一种相机自动曝光和自动增益调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及自动控制领域，具体设及一种数字相机自动曝光和自动增益调节方 法。
【背景技术】
[0002] 在工业相机使用中，由于环境光源的不确定性和场景的不确定性，用户在使用相 机时一般要求图像亮度在一定的范围内运行，因此需要对相机的增益和曝光时间进行设 置，W期达到期望的亮度值。
[0003] 根据用户需求的不同，相机自动曝光和自动增益调节过程一般分为两种模式，连 续调节和单次调节；在持续调节模式下，相机的2A(自动曝光和自动增益调节）功能一致在 持续工作，它可W根据当前环境的不同，根据用户设置期望亮度的差别，实时的调整相机的 曝光和增益，为防止光源的闪烁对相机图像亮度产生的跳变，在持续调节模式下需要对图 像当前亮度进行平滑处理；在单次调节模式下，客户希望2A只调节一次就达到期望亮度， 且该功能可W自动关闭，该就需要2A方法对当前相机的增益和曝光W及当前灰度与期望 灰度的差值进行判断，然后决策2A是否使能。
[0004] 但是，目前的2A调节方法在使用过程中，相机持续调节时图像均会出现跳闪的问 题，同时在自动调节均会持续进行，一般不会自动关闭，对相机的耗损和成像的效果均带来 不利影响。
【发明内容】
[0005] 1.目的
[0006] 针对数字相机存在的上述问题，本发明希望提供一种能够根据期望图像亮度自动 设置相机曝光时间和模拟增益的方法，其能够应用场景中环境亮度的不确定性，对调节方 式进行变更的方法，其能够避免跳闪问题的出现。
[0007] 2.技术方案
[000引具体而言，本发明提供了一种相机自动曝光和自动增益调节方法，所述方法用于 对具有自动曝光和自动增益调节功能的相机进行控制，其特征在于，该方法包括如下步 骤：
[0009] 步骤1;获取相机所拍摄图像W及相机的运行参数；
[0010] 步骤2 ;基于一帖或多帖所拍摄图像确定其平均亮度值；
[0011] 步骤3;基于所述平均亮度值和目标亮度值的差值确定相机的自动曝光和自动增 益调节功能是否启动；
[0012] 步骤4 ;基于所述平均亮度值与目标亮度值的差值计算需要进行的曝光调节或增 益调节；
[0013] 步骤5;按照预定顺序启动自动曝光和/或自动增益调节；
[0014] 步骤6 ;将调整后的曝光时间或者增益值更新并输出。
[0015] 进一步地，所述相机的运行参数包括：所述相机当前的模拟增益、曝光时间W及自 动曝光调节模式和自动增益调节模式，对于曝光调节和增益调节，所述相机分别包括=种 调节模式；连续调节模式、单次调节模式W及关闭模式。
[0016] 进一步地，所述步骤2包括：
[0017] 步骤2. 1 ;如果当前图像是相机采集的第一帖图像或者当前的自动曝光和自动增 益的调节模式均为单次调节模式，则取所述相机的当前图像亮度值为平均亮度值；否则载 入当前图像的亮度值，根据迭代平滑公式计算多帖图像的平均亮度值。
[001引进一步地，所述步骤3包括：
[0019] 步骤3. 1 ;根据图像的平均亮度值和目标亮度值的差值决策是否对所述相机的 自动曝光和自动增益调节功能进行锁定和/或解锁；如果所述相机的自动曝光和自动增 益调节功能处于锁定状态，并且当前图像平均亮度值与目标亮度值的差值大于解锁阔值 UNLOCKED_VALUE，则对所述相机的自动曝光和自动增益调节功能解锁；如果所述相机的自 动曝光和自动增益调节功能处于解锁状态下，并且当前图像平均亮度值与预定期望亮度值 的差值小于加锁阔值LOCKED_VALUE，则使所述相机的自动曝光和自动增益调节功能锁定；
[0020] 步骤3. 2 ;如果自动曝光和自动增益调节功能处于锁定状态，并且自动曝光或自 动增益的调节模式为单次调节模式，则将相应调节模式切换到关闭模式。
[0021] 进一步地，所述步骤5包括：
[0022] 步骤5. 01 ;判断所述相机当前的模拟增益是否为模拟增益最小值，并且判断当前 的曝光时间是否为曝光时间最大值；
[0023] 步骤5. 02 ;如果当前模拟增益不是模拟增益最小值，且曝光时间不是曝光时间最 大值，则将模拟增益设置为模拟增益最小值；
[0024] 步骤5. 03 ;判断当前图像的平均亮度值是否大于期望亮度值；
[0025] 步骤5. 04 ;如果当前图像的平均亮度值小于期望亮度值，则判断曝光时间是否达 到曝光时间最大值，如果没有达到曝光时间最大值，则进行自动曝光调节，否则判断所述相 机的当前模拟增益是否达到模拟增益最大值，若达到模拟增益最大值则进行自动模拟增益 调节，否则，此轮调节结束；
[0026] 步骤5. 05如果当前图像的平均亮度值大于期望亮度值，则首先判断当前模拟增 益是否达到模拟增益最小值，如果没有达到模拟增益最小值，则进行模拟增益自动调节；否 则判断曝光时间是否达到曝光时间最小值，若没有达到曝光时间最小值，则进行自动曝光 时间调节，否则，此轮调节结束。
[0027] 进一步地，所述步骤5包括：
[002引步骤5. 11 ;如果图像当前平均亮度值小于期望亮度值，则增大曝光时间，当曝光 时间达Is后，增大模拟增益，直到模拟增益达到1023 ;
[0029] 步骤5. 12 ;如果图像当前平均亮度值大于期望亮度值，则减少模拟增益，当模拟 增益减至109时，减少曝光时间，直到曝光时间达到20US。
[0030] 进一步地，所述步骤5包括；
[0031] 5. 21 ;如果所述相机的曝光调节模式为单次调节模式，且当前图像的平均亮度值 大于期望亮度值，当曝光时间达到最小值或者所拍摄的当前图像平均亮度值达到期望亮度 值时，将所述相机的曝光调节模式由单次调节模式切换到关闭模式；
[0032] 5. 22;如果所述相机的曝光调节模式为单次调节模式，并且当前图像的平均亮度 值大于期望亮度值，当曝光时间达到最大值或者所拍摄的当前图像平均亮度值达到期望亮 度值时，将所述相机的曝光调节模式由单次调节模式切换到关闭模式；
[0033] 5. 23;如果所述相机的曝光调节模式为连续调节模式，则对曝光时间进行持续调 节。
[0034] 进一步地，所述步骤5包括；
[0035] 5.41 ;如果所述相机的曝光调节模式为关闭，则；当图像的平均亮度值大于期望 亮度值，模拟增益达到模拟增益最小值或者当前图像的平均亮度达到期望亮度时，将所述 相机的增益调节模式由单次调节模式切换到关闭模式；当图像的平均亮度值小于期望亮度 值时，模拟增益达到最大值或者当前图像的平均亮度达到期望亮度时，将所述相机的增益 调节模式由单次调节模式切换到关闭模式；
[0036] 5. 42 ;如果所述相机的曝光调节模式为单次调节模式，在图像的平均亮度值大于 期望亮度值的情况下，（1)如果用户先切换相机的增益调节模式到单次调节模式后切换曝 光调节模式到单次调节模式，则所述方法先调节模拟增益，模拟增益达到模拟增益最小值 后才调节曝光，曝光时间和模拟增益都达到最小值或者当前图像平均亮度等于期望亮度 时，将自动曝光和自动增益同时切换到关闭模式，（2)如果用户先切换相机的曝光调节模式 到单次调节模式后切换增益调节模式到单次调节模式，则所述方法先调节曝光时间，在用 户将增益切换到单次调节模式的时候，如果增益不为最小值则所述方法先将增益设置到最 小值，然后调节曝光到最大，直到曝光和增益都达到最小值或者当前图像平均亮度等于期 望亮度，曝光和增益同时切换到关闭模式；
[0037] 5. 43 ;如果所述相机的曝光调节模式为单次调节模式，在图像的平均亮度值小于 期望亮度值的情况下，（1)如果用户先将相机的增益调节模式切换到单次调节模式后将相 机的曝光调节模式切换到单次调节模式，则所述方法先调节曝光时间，曝光时间达到曝光 时间最大值时再调节模拟增益，直到曝光时间和模拟增益都达到相应最大值或者当前图像 平均亮度值等于期望亮度值时，自动曝光和自动增益调节模式同时切换到关闭模式，（2)如 果先将相机的曝光调节模式切换到单次调节模式后将将相机的增益调节模式切换到单次 调节模式，则所述方法先调节曝光时间，在增益调节模式切换到单次调节模式的时候，如果 模拟增益不为模拟增益最小值则先将模拟增益设置到最小值，然后调节曝光时间到曝光时 间最大值，直到曝光时间和模拟增益都达到相应最大值或者当前图像平均亮度值等于期望 亮度值，将自动曝光和自动增益的调节模式同时切换到关闭模式；
[003引5. 44 ;如果所述相机的曝光时间调