专利名称：摄像机的曝光方法
技术领域：
本发明属于摄像领域，尤其涉及一种摄像机的曝光方法。
背景技术：
自动曝光(AUTO EXPOSURE, AE)、自动白平衡(AUTO WHITEBALANCE, AffB)算法是摄像机领域的关键技术，被誉为摄像机领域的明珠；受影像传感器和影像处理数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)技术的限制，AE> AffB核心技术多年来主要掌握在国外一些垄断企业手中。近3年来，中国视频监控得到大规模纵深应用，极大促进本土影像企业公司热情，尤其是高清摄像机技术的发展彻底颠覆了原来垄断影像处理格局，国内监控领域领先的企业相继攻克AE、AWB技术，中国监控摄像机迅速成为全球中坚力量。国内平安城市监控具有中国本身的特点，城市发展规模和设施配套差异大，照明环境普遍不理想，红外夜视产品主要需要解决二个问题，一是保障夜视距离范围内，摄像机亮度基本保持不变，即空间亮度均匀性问题；二是防止出现“手电筒”效应，即中间亮，边缘暗，导致图像画面不均匀，即图象平面亮度均匀性问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种摄像机的曝光方法，其解决现有技术的空间亮度均匀性和图像画面不均匀的问题。本发明实施例是这样实现的，一方面，提供一种摄像机的曝光方法，所述方法包括:检测曝光时环境光线的强度；如所述强度超过阈值，确认为白天，将公式2.2中的目标亮度和亮度平均值调整成白天目标亮度和白天亮度平均值，依据所述白天目标亮度和所述白天亮度平均值计算DeltaEV ;依据DeltaEV调整Av、Tv和Sv，并依据所述公式2.1计算出调整后的Lv’，当Lv’与当前图像帧的Lv的差值为零时，结束调整；如所述强度低于阈值，确定为黑夜，将所述公式2.2中的目标亮度和亮度平均值调整成黑夜目标亮度和黑夜亮度平均值，依据所述黑夜目标亮度和所述黑夜亮度平均值计算DeltaEV ;依据DeltaEV调整Av、Tv和Sv，并依据所述公式2.1计算出调整后的Lv’，当Lv’与当前图像帧的Lv的差值为零时，结束调整；所述公式2.1具体为:Av+Tv=Lv+Sv 2.1其中，Av:镜头光圈，Tv:曝光时间，Sv:图像传感器的增益；Lv:图像亮度；所述公式2.2具体为:DeltaEV = AE_MULTIPLE* (lo g_2 (AePreviewAverageLuma)—log—2 (AeTargetLuma)) ；2.2
AePreviewAverageLuma 为:亮度平均值；Ae Target Luma 为:目标亮度；AE_MULTIPLE为常数。可选的，所述白天亮度平均值的计算方法为:将当前图像帧的图像分成栅格；亮度平均值为:AePreviewAverageLuma=Luma (i, j)*weight(i, j) / (WINVC^ffINHC) 2.3其中，Luma(i, j)为栅格亮度平均值，weight (i，j)为栅格亮度权重；WINVC为所述栅格在垂直方向的栅格数，WINHC为所述栅格在竖直方向的栅格数。weight (i, j)亮度权重(白天)的矩阵具体为:{10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10}，{10，18，18，18，18，18，18，18，18，18，18，10}，{10，18，18，28，28，28，28，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，30，30，28，28，18，18，10}，
{10，18，18，28，28，30，30，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，28，28，28，28，18，18，10}，{10，18，18，18，18，18，18，18，18，18，18，10}，{10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10}。可选的，所述黑夜亮度平均值的计算方法为:将当前图像帧的图像分成栅格；亮度平均值为:AePreviewAverageLuma=Luma (i, j)*weight(i, j) / (WINVC^ffINHC) 2.3其中，Luma(i, j)为栅格亮度平均值，weight (i，j)为栅格亮度权重；WINVC为该栅格在垂直方向的栅格数，WINHC为该栅格在竖直方向的栅格数。weight (i，j)亮度权重的矩阵为黑夜亮度权重矩阵为:{I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I},{1，4，4，4，4，4，4，4，4，4，4，I},{I, 4，4，8，15，15，15，15，8，4，4，1}，{I, 4，4，8，15，30，30，15，8，4，4，1}，{I, 4，4，8，15，30，30，15，8，4，I, 1}，{I, 4，4，8，15，15，15，15，8，4，4，1}，{1，4，4，4，4，4，4，4，4，4，4，I},{I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I}。在本发明实施例中，本发明提供的技术方案充分考虑了环境光线的因素，在不同的环境下，选择不同的目标亮度和亮度平均值调整摄像头的曝光，所以其具有空间亮度均匀性好和图像画面均匀的优点。
图1是本发明提供的一种摄像机的曝光方法的流程图；图2是本发明提供的栅格的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。通常摄像机自动曝光算法原理就是保证式2.1的平衡。Av+Tv=Lv+Sv 2.1其中，Av:镜头光圈，Tv:曝光时间，Sv:图像传感器的增益；Lv:图像亮度目标亮度AeTarget Luma根据环境设定，为设定值，图象亮度变化时，根据图像亮度Lv计算亮度平均值Ae Preview Average Luma, Lv的变化值为:图像亮度差值DeltaLv,即相邻两个图像巾贞Lv的差值，DeltaEV可以通过式2.2计算得到，DeltaEV为依据当前图像帧的图像亮度(测量得至IJ)计算出来的表示相邻两个图像帧Lv的差值；需要说明的是，DeltaEV仅仅为计算值，其与DeltaLv不相同。AE_MULTIPLE是一个常数，具体数值可以为1024。DeltaEV = AE_MULTIPLE* (I o g _ 2 (AePreviewAverageLuma)—log_2(AeTargetLuma))2.2 为了使图像帧的亮度Lv基本不变，我们必须调整Av、Tv和Sv，使得DeltaLv为零，从而保持当前图像帧的Lv和下一图像帧的Lv基本相同，而DeltaEV是我们依据当前图像帧的Lv计算出来的相邻两个图像帧Lv的差值，所以本发明依据DeltaEV来调整Av、Tv和Sv,使DeltaLv为零，使式2.1仍然保持平衡能达到DeltaLv基本为零的效果。因为DeltaEV是依据曝光目标亮度和当前帧的亮度平均值计算出来的，所以依据DeltaEV来调整Av、Tv和Sv,就能使得依据式2.1所计算出下一巾贞的Lv与当前巾贞的Lv基本不变,从而达到保持当前帧和下一帧亮度基本无变化的优点。本发明具体实施方式
提供一种摄像机的曝光方法，该方法由摄像机完成，该方法如图1所示，包括:S11、检测曝光时环境光线的强度；S12、如强度超过阈值，确认为白天，将2.2中的目标亮度和亮度平均值调整成白天目标亮度和白天亮度平均值，依据白天目标亮度和白天亮度平均值计算DeltaEV ;依据DeltaEV调整Αν、Τν和Sv，并依据式2.1计算出调整后的Lv’，当Lv’与当前图像帧的Lv的差值为零时，结束调整。S13、如强度低于阈值，确定为黑夜，将2.2中的目标亮度和亮度平均值调整成黑夜目标亮度和黑夜亮度平均值，依据黑夜目标亮度和黑夜亮度平均值计算DeltaEV ;依据DeltaEV调整Av、Tv和Sv，并依据式2.1计算出调整后的Lv’，当Lv’与当前图像帧的Lv的差值为零时，结束调整。需要说明的是，依据DeltaEV调整Av、Tv和Sv的具体方法可以为:如DeltaEV为正值，则说明下一帧图像的Lv要变大，则将Av或Tv增大，Sv不变，这样依据式2.1计算出的调整后的Lv就变大了，从而提高图像亮度。如DeltaEV为负值，则说明下一帧图像的Lv要变小，则将Av或Tv增小，Sv不变，这样依据式2.1计算出的调整后的Lv就变小了，从而减低图像亮度。本发明具体实施方式
提供的方法在曝光时，充分考虑了环境光线的因素，在不同的环境下，选择不同的目标亮度和亮度平均值调整摄像头的曝光，并且依据当前图像帧的亮度来调整下一帧的图像亮度，所以图像具有空间亮度均匀性好和图像画面均匀的优点。可选的，上述白天亮度平均值的计算方法可以为:将当前图像帧(即曝光前获取的最近的图像帧)分成栅格(该栅格如图2所示，如图2中，WINH表示垂直方向每格的像素点数，WINff表示水平方向每格的像素点数)；AePreviewAverageLuma=Luma (i, j)*weight(i, j) / (WINVOWINHC) (2.3)其中，Luma(i, j)为栅格亮度平均值,其通过测量当前图像巾贞得到,该Luma(i, j)为栅格亮度平均值的整体表现即为图像亮度Lv ;Weight(i，j)为栅格亮度权重;WINVC为该栅格在垂直方向的栅格数，WINHC为该栅格在竖直方向的栅格数。weight (i, j)亮度权重(白天)的矩阵具体可以为:{10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10}，{10，18，18，18，18，18，18，18，18，18，18，10}，{10，18，18，28，28，28，28，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，30，30，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，30，30，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，28，28，28，28，18，18，10}，{10，18，18，18，18，18，18，18，18，18，18，10}，{10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10}可选的,上述黑夜亮度平均值的计算方法与白天不同点仅仅在于此时weight (i,j)亮度权重的矩阵为黑夜亮度权重矩阵，具体可以为:{I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I},{1，4，4，4，4，4，4，4，4，4，4，I},{I, 4，4，8，15，15，15，15，8，4，4，1}，{I, 4，4，8，15，30，30，15，8，4，4，1}，{I, 4，4，8，15，30，30，15，8，4，I, 1}，{I, 4，4，8，15，15，15，15，8，4，4，1}，{1，4，4，4，4，4，4，4，4，4，4，I},{I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, I, 1}上述通过白天亮度权重矩阵和黑夜亮度权重矩阵能充分考虑白天和黑夜的变化，使得图像具有空间亮度均匀性好和图像画面均匀的优点。值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如R0M/RAM、磁盘或光盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种摄像机的曝光方法，其特征在于，所述方法包括: 检测曝光时环境光线的强度； 如所述强度超过阈值，确认为白天，将公式2.2中的目标亮度和亮度平均值调整成白天目标亮度和白天亮度平均值，依据所述白天目标亮度和所述白天亮度平均值计算DeltaEV ;依据DeltaEV调整Av、Tv和Sv，并依据所述公式2.1计算出调整后的Lv’，当Lv’与当前图像帧的Lv的差值为零时，结束调整； 如所述强度低于阈值，确定为黑夜，将所述公式2.2中的目标亮度和亮度平均值调整成黑夜目标亮度和黑夜亮度平均值，依据所述黑夜目标亮度和所述黑夜亮度平均值计算DeltaEV ;依据DeltaEV调整Av、Tv和Sv，并依据所述公式2.1计算出调整后的Lv’，当Lv’与当前图像帧的Lv的差值为零时，结束调整； 所述公式2.1具体为:Av+Tv=Lv+Sv 2.1其中， Av:镜头光圈，Tv:曝光时间，Sv:图像传感器的增益；Lv:图像亮度； 所述公式2.2具体为:DeltaEV=AE_MULTIPLE*(log_2(AePreviewAverageLuma) 一log_2 (AeTargetLuma))；2.2 AePreviewAverageLuma 为:亮度平均值；Ae Target Luma 为:目标亮度；AE_MULTIPLE为常数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述白天亮度平均值的计算方法为: 将当前图像帧的图像分成栅格；亮度平均值为:AePreviewAverageLuma=Luma (i, j)*weight(i, j) / (WINVC^ffINHC) 2.3其中，Luma(i, j)为栅格亮度平均值，weight (i, j)为栅格亮度权重;WINVC为所述栅格在垂直方向的栅格数，WINHC为所述栅格在竖直方向的栅格数。weight (i, j)亮度权重(白天)的矩阵具体为:{10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10}，{10，18，18，18，18，18，18，18，18，18，18，10}，{10，18，18，28，28，28，28，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，30，30，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，30，30，28，28，18，18，10}，{10，18，18，28，28，28，28，28，28，18，18，10}，{10，18，18，18，18，18，18，18，18，18，18，10}，{10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10}。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述黑夜亮度平均值的计算方法为: 将当前图像帧的图像分成栅格；亮度平均值为:AePreviewAverageLuma=Luma (i, j)*weight(i, j) / (WINVC^ffINHC) 2.3其中，Luma(i, j)为栅格亮度平均值，weight (i，j)为栅格亮度权重；WINVC为该栅格在垂直方向的栅格数，WIN HC为该栅格在竖直方向的栅格数。weight (i，j)亮度权重的矩阵为黑夜亮度权重矩阵为:
全文摘要
本发明适用通信领域，提供了一种摄像机的曝光方法，所述方法包括检测曝光时环境光线的强度；如强度超过阈值，确认为白天，将公式2.2中的目标亮度和亮度平均值调整成白天目标亮度和白天亮度平均值；如强度低于阈值，确定为黑夜，将目标亮度和亮度平均值调整成黑夜目标亮度和黑夜亮度平均值。本发明提供的技术方案具有空间亮度均匀性好和图像画面均匀的优点。
文档编号H04N5/235GK103188446SQ20121050467
公开日2013年7月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者吴国勇 申请人:深圳市捷高电子科技有限公司