CN101193210A - 一种消除摄像头条纹的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除摄像头条纹的方法，将摄像头初始化后设置其增益和曝光时间均为自动控制；然后判断曝光时间是否小于条纹曝光时间门限，如果否，则消除摄像头条纹并重复此操作，如果是，则将曝光时间设置为条纹消除曝光时间门限，并判断摄像头自动获取的亮度值与过曝亮度门限的大小；如果亮度不大于过曝亮度门限，则消除摄像头条纹，如果否，则将增益设置为最小，并判断曝光时间是否大于曝光时间门限；如果是，则重复上一步骤，如果否，则重复此步骤。采用本发明，能大幅度降低摄像头条纹引起的问题，克服现有技术中小孔径带来的进光亮不足，以及摄像头本身功能模块所存在的对用户额外需求的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及摄像头条纹消除方法，尤其涉及监控领域的高灵敏度摄像头纹消除方法。
背景技术
摄像条纹是CMOS摄像头在50/60Hz灯光照明环境下进行拍摄得到的一种现象。因为目前所流行的CMOS摄像头都采用行曝光技术，当曝光时间不等于1/2F(F为照明灯光频率)的整数倍时，画面上便会有条纹出现。这是由于曝光时间内照明光强积分不一致所决定的，并且当曝光时间小于1/f时条纹愈为明显。出现的状况都是摄像头的亮度设置最高值与接收到的环境光强度相比要小，此时摄像头为了减小接收的光强度，只能降低增益与曝光时间，当增益降到最低而发现接收亮度仍高于设置上限，便会降低曝光时间，当曝光时间低于1/2F时，强烈的条纹就出现了。
硬件上解决这个问题基本上可以有两个思路：
(1)降低进光量。进光量小了，那么需要调整增益与曝光时间满足设置上限要求的幅度也会小，从而需要将曝光时间调低至1/f的几率或环境也会少一些。目前手机领域所用的摄像头基本采用小孔径镜头，通光量小，从物理上降低了光强度，在一定程度上降低了条纹出现的概率。
但是这种做法有一个非常大的弊端，物理上限制通光量会导致摄像头的灵敏度降低，必然导致暗环境下成像质量急剧下降。并且随着外界光亮度的增加，条纹不可避免也会出现。
(2)增大摄像头的动态范围，使得可以接收的光量范围非常大，理想状态可以设置任意的亮度范围来适应不同的环境亮度。
但是由于成本与技术的原因，这种方式难以实现。除了上述这两种方法，目前某些摄像头会增加一个条纹消除的软件方式，主要原理就是非连续改变曝光时间，以1/f的整数倍改变曝光时间，以求消除条纹。由于在曝光时间低于1/f时，条纹才会明显增加，变深。这种方式无法解决较强光下的条纹问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种消除摄像头条纹的方法，从而大幅缓解摄像头条纹引起的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
A.设置摄像头的增益为自动增益控制、曝光时间为自动曝光控制，并将结果存入寄存器中；
B.判断曝光时间是否小于条纹消除曝光时间门限；如果是，则进入步骤C；如果否，则进入步骤E；
C.将曝光时间设置为条纹消除曝光时间门限；判断摄像头获取的亮度值是否大于过曝亮度门限，如果是，则进入步骤D，如果否，则进入步骤E；
D.将增益设置为最小，判断曝光时间是否大于曝光时间门限，如果是，则进入步骤C，如果否，则重复步骤D；
F.摄像头条纹消除。
其中，所述摄像头的寄存器中存有当前的曝光时间、增益参数，以及预设的条纹消除曝光时间门限、曝光时间门限、过曝亮度门限、低曝亮度门限。
所述步骤C包括以下步骤：
C1.读取亮度值，判断亮度值是否大于预设的过曝亮度门限，如果是，则进入步骤D，如果否，则进入步骤C2；
C2.判断亮度值是否小于预设的低曝亮度门限，如果是，则设置曝光时间为自动控制、增益为自动控制，进入步骤E；如果否，则设置增益为自动控制、曝光时间为手动设置，并设置为条纹消除曝光时间门限，进入步骤E；
所述步骤D包括以下步骤：
D1.设置曝光时间为自动控制、增益为手动控制，并将增益设置为0；
D2.检测曝光时间，如果曝光时间大于预设的曝光时间门限，则进入步骤C，如果否，则重复步骤D；
采用本发明的方法，具有以下明显的技术效果：大幅降低摄像头条纹引起的问题，克服了现有技术中的小孔径带来的进光量不足，以及摄像头本身功能模块所存在的对用户额外需求的缺点。
附图说明
图1为本发明的状态图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图中的几个名词解释如下：
AEC：Auto Exposure Control
自动曝光控制，摄像头自带功能，根据当前的亮度与设置的亮度等级自动调整曝光时间。
AGC：Auto Gain Contol
自动增益控制，摄像头自带功能，根据当前的亮度与设置的亮度等级自动调整增益系数。
MEC：Manu Exposure Control
手动曝光控制，手动设置曝光时间
MGC：Manu Gain Control
手动增益控制，手动设置摄像头增益系数
F：环境灯光频率(Hz)
Anti_banding_ETT＝1/2F：Anti_banding Exposure time Threshold(Second)
条纹消除曝光时间门限，理论上只有曝光时间为此数值的整数倍，才不会出现条纹，应用中，当曝光时间大于等于此数值便可以有效消除条纹。它等于灯光振幅半周期。
ETT：Exposure time Threshold
曝光时间门限，需要设定。为小于Anti_banding_ETT的一个值。
OET：Over Exposure Threshold
过曝亮度门限，接收的图像亮度大于此门限时，摄像头会产生过曝，这个值的设定需要设计者与用户协同设定。
UET：Underneath Exposure Threshold
低曝亮度门限，为摄像头所在亮度等级的下限。
图1描述了本方法的运行方式与原理，其中涉及到摄像头的几种状态，状态0表示增益为自动增益控制、曝光时间为自动曝光控制；状态1表示增益为自动增益控制、曝光时间为手动曝光控制，并且曝光时间设置为条纹消除曝光时间门限；状态2表示曝光时间为自动曝光控制、增益为手动增益控制，并且增益设置为0。
本方法步骤包括：
(1)摄像头初始化后进入初始状态，即状态0，分别设置增益与曝光参数为自动增益控制与自动曝光控制。
(2)从摄像头寄存器读取曝光时间，如果曝光时间小于Anti_banding_ETT，则摄像头由状态0转入状态1，即设置增益为自动控制、曝光为手动控制，并将曝光时间设置为条纹消除曝光门限值Anti_banding_ETT。
这样做的目的是消除小的曝光时间带来的条纹，这种设置会导致摄像头只能依赖增益参数来调整接收图像的亮度，当环境亮度不断增加以至于增益参数调整为最低值时，可能出现当前接收图像的亮度仍大于此时亮度范围的设置，这也是为了消除条纹所作的一种折中。
如果曝光时间不低于条纹消除曝光时间门限Anti_banding_ETT，则此时摄像头无条纹，重复第二步。
(3)在状态1中，读取亮度值，如果亮度值介于过曝亮度门限OET与低曝亮度门限UET之间，则此时摄像头无条纹，保持状态1，并重复第三步；如果亮度值大于预设的过曝值OET，则将摄像头由状态1转入状态2，即设置增益为手动控制、曝光时间为自动控制，并且增益设置为0。其中，参数OET要根据具体情况来设定。
如果亮度值低于低曝光门限UET，说明当前的曝光时间“条纹消除曝光时间门限Anti_banding_ETT”(见状态1的设置)低于可以满足当前亮度设置的下限，需要增加这个值，所以可以打开自动曝光功能，使得摄像头可以自动增加曝光时间，同时将状态转入0。重复第2步。
(4)在状态2中，检测曝光时间，如果大于设定的曝光时间门限ETT，则转入状态1，然后重复第3步。
状态2为自动曝光控制与手动增益控制，并且增益系数为最低。这样设置的目的是为了尽可能缩小出现条纹的环境光亮度范围。当摄像头工作在状态2中，必然会有条纹出现，也就是说在这种亮度条件，如果要消除条纹，必然会带来无法接受的过曝现象。这也是为何在第3步中设定了OET的原因。在状态2中，环境光的下降必然会导致曝光时间的增加，当环境光的亮度增加到一个特殊点，此时如果我们设置曝光时间为Anti_banding_ETT也不会带来摄像头接收的亮度值大于OET时，便可以切换状态2至状态1，便消除了条纹。将出现这个特殊点时自动控制得到的曝光时间称之为曝光时间门限ETT，这个值需要大量试验验证，大了会导致条纹存在的时间加长，小了又会导致摄像头在状态1与2之间反复切换。
由上述可知OET与ETT会影响本发明的最终效果，这两个参数设定非常重要。通过本发明，很容易在过曝与条纹之间选择一个平衡点，可最大限度了摄像头的性能，达到用户需求。
Claims (4)
1.一种消除摄像头条纹的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.设置摄像头的增益为自动增益控制、曝光时间为自动曝光控制，并将结果存入寄存器中；
B.判断曝光时间是否小于条纹消除曝光时间门限；如果是，则进入步骤C；如果否，则进入步骤E；
C.将曝光时间设置为条纹消除曝光时间门限；判断摄像头获取的亮度值是否大于过曝亮度门限，如果是，则进入步骤D，如果否，则进入步骤E；
D.将增益设置为最小，判断曝光时间是否大于曝光时间门限，如果是，则进入步骤C，如果否，则重复步骤D；
E.摄像头条纹消除。
2.按照权利要求1所述的消除摄像头条纹的方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：
C1.读取亮度值，判断亮度值是否大于预设的过曝亮度门限，如果是，则进入步骤D，如果否，则进入步骤C2；
C2.判断亮度值是否小于预设的低曝亮度门限，如果是，则设置曝光时间为自动控制、增益为自动控制，进入步骤E；如果否，则设置增益为自动控制、曝光时间为手动设置，并设置为条纹消除曝光时间门限，进入步骤E；
3.按照权利要求1所述的消除摄像头条纹的方法，其特征在于，所述步骤D包括以下步骤：
D1.设置曝光时间为自动控制、增益为手动控制，并将增益设置为0；
D2.检测曝光时间，如果曝光时间大于预设的曝光时间门限，则进入步骤C，如果否，则重复步骤D；
4.按照权利要求1所述的消除摄像头条纹的方法，其特征在于，所述摄像头的寄存器中存有当前的曝光时间、增益参数，以及预设的条纹消除曝光时间门限、曝光时间门限、过曝亮度门限、低曝亮度门限。
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