CN100373927C - 数字摄影装置的自动曝光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种数字摄影装置的自动曝光方法，该自动曝光方法是配合加权值的控制，使其可随易改变曝光策略，且当使用者将其中一个以上变因设为手动时，本发明的自动曝光方法仍可依加权值自行计算出新的曝光策略，以得到适当的曝光量。另外，在预测函数方面，使用查表的方式取代复杂的计算，表格的取得是依感光器特性曲线测量得到，此种方式将比使用数学式计算得到的预测更精准，计算量更少，速度更快。
Description
技术领域
本发明是有关于一种数字摄影装置的自动曝光方法，尤其是指一种配合加权值(Weighting)的控制，可随意改变曝光策略，使曝光值的预测更精准，计算量更少，速度更快的数字摄影装置的自动曝光方法。
背景技术
在数字摄影装置里，我们使用光圈(Iris)来调节数字摄影装置的进光量，以使所呈现的影像不致因曝光过度而产生一片白茫茫的状态或因曝光不足而形成一片漆黑的状态，而除了调节光圈以外，我们还可以改变感测器的感光值(ISO)及调整曝光时间(Exposure time)以得到适当的进光量。
由于控制曝光的变因(Variable)相当多(光圈Iris、感光值ISO、曝光时间Exposure time等)，使在多变因的自动曝光演算法变得非常复杂，而自动曝光演算法如果过于复杂，会使自动曝光演算法难以发展，并造成难以维护及不易商品化的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种数字摄影装置的自动曝光方法，该自动曝光方法是配合加权值(Weighting)的控制，使其可随意改变曝光策略，且当使用者将其中一个以上变因设为手动时，本发明的自动曝光方法仍可依加权值(Weighting)自行计算出新的曝光策略，以得到适当的曝光量。另外，在预测函数方面，使用表格查询的方式取代复杂的计算，表格的取得是依数字摄影装置特性曲线测量得到，此种方式将比使用数学式计算得到的预测更精准，计算量更少，速度更快。
而为达成上述目的，本发明的数字摄影装置的自动曝光方法是由以下步骤实现：
(A)根据此数字摄影装置的特性曲线建立预测表格，并以目前亮度值为参考值，查取距离目标亮度的所需修正步阶数；
(B)依曝光值(Exposure Value，简称EV)建立曝光时间表格及定义各曝光时间的加权值(Weighting)；
(C)依曝光值建立感光值表格及定义各感光值的加权值(Weighting)；
(D)依曝光值建立光圈表格及定义各光圈的加权值(Weighting)；
(E)从曝光时间表格、感光表格、光圈表格中各选择一数值作为初始化设定，并计算曝光值；
(F)经由此数字摄影装置中的感测器撷取一影像，并且统计影像的亮度；
(G)将统计影像的亮度输入(A)步骤所建立的预测表格，得到距离目标亮度的所需修正步阶数；
(H)当距离目标亮度的所需修正步阶数为收敛时，表示完成自动曝光，并以此曝光值为当时环境下最佳曝光值。
另外，当距离目标亮度的所需修正步阶数为不收敛时，则继续执行以下步骤：
(I)将之前的曝光值加距离目标亮度的所需修正步阶数为新的曝光值；
(J)依新的曝光值换算曝光时间(Exposure time)、感光(ISO)、光圈(Iris)，并计算总加权值(Weighting summation)，同一曝光值可能有多组不同设定可达成，此时由总加权值(Weighting summation)判断出最佳的设定，并将最佳的曝光时间(Exposure time)、感光(ISO)、光圈(Iris)设定至数字摄影装置中，若曝光变因中，有一项以上的变因设定为手动，则该变因固定不动；
(K)依(J)的设定经由此数字摄影装置中的感测器撷取一影像，并且统计影像的亮度；
(L)重复(G)～(K)，直到自动曝光收敛为止。
附图说明
图1：本发明的步骤流程图；
图2：本发明根据数字摄影装置的特性所建立的预测表格；
图3：本发明根据数字摄影装置的特性所建立的曝光时间表格；
图4：本发明根据数字摄影装置的特性所建立的感光表格；
图5：本发明根据数字摄影装置的特性所建立的光圈表格。
具体实施方式
为使本发明的技术手段、发明目的及其达成的功效能够更完整、清楚地揭露，以下将详细说明，并请一并参阅所附的图式及图号。
请参阅图1所示，本发明的数字摄影装置的自动曝光方法包括以下步骤：
(A)根据此数字摄影装置的特性建立预测表格，并以目前亮度值为参考值，查取距离目标亮度的所需修正步阶数。假设此数字摄影装置的影像亮度规格化到0～255，则可由此数字摄影装置特性建立如图2所示的预测表格，于该预测表格中所需修正步阶数为零，即表示自动曝光己收敛，故在图2所示的预测表格中其亮度的收敛区间为影像亮度介于97至101；
(B)依曝光值建立曝光时间表格及定义各曝光时间的加权值(Weighting)，如图3所示即为依假设的数字摄影装置的可用曝光时间(Exposure time)所建立的曝光时间表格；其中，
曝光值EV＝-Log2(Exposure time)；
(C)依曝光值建立感光值表格及定义各感光值的加权值(Weighting)，如图4所示即为依假设的数字摄影装置的可用感光值(1SO)所建立的感光值表格；其中，
曝光值EV＝-Log2(ISO/100)；
(D)依曝光值建立光圈表格及定义各光圈的加权值(Weighting)，如图5所示即为依假设的数字摄影装置可用的光圈(Iris)所建立的光圈表格；其中，
曝光值EV＝2Log2(Iris)；
(E)从曝光时间表格、感光表格、光圈表格中各选择一数值作为初始化设定，并计算目前的曝光值；
(F)经由此数字摄影装置中的感测器撷取一影像，并且统计影像的亮度；
(G)将统计影像的亮度输入(A)步骤所建立的预测表格，得到距离目标亮度的所需修正步阶数；
(H)当距离目标亮度的所需修正步阶数为零时表示自动曝光收敛而完成自动曝光，并以此曝光值为当时环境下最佳曝光值。
另外，当距离目标亮度的所需修正步阶数不为零时，则继续执行以下步骤：
(I)将之前曝光值加距离目标亮度的所需修正步阶数为新的曝光值；
(J)依新的曝光值换算曝光时间(Exposure time)、感光值(ISO)、光圈(Iris)，并计算总加权值(Weighting summation)，同一曝光值可能有多组不同设定可达成，此时由总加权值(Weighting summation)判断出最佳的设定，并将最佳的曝光时间(Exposure time)、感光值(ISO)、光圈(Iris)设定到数字摄影装置中，若曝光变因中有一项以上的变因设定为手动，则该变因固定不动；
(K)依(J)的设定经由此数字摄影装置中的感测器撷取一影像，并且统计影像的亮度；
(L)重复(G)～(K)，直到自动曝光收敛为止。
为证明本发明确实能达到所预期的目的，特举下列实施例说明：
实施例一：
在全自动模式情形下：
首先，需进行初始化的设定，令初始的EV＝3及之前的EV＝3，曝光时间(Exposure time)：1/16，感光值(ISO)：1600，光圈(Iris)：2.8，并将所设定的曝光时间(Exposure time)、感光值(ISO)、光圈(Iris)三个参数设定到数字摄影装置中，刚刚所设定的参数反应到感测器中，撷取一张影像并统计影像的亮度为149，则由图2预测表格中以亮度为149为输入，查得距离目标亮度的所需修正步阶数(Pridect EV Step)为8；新的EV＝之前的EV+距离目标亮度的所需修正步阶数。
EV＝Previous EV+8＝3+8＝11，新的EV取代之前的EV，使之前的EV为11，继由图3曝光时间表格、图4感光值表格、图5光圈表格查询得知，以其各表格中的EV值相加后EV＝11的情形有以下组合：
| EV | ExposureTime | WeightingofExposuretime | ISO | WEIGHTINGOF ISO | Iris | Weightingof Iris | Weightingsummation |
| 111111111111111111111111 | 1/161/321/321/641/641/641/1281/1281/1281/1281/2561/256 | 01155566661111 | 1002001004002001008004002001001600800 | 232432743287 | 111181185.61185.64118 | 161614161413161413101614 | 182017(最小值)252220292422183532 |
| EV11111111111111111111 | ExposureTime/2561/2561/2561/5121/5121/5121/5121/10241/10241/1024 | WeightingOfExposuretime11111112121212151515 | ISO40020010016008004002001600800400 | WEIGHTINGOF ISO4328743874 | lriS5.642.885.642.85.642.8 | WeigtingOf Iris13109141310913109 | Weigtingsummation28242234322624363228 |
选取weigting summation最小值(设定最小值为最佳状态)，可得EV＝11最佳的Exposure time＝1/32，ISO＝100，Iris＝8，再将以上所得到的曝光时间(Exposure Time)、感光值(ISO)、光圈(Iris)三个参数设定到数字摄影装置中，经由感测器撷取一张影像并统计影像的亮度为Y＝91。
以亮度为91为输入查得距离目标亮度的所需修正步阶数为-2，新的EV＝之前的EV+距离目标亮度的所需修正步阶数，EV＝PreviousEV-2＝11-2＝9，继由图3曝光时间表格、图4感光表格、图5光圈表格查询得知以其各表格中的EV值相加后EV＝9的情形有以下组合：
| EV99 | Exposure1/161/16 | WeightingofExposuretime00 | ISO400200 | WeigtingOf ISO43 | lriS118 | WeigtingOf Iris1614 | WeigtingSummation2017 |
| EV | Exposure | WeightingofExposuretime | ISO | WeightingOf ISO | Iris | WeightingOf Iris | WeightingSummation |
| 99999999999999999999 | 1/161/321/321/321/321/641/641/641/641/641/1281/1281/1281/1281/2561/2561/2561/5121/5121/1024 | 01111555556666111111121215 | 10080080020010016008008002001001600800400200160080040016008001600 | 27432874328743874878 | 5.61185.641185.642.885.642.85.642.842.82.8 | 13161413101614131091413109131091099 | 1524191713(最小值)292622181628262018322824302832 |
选取Weighting summation最小值(设定最小值为最佳状态)，可得EV＝9时，Exposure time＝1/32，ISO＝100，Iris＝4为最佳设定，再将以上所得到的曝光时间(Exposure time)、感光值(ISO)、光圈(IRIS)三个数值输入数字摄影装置中，经由感测器撷取一张影像并统计影像的亮度为Y＝99。
以亮度为99为输入查得距离目标亮度的所需修正步阶数为0，0表示自动曝光己收敛。
实施例二：
当使用者将光圈(Iris)定为手动，并设定在5.6的状态下：
首先，需进行初始化的设定，令初始的EV＝5及之前的EV＝5，曝光时间(Exposure time)：1/16，感光值(ISO)：1600，光圈(Iris)：5.6，并将所设定的曝光时间(Exposure time)、感光值(ISO)、光圈(Iris)三个参数设定到数字摄影装置中，刚刚所设定的参数反应到感测器中，撷取一张影像并统计影像的亮度为134，则由图2预测表格中以亮度为134为输入查得距离目标亮度的所需修正步阶数为6，EV＝Previous EV+6＝5+6＝11，继由图3曝光时间表格、图4感光值表格、图5光圈表格查询得知以其各表格中的EV值相加后EV＝11有以下组合：
| EV | Exposuretime | WeightingOfExposuretime | ISO | Weightingof ISO | Iris | Weightingof Iris | Weightingsummation |
| 1111111111 | 1/641/1281/2561/5121/1024 | 56111215 | 1002004008001600 | 23478 | 5.65.65.65.65.6 | 1313131313 | 20(最小值)22283236 |
选取Weighting summation最小值(设定最小值为最佳状态)，可得EV＝11最佳的Exposure time＝1/64，ISO＝100， Iris＝5.6，再将以上所得到的曝光时间(Exposure time)、感光值(ISO)、光圈(Iris)三个数值输入数字摄影装置中，经由感测器撷取一张影像并统计影像的亮度为Y＝105，以亮度为105为输入查得距离目标亮度的所需修正步阶数为1，新的EV＝之前的EV+距离目标亮度的所需修正步阶数，EV＝Previous EV+1＝11+1＝12，继由图3曝光时间表格、图4感光值表格、图5光圈表格查询得知以其各表格中的EV值相加后EV＝12的情形有以下组合：
| EV | Exposuretime | WeightingOfExposuretime | ISO | Weightingof ISO | Iris | Weightingof Iris | Weightingsummation |
| 12121212 | 1/1281/2561/5121/1024 | 6111215 | 100200400800 | 2347 | 5.65.65.65.6 | 13131313 | 21(最小值)272935 |
可得EV＝12最佳的Exposure time＝1/128，ISO＝100，Iris＝5.6，再将以上所得到的曝光时间(Exposure time)、感光值(ISO)、光圈(Iris)三个数值输入数字摄影装置中，经由感测器撷取一张影像并统计影像的亮度为Y＝101，以亮度为101为输入查得距离目标亮度的所需修正步阶数为0，0表示自动曝光己收敛。
此外，上述的预测表格、曝光时间表格、感光值表格、光圈表格是由阵列表格或程序代码实现。
经由以上的说明，可知本发明具有下列几项优点：
1.由于该预测表格是依据数字摄影装置的特性所设计，所以预测准确度极高。
2.由于本发明是采用表格查询取代传统以数学计算方式得到所需要的参数，因此可大幅降低运算量，缩短处理时间，降低系统消耗功率，预测更精准。
3.此外，本发明可依加权值(Weighting)自行计算曝光策略，且该曝光策略可以使用加权值(Weighting)轻易改变。
4.当各曝光变因中其中一项以上的变因改为手动时，仍可依加权值(Weighting)自行计算出新的曝光策略。
虽然本发明己以较佳实施例揭露于上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺的，在不脱离本发明的精神和范围内，当作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以申请专利范围所界定的为准。
综上所述，本发明实施例确能达到所预期的使用功效，又其所揭露的具体构造，不仅未曾见诸于同类产品中，也未曾公开于申请前，诚已完全符合专利法的规定与要求，特依法提出发明专利的申请。
Claims (6)
1.一种数字摄影装置的自动曝光方法，其特征在于，其是根据数字摄影装置的各项曝光变因建立与之相对应的曝光时间表格、感光值表格、光圈表格，并于曝光时间表格、感光值表格、光圈表格中计算出与各变因相对应的曝光值及定义其加权值，继由曝光时间表格、感光值表格、光圈表格中各选择一适当的数值予以输入数字摄影装置中，并取得计算系统的影像亮度，并据此影像亮度得到修正步阶数，当得到的修正步阶数为收敛时，表示自动曝光收敛而完成自动曝光，并以此曝光值为当时环境下最佳曝光值。
2.如权利要求1所述的数字摄影装置的自动曝光方法，其特征在于，其中，当得到修正步阶数为不收敛时，则继续执行输入曝光时间、感光值、光圈、计算系统影像亮度、修正步阶数的步骤，直到修正步阶数为收敛。
3.如权利要求1所述的数字摄影装置的自动曝光方法，其特征在于，其中，各项变因的曝光值及加权值由查表方式取得。
4.如权利要求1所述的数字摄影装置的自动曝光方法，其特征在于，其中，各表格是由程序代码实现。
5.如权利要求1所述的数字摄影装置的自动曝光方法，其特征在于，其中，各表格是由阵列表格实现。
6.如权利要求1所述的数字摄影装置的自动曝光方法，其特征在于，其中，预测函数是以表格查询方式实现，输入影像亮度，输出预测收敛所需修正的步阶数。
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