拍照摄影、工业中机器视觉、质量检测和自动驾驶等等。相机内置一些算法，以使系统自动对图像进行特征提取和识别，例如人脸识别、工业缺陷检测和安防监控等等。此时，图像质量是最重要的基础。如果相机输出的原始图像质量不好(如模糊不清或者细节表现不够)，则后端系统识别就会困难重重。
为解决这一问题，自动曝光(automaticexposure，ae)算法应运而生，ae算法旨在使相机在拍摄过程中自动控制曝光过程，以获得亮度适中的图像，从而保证输出的图像质量。而曝光参数的调整是保证图像质量的重要因素，目前常用的ae调整方法是通过调节曝光时间(exposuretime，et)和曝光增益(exposuregain，g)，一步步将图像逼近至理想曝光来实现，导致目前的ae算法普遍存在速度慢及效率低的问题。
因此，当成像设备采用自动曝光算法时，如何快速确定曝光参数是亟待解决的技术问题之一。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种曝光参数确定方法、装置和可读介质，用以在成像设备采用自动曝光算法时，快速确定曝光参数。
第一方面，本发明实施例提供一种曝光参数确定方法，包括：
确定当前帧图像的曝光评估值和当前的曝光参数，其中所述曝光评估值为对当前帧图像进行曝光评估得到的；
根据所述曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，所述下一帧图像的目标曝光值在目标评估值范围内，所述目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围。
这样，一方面实现了曝光参数的快速确定，另一方面还保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
较佳地，所述曝光参数包括曝光时间和曝光增益。
曝光时间和曝光增益是自动曝光算法中的重要参数，通过调整这两个曝光参数可以保证得到的帧图像质量。
优选地，根据所述曝光评估值、所述当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，具体包括：
若根据所述曝光评估值确定当前帧图像曝光不足，则将当前的曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益；以及
确定所述下一帧图像的目标曝光值与所述曝光评估值之间的第一比值；并
将所述第一比值与当前的曝光时间的乘积，确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
采用上述方法确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光参数进行拍摄时，得到的下一帧图像不仅曝光正常，且图像质量也得到了保证。
进一步地，所述方法，还包括：
若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间大于最大曝光时间，则将所述最大曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间；并
确定当前的曝光时间与所述最大曝光时间之间的第二比值；
确定所述第一比值、第二比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
采用上述方法，一方面保证确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间在其对应的取值范围内，另一方面同样快速确定出了用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益，同时也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
进一步地，所述方法，还包括：
若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益大于最大曝光增益，则将所述最大曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
通过执行上述流程，可以保证确定出的曝光时间和曝光增益均在各自对应的取值范围内，且实现了快速确定出用于拍摄下一帧图像的曝光参数，而且也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
较佳地，根据所述曝光评估值、所述当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，具体包括：
若根据所述曝光评估值确定当前帧图像曝光过度，则将当前的曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间；并
确定所述下一帧图像的目标曝光值与所述曝光评估值之间的第三比值；
确定所述第三比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
这样，在当前帧图像曝光过度时，基于上述流程可快速确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益。
进一步地，所述方法，还包括：
若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益小于最小曝光增益，则将所述最小曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益；并
确定当前的曝光增益与所述最小曝光增益之间的第四比值；
确定所述第三比值、所述第四比值与当前的曝光时间的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
通过采用上述流程，一方面保证确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益在其对应的取值范围内，另一方面同样快速确定出了用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益，同时也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
进一步地，所述方法，还包括：
若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间小于最小曝光时间，则将所述最小曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
通过执行上述流程，可以保证确定出的曝光时间和曝光增益均在各自对应的取值范围内，且实现了快速确定出用于拍摄下一帧图像的曝光参数，而且也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
第二方面，本发明实施例提供一种曝光参数确定装置，包括：
第一确定单元，用于确定当前帧图像的曝光评估值和当前的曝光参数，其中所述曝光评估值为对当前帧图像进行曝光评估得到的；
第二确定单元，用于根据所述曝光评估值、所述当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，所述下一帧图像的目标曝光值在目标评估值范围内，所述目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围。
较佳地，所述曝光参数包括曝光时间和曝光增益。
优选地，所述第二确定单元，具体用于若根据所述曝光评估值确定当前帧图像曝光不足，则将当前的曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益；以及确定所述下一帧图像的目标曝光值与所述曝光评估值之间的第一比值；并将所述第一比值与当前的曝光时间的乘积，确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
进一步地，所述第二确定单元，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间大于最大曝光时间，则将所述最大曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间；并确定当前的曝光时间与所述最大曝光时间之间的第二比值；确定所述第一比值、第二比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
进一步地，所述第二确定单元，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益大于最大曝光增益，则将所述最大曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
较佳地，所述第二确定单元，具体用于若根据所述曝光评估值确定当前帧图像曝光过度，则将当前的曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间；并确定所述下一帧图像的目标曝光值与所述曝光评估值之间的第三比值；确定所述第三比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
进一步地，所述第二确定单元，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益小于最小曝光增益，则将所述最小曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益；并确定当前的曝光增益与所述最小曝光增益之间的第四比值；确定所述第三比值、所述第四比值与当前的曝光时间的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
进一步地，所述第二确定单元，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间小于最小曝光时间，则将所述最小曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行本申请提供的曝光参数确定方法。
第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请提供的曝光参数确定方法。
本发明有益效果：
本发明实施例提供的曝光参数确定方法、装置和可读介质，确定当前帧图像的曝光评估值和当前的曝光参数，其中所述曝光评估值为对当前帧图像进行曝光评估得到的；根据所述曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，所述下一帧图像的目标曝光值在目标评估值范围内，所述目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围。这样，一方面，直接利用当前帧图像的曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，不需要像现有技术通过逐步调节的方式来得到曝光参数，与现有技术相比实现了曝光参数的快速确定；另一方面本发明利用下一帧图像的目标曝光值来确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，由于下一帧图像的目标曝光值在图像曝光正常对应的目标评估值范围内，由此保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的曝光参数确定方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的根据当前帧图像的曝光评估值确定当前帧图像的曝光状态的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的在当前帧图像曝光不足时，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的在步骤s33确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间大于最大曝光时间时，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的在当前帧图像曝光过度时，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的在步骤s53确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益小于最小曝光增益时，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的曝光参数确定装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的实施本发明提供的曝光参数确定方法的计算装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的曝光参数确定方法、装置和可读介质，用以在成像设备采用自动曝光算法时，快速确定曝光参数，且保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的帧图像的图像质量。
以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为了便于理解本发明，本发明涉及的技术术语中：
1、曝光时间：(exposuretime，et)，也称为“快门(shutter)”，是指为了将光投影到照相感光材料的感光面上，快门打开到关闭的时间间隔，在这段时间间隔内，光线通过镜头在传感器sensor的感光元件上积累，并最终将其转换为电信号输出。曝光时间越长进的光就多，适合光线条件比较差的情况；曝光时间短则适合光线比较好的情况。相机的曝光时间是指从相机快门打开到关闭的时间间隔，在相机其他参数不变的情况下，曝光时间越长得到的帧图像越亮。
2、曝光增益：(gain，g)，一般指放大倍数，成像设备中不同曝光增益时图像的成像质量不一样，以成像设备为工业相机为例进行说明，增益越小噪点越小；增益越大噪点越多，特别是暗处，在工业相机中也称增益。增益一般只是在信号弱，但不想增加曝光时间的情况下使用，这是因为增益放大的不止有效的数据信号，还有噪声信号，因此一般情况下优先调曝光时间，增益次之。
3、曝光策略，一般相机考虑到图像质量，会制定常规的曝光调整策略，例如：曝光不足需要调大曝光参数时，优先调整曝光时间et；曝光过度需要调小曝光参数时，优先调整曝光增益g。
4、曝光评估值：在拍摄得到每一帧图像后，可以根据预设算法确定出各个帧图像的曝光评估值，由此可以根据曝光评估值确定当前帧图像的曝光状态，例如可以基于图像亮度均值、图像亮度直方图的分布情况和图像目标熵等方法来确定各个帧图像的曝光评估值。
5、下一帧图像的目标曝光值：为预先设定的，实际应用中，下一帧图像的理想的曝光评估值应位于目标评估值范围[bl,bh]内，以此定义了下一帧图像的目标曝光值，并在目标评估值范围内进行取值，进而利用下一帧图像的目标曝光值来确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数。需要说明的是，目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围。
现有的自动曝光算法的大致流程为：计算当前帧图像的曝光评估值，若确定出当前帧图像的曝光评估值不在合理的曝光范围内，则对曝光参数进行调节，现有的ae曝光参数调节方法通常为根据固定步长调节曝光参数，使得下一帧曝光合理；另一种方法，动态调整步长来实现较快速的曝光调节，但上述两种方法均为根据一定步长逐步逼近理想曝光值，调整速度慢且效率低。
为了解决现有技术中采用的曝光参数确定方法效率低的问题，本发明实施例给出了解决方案，将本发明提供的曝光参数确定方法应用到成像设备的自动曝光算法中，以成像设备为相机为例进行说明，相机在自动曝光模式下，可以确定当前帧图像的曝光评估值和当前的曝光参数，其中所述曝光评估值为对当前帧图像进行曝光评估得到的；根据所述曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，所述下一帧图像的目标曝光值在目标评估值范围内，所述目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围，这样只需根据当前帧图像的曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值来确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，无需一步步调节曝光参数的调整步长来调节曝光参数，提高了确定曝光参数的速度，另一方面，采用上述方法还能够保证利用确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光参数拍摄得到下一帧图像的图像质量。
需要说明的是，本发明提供的曝光参数确定方法还可以应用到其他具有拍摄功能的设备中，如应用到移动终端中等等，所述移动终端可以为手机、平板、笔记本电脑等。
在介绍本发明提供的曝光参数确定方法之前，先介绍一下调整曝光参数的原理：根据相机成像原理可知，影响图像亮度的主要因素有：场景光线、小孔的孔径大小(即光圈)和曝光参数，本发明涉及的自动曝光算法是在假设场景光线在短时间(以ms为单位)内不变，光圈需要外部驱动或人工控制，故可以假设光圈不变，因此为了保证拍摄得到的帧图像质量，本发明通过调整曝光参数来实现，本发明中的曝光参数可以但不限于包括曝光时间和曝光增益。
假设环境光照度l不变，则曝光时间et时间内积累的光子数可粗略用公式(1)表达：
o＝k*l*d*et(1)
公式(1)中，o表示为曝光时间et内通过透镜打到sensor上的光能量；k表示为光线透射率；d表示为光圈值。
通过光电转换后的电信号e如公式(2)所示：
e＝q*o(2)
其中，q为传感器sensor的光电转换能力，即量子转换效率，为sensor的固有属性。
经过光电转换后的电信号e，需要经过信号放大器和a/d转换器(对于cmossensor二者集成在一个a/d转换器件)转换为量化的数字信号值b。曝光增益g实际上影响的是放大器(包括a/d转换前的模拟信号放大器和a/d转换后的数字信号放大器)的放大倍数。量化的数字信号值b可以表示为：
b＝n*g*e(3)
其中，n为a/d转换器的转换率，量化后的数字信号值b可以理解为一帧数字图像的亮度值。
根据公式(1)、(2)和(3)，可以得出量化后的数字信号值b与曝光增益和曝光时间的关系为：
b＝n*g*q*k*l*d*et(4)
由于n,k,q均为元器件的固有属性，可视为常数。l表示环境光照度，短时间内可视为恒定值，d表示光圈值，固定光圈的情况下可视为常数，因此，公式(4)可以转变为：
b＝h*g*et(5)
其中，h＝n*q*k*l*d，可视为常数。
由公式(5)可以得出：(1)图像亮度值b与曝光时间et和曝光增益g的乘积成正比关系，定义为“正比模型1”，即：b∝(g,et)；(2)若当前曝光时间et已达到最大或最小曝光时间，即无法继续调节，则图像亮度值b与曝光增益g成正比关系，定义为“正比模型2”，即：b∝g；(3)若当前曝光增益g已达到最大或最小曝光增益，表明无法继续进行调节，则图像亮度值b与曝光时间et成正比关系，定义为“正比模型3”，即：b∝et。需要说明的是，正比模型2和正比模型3均是由正比模型1衍生得到，实际上只需利用正比模型1即可确定出不同状态下用于拍摄下一帧图像的曝光参数。
上述正比模型1～3即为曝光时间et和曝光增益g与曝光评估值的数学模型。在实际的自动曝光过程中，可以依据上述数学模型推算出下一帧sensor采集图像的曝光设置，即确定本发明中用于拍摄下一帧图像的曝光参数。
如图1所示，为本发明实施例提供的曝光参数确定方法的流程示意图，可以包括以下步骤：
s11、确定当前帧图像的曝光评估值和当前的曝光参数。
具体地，本发明中的曝光评估值为对当前帧图像进行曝光评估得到的，其可以由图像亮度均值、直方图或者目标熵函数等确定，为了描述方便，本发明中曝光评估值可以用帧图像的亮度均值来代替，当然也可以用任何其他物理意义的曝光评估值来代替，故当前帧图像的曝光评估值可以由上述公式(5)中的量化后的图像亮度值表示，记为bn，每拍摄一帧图像后相机会自动获取用于拍摄当前帧图像的曝光参数，即当前的曝光参数。较佳地，本发明提供的曝光参数可以但不限于包括曝光时间et和曝光增益g等，例如可以用etn表示当前的曝光时间，当前的曝光增益可以由gn表示。
s12、根据所述曝光评估值、所述当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数。
具体地，用于拍摄下一帧图像的曝光参数同样为曝光时间和曝光增益，例如用于拍摄下一帧图像的曝光时间可以记为etn+1，用于拍摄下一帧图像的曝光增益可以记为gn+1。则利用用于确定曝光参数的模型(即能够表征曝光参数与曝光评估值之间关系的数学模型---正比模型1”)“可以得出：
其中，当前帧图像的曝光评估值bn、当前帧图像的曝光时间etn、当前帧图像的曝光增益gn均可以由步骤s11确定出，而用于拍摄下一帧图像的曝光时间etn+1和用于拍摄下一帧图像的曝光增益gn+1为本次自动曝光算法需要计算的值。
较佳地，所述下一帧图像的目标曝光值在目标评估值范围内，所述目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围。具体地，为了保证拍摄得到的帧图像的图像质量，可以设置目标评估值范围：[bl,bh]。若每一帧图像曝光正常，则该帧图像的曝光评估值会落在目标评估值范围内，由此可以根据目标评估范围确定下一帧图像的目标曝光值。较佳地，可以将下一帧图像的目标曝光值设定为bavg，即
基于上述描述即可根据当前帧图像的曝光评估值、当前帧图像的曝光时间、当前帧图像的曝光增益和下一帧图像的目标曝光值，利用曝光参数与曝光评估值之间的数学模型来确定用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益。具体地，在确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数时，当前帧图像的曝光状态不同时，确定曝光参数的方法也不同，以下详细介绍之：
首先，参考图2所示的流程，介绍一下根据当前帧图像的曝光评估值确定当前帧图像的曝光状态，包括以下步骤：
s21、判断曝光评估值是否小于预设的曝光下限值；若是，则执行步骤s23；否则执行步骤s22。
s22、判断曝光评估值是否大于预设的曝光上限值；若是，则执行步骤s24；否则执行步骤s25。
s23、确定当前帧图像的曝光状态为曝光不足。
s24、确定当前帧图像的曝光状态为曝光过度。
s25、确定当前帧图像的曝光状态为曝光正常。
步骤s21～s25中，本发明中曝光正常对应一个评估值范围，而曝光正常表明了输出图像质量较佳，该评估值范围由曝光下限值和曝光上限值构成。若确定出当前帧的曝光评估值小于预设的曝光下限值，则表明当前帧图像曝光不足，会导致当前帧图像过暗，影响图像质量；若确定出当前帧的曝光评估值大于预设的上限值，则表明当前帧图像曝光过度，会导致当前帧图像过亮，同样影响图像质量。若确定出当前帧的曝光评估值在评估值范围内，则表明当前帧图像质量较好。而曝光过度和曝光不足都影响图像质量，故为了提高下一帧图像的质量，需要根据当前帧图像的一些信息确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数。
需要说明的是，本发明中预设的曝光上限值和曝光下限值可以根据实际情况而定，本发明对这两个值不进行限定。
实际曝光控制中，如果当前帧图像的曝光评估值在目标评估值范围内，则无需对用于拍摄下一帧图像的曝光参数进行调整；否则需要对用于拍摄下一帧图像的曝光参数进行调整，此时下一帧图像的目标评估值可以用bavg代替，即bn+1＝bavg。根据约定的曝光策略：若曝光不足，则调大曝光参数，即：优先调整曝光时间et；若曝光过度，则调小曝光参数，即：优先调整曝光增益g。
在一种实施方式中，在当前帧图像曝光不足时，根据约定的曝光策略，具体可以按照图3所示的方法确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，包括以下步骤：
s31、若根据当前帧图像的曝光评估值确定当前帧图像曝光不足，则将当前的曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
本步骤中，根据约定的曝光策略，在帧图像曝光状态为曝光不足时，应优先增大曝光时间et，则先不调整曝光增益，即将当前的曝光增益gn确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益gn+1，记为：gn+1＝gn。
s32、确定下一帧图像的目标曝光值与当前帧图像的曝光评估值之间的第一比值。
本步骤中，在下一帧图像的目标曝光值为bavg，当前帧图像的曝光评估值为bn时，可以确定出第一比值表示为：
s33、将所述第一比值与当前的曝光时间的乘积，确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
本步骤中，由于步骤s31中已确定出用于拍摄下一帧图像的曝光增益gn+1，在下一帧图像的目标曝光值为bavg时，可以根据上述公式(6)和步骤s32中确定出的第一比值，方可确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间etn+1，可以表示为：
基于步骤s31～s33，在不改变约定的曝光策略的前提下，可快速确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益，且由于本发明是根据当前帧图像的曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，来确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，且下一帧图像的目标曝光值满足曝光正常的目标评估值范围内，故采用上述方法确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光参数进行拍摄时，得到的下一帧图像不仅曝光正常，且图像质量也得到了保证。
在实际应用过程中，曝光时间和曝光增益一般不会一直向上调大或一直向下调小，故本发明对曝光时间和曝光增益均设置了取值范围，例如，曝光时间的取值范围为：[etmin,etmax]；其中，etmin为最小曝光时间，etmax为最大曝光时间；曝光增益的取值范围为：[gmin,gmax]，其中，gmin为最小曝光增益，gmax为最大曝光增益。因此，在基于图3所示的流程确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益时，还需要判断确定出的曝光时间etn+1是否在[etmin,etmax]取值范围内，由于图3所示的流程确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益gn+1为当前的曝光增益gn，而当前的曝光增益gn是拍摄当前帧图像的曝光参数，故当前的曝光增益gn必然在曝光增益的取值范围为：[gmin,gmax]内，故此时只需判断确定出的曝光时间etn+1是否在[etmin,etmax]取值范围内。
较佳地，若根据步骤s33确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间大于最大曝光时间时，则可以按照图4所示的流程确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，包括以下步骤：
s41、将最大曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
本步骤中，若确定出基于步骤s33确定出的etn+1＞etmax，表明用于拍摄下一帧图像的曝光时间无法调整至步骤s33确定出的etn+1，故此时本发明提出将最大曝光时间etmax确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间，即：etn+1＝etmax，即此时用于拍摄下一帧图像的曝光时间为定值，对应“正比模型2”，则利用“正比模型1”衍生得到的“正比模型2”和公式(6)来确定用于拍摄下一帧图像的曝光增益gn+1。
s42、确定当前的曝光时间与所述最大曝光时间之间的第二比值。
本步骤中，基于步骤s41可知，上述最大曝光时间为用于拍摄下一帧图像的曝光时间，即etn+1＝etmax，基于此可以得到第二比值的表达式为：
s43、确定第一比值、第二比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
由于步骤s41确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间为最大曝光时间，其小于步骤s33确定出的曝光时间，故步骤s41确定出的曝光时间相比于步骤s33确定出的曝光时间是有所减小的，故需要在曝光增益上进行补偿，具体为：在将用于拍摄下一帧图像的曝光时间确定为：etn+1＝etmax时，然后再基于步骤s32确定出的第一比值、步骤s42确定出的第二比值，结合公式(6)可以确定出用于拍摄下一帧图像的曝光增益，即：
在曝光增益和曝光时间具有取值范围时，通过采用图4所示的流程，一方面保证确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间在其对应的取值范围内，另一方面同样快速确定出了用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益，同时也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
优选地，若根据步骤s43确定出用于拍摄下一帧图像的曝光增益大于最大曝光增益，则将所述最大曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益，此时用于拍摄下一帧图像的曝光时间为最大曝光时间。
本步骤中，由于曝光增益也有取值范围，[gmin,gmax]，故在利用步骤s42确定出用于拍摄下一帧图像的曝光增益gn+1后，还需要判断确定出的gn+1是否在曝光增益对应的取值范围[gmin,gmax]内，若在则用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益分别为：
通过执行上述流程，可以保证确定出的曝光时间和曝光增益均在各自对应的取值范围内，且实现了快速确定出用于拍摄下一帧图像的曝光参数，而且也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
在另一种实施方式中，在当前帧图像曝光过度时，可以按照图5所示的方法确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，包括以下步骤：
s51、若根据当前帧图像的曝光评估值确定当前帧图像曝光过度，则将当前的曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
本步骤中，根据约定的曝光策略，在帧图像曝光状态为曝光过度时，应优先减小曝光增益g，则先不调整曝光时间，即将当前的曝光时间etn确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间etn+1，记为：etn+1＝etn。
s52、确定所述下一帧图像的目标曝光值与当前帧图像的曝光评估值之间的第三比值。
本步骤中，由于图5所示的流程对应的是当前帧图像曝光过度情况下，故当前帧图像的曝光评估值与在当前帧图像曝光不足情况下对应的曝光评估值是不同的，虽然bn表示的是当前帧图像的曝光评估值，但图5中的bn与图3中的bn值是不相同的，此时的第三比值：
s53、确定所述第三比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
具体地，由于步骤s51中已经确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间etn+1，在下一帧图像的目标曝光值为bavg时，可以根据上述公式(6)和步骤s52确定出的第三比值，方可确定出用于拍摄下一帧图像的曝光增益gn+1，可以表示为：
基于图5所示的流程，在不改变约定的曝光策略的前提下，可快速确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益，且由于本发明是根据当前帧图像的曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，来确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，且下一帧图像的目标曝光值满足曝光正常的目标评估值范围内，故采用上述方法确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光参数进行拍摄时，得到的下一帧图像不仅曝光正常，且图像质量也得到了保证。
较佳地，若根据步骤s53确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益小于最小曝光增益，则可以按照图6所示的流程确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，包括以下步骤：
s61、将最小曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
同样在实际应用中，曝光时间和曝光增益同样有取值范围，还以，曝光时间的取值范围为：[etmin,etmax]；其中，etmin为最小曝光时间，etmax为最大曝光时间；曝光增益的取值范围为：[gmin,gmax]，其中，gmin为最小曝光增益，gmax为最大曝光增益为例进行说明，若确定出步骤s53确定出的曝光增益gn+1小于最小曝光增益gmin，则表明曝光增益无法减小至步骤s53确定出的曝光增益，则此时将最小曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益，记为：gn+1＝gmin，即此时用于拍摄下一帧图像的曝光增益相当于为定值，对应“正比模型3”，则利用“正比模型3”和公式(6)来确定用于拍摄下一帧图像的曝光时间etn+1。
s62、确定当前的曝光增益与所述最小曝光增益之间的第四比值。
基于步骤s61可知，上述最小曝光增益为用于拍摄下一帧图像的曝光增益，即：gn+1＝gmin，基于此可以得到第四比值为：
s63、确定所述第三比值、所述第四比值与当前的曝光时间的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
由于步骤s61确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益为最小曝光增益，其大于步骤s53确定出的曝光增益，故步骤s61确定出的曝光增益相比于步骤s53确定出的曝光增益是有所增加的，若利用步骤s51中的曝光时间和步骤s61中的曝光增益进行拍摄时得到的下一帧图像的曝光状态有可能出现曝光过度，故需要在曝光时间进行调整，具体为：在将用于拍摄下一帧图像的曝光增益确定为：gn+1＝gmin时，利用此时确定出的曝光增益、基于步骤s52确定出的第三比值、步骤s62确定出的第四比值和公式(6)确定用于拍摄下一帧图像的曝光时间，即为：
在曝光增益和曝光时间具有取值范围时，通过采用图6所示的流程，一方面保证确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益在其对应的取值范围内，另一方面同样快速确定出了用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益，同时也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
优选地，若根据步骤s62确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间小于最小曝光时间，则将所述最小曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间，此时用于拍摄下一帧图像的曝光增益为最小曝光增益。
本步骤中，曝光时间也有取值范围，[etmin,etmax]，故在利用步骤s62确定出用于拍摄下一帧图像的曝光时间etn+1后，还需要判断确定出的etn+1是否在曝光时间对应的取值范围[etmin,etmax]内，由于本发明在曝光过度的情况下，在无法调整曝光增益时，向下调节曝光时间，则只需判断步骤s62确定出的etn+1是否小于最小曝光时间，若否，则最终确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间和曝光增益分别为：
通过执行上述流程，可以保证确定出的曝光时间和曝光增益均在各自对应的取值范围内，且实现了快速确定出用于拍摄下一帧图像的曝光参数，而且也保证了利用确定出的曝光参数拍摄得到的下一帧图像的图像质量。
较佳地，在一个示例中，本发明还可以预先配置一个用于确定曝光参数的模型，该模型能够实现图2～图6所示的流程，可以将确定出的当前帧图像的曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值输入到上述模型中，由该模型根据接收到的当前帧图像的曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值确定出下一帧图像的曝光参数，能够实现下一帧图像的曝光参数的快速确定。
本发明提供的曝光参数确定方法，在拍摄得到当前帧图像后，可以确定出当前帧图像的曝光评估值和用于拍摄当前帧图像的曝光参数，即当前的曝光参数；然后根据当前帧图像的曝光评估值、当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，由于本发明是利用曝光参数与曝光评估值之间的数学模型，直接通过数学的方法计算出用于拍摄下一帧图像的曝光参数，不仅实现了快速确定曝光参数，而且也实现了快速自动曝光的调节。此外，由于本发明中的所述下一帧图像的目标曝光值在目标评估值范围内，所述目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围，故利用基于此得到的用于拍摄下一帧图像的曝光参数拍摄下一帧图像，使得得到的下一帧图像的图像质量得到了保证。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种曝光参数确定装置，由于上述装置解决问题的原理与曝光参数确定方法相似，因此上述装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图7所示，为本发明实施例提供的曝光参数确定装置的结构示意图，包括：
第一确定单元71，用于确定当前帧图像的曝光评估值和当前的曝光参数，其中所述曝光评估值为对当前帧图像进行曝光评估得到的；
第二确定单元72，用于根据所述曝光评估值、所述当前的曝光参数和下一帧图像的目标曝光值，确定用于拍摄下一帧图像的曝光参数，所述下一帧图像的目标曝光值在目标评估值范围内，所述目标评估值范围为图像曝光正常对应的范围。
较佳地，所述曝光参数包括曝光时间和曝光增益。
优选地，所述第二确定单元72，具体用于若根据所述曝光评估值确定当前帧图像曝光不足，则将当前的曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益；以及确定所述下一帧图像的目标曝光值与所述曝光评估值之间的第一比值；并将所述第一比值与当前的曝光时间的乘积，确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
进一步地，所述第二确定单元72，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间大于最大曝光时间，则将所述最大曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间；并确定当前的曝光时间与所述最大曝光时间之间的第二比值；确定所述第一比值、第二比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
进一步地，所述第二确定单元72，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益大于最大曝光增益，则将所述最大曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
较佳地，所述第二确定单元72，具体用于若根据所述曝光评估值确定当前帧图像曝光过度，则将当前的曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间；并确定所述下一帧图像的目标曝光值与所述曝光评估值之间的第三比值；确定所述第三比值与当前的曝光增益的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光增益。
进一步地，所述第二确定单元72，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光增益小于最小曝光增益，则将所述最小曝光增益确定为用于拍摄下一帧图像的曝光增益；并确定当前的曝光增益与所述最小曝光增益之间的第四比值；确定所述第三比值、所述第四比值与当前的曝光时间的乘积为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
进一步地，所述第二确定单元72，还用于若确定出的用于拍摄下一帧图像的曝光时间小于最小曝光时间，则将所述最小曝光时间确定为用于拍摄下一帧图像的曝光时间。
为了描述的方便，以上各部分按照功能划分为各模块(或单元)分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块(或单元)的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
在介绍了本发明示例性实施方式的曝光参数确定方法、装置和可读介质之后，接下来，介绍根据本发明的另一示例性实施方式的计算装置。
所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
在一些可能的实施方式中，根据本发明的计算装置可以至少包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元。其中，所述存储单元存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行本说明书上述描述的根据本发明各种示例性实施方式的曝光参数确定方法中的步骤。例如，所述处理单元可以执行如图1所示的步骤s11～s12中的曝光参数确定方法。
下面参照图8来描述根据本发明的这种实施方式的计算装置81。图8显示的计算装置81仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图8所示，计算装置81以通用计算设备的形式表现。计算装置81的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元811、上述至少一个存储单元812、连接不同系统组件(包括存储单元812和处理单元111)的总线813。
总线813表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
存储单元812可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(ram)8121和/或高速缓存存储器8122，还可以进一步包括只读存储器(rom)8123。
存储单元812还可以包括具有一组(至少一个)程序模块8124的程序/实用工具8125，这样的程序模块8124包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
计算装置81也可以与一个或多个外部设备814(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与计算装置81交互的设备通信，和/或与使得该计算装置81能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口815进行。并且，计算装置81还可以通过网络适配器816与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器816通过总线813与用于计算装置81的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合计算装置81使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
在一些可能的实施方式中，本发明提供的曝光参数确定方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在计算机设备上运行时，所述程序代码用于使所述计算机设备执行本说明书上述描述的根据本发明各种示例性实施方式的曝光参数确定方法中的步骤，例如，所述计算机设备可以执行如图1所示的步骤s11～s12中的曝光参数确定方法。
所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
本发明的实施方式的用于曝光参数确定方法的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在计算设备上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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