CN101267505A - 一种曝光时间调整方法、装置及一种摄像头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝光时间调整方法、装置及一种摄像头，用以实现曝光时间的室内外模式的自动切换，保证图像亮度合适的同时避免出现fliker现象。本发明提供的一种曝光时间调整方法包括：计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；当所述摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。本发明用于调整摄像系统的曝光时间。

Description

一种曝光时间调整方法、装置及一种摄像头

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，尤其涉及一种曝光时间调整方法、装置及一种摄像头。

背景技术

随着摄像头在社会生活和家庭娱乐等领域的广泛应用，摄像头涉及的技术也经历着日新月异的发展。摄像头一般采用行曝光的方式，即不同行的图像是在不同的时刻曝光采集得到的。日常使用的灯多是采用幅度周期变化的交流电供电，所产生的亮度功率也是周期波动变化的。因此，当行曝光时间不是灯光功率周期的整数倍时，便会由于不同行接收到的光能不同，发生不同行亮度的明暗变化，从而在图像中形成明暗条纹，这种现象称为闪烁(flicker)现象。

在实际中，为了消除flicker现象，设定摄像头的曝光时间为供电电压功率的周期的整数倍即可。例如，供电频率是50Hz，电压功率的周期就是1/100秒，则设定曝光时间是1/100秒的整数倍即可，如2/100秒、3/100秒等等；供电频率是60Hz，电压功率的周期就是1/120秒，则设定曝光时间是1/120秒的整数倍即可。

现有自动曝光系统多采用图像的平均亮度来决定曝光时间，当图像的平均亮度较高时，减小曝光时间；当图像的平均亮度较低时，增大曝光时间。当自动曝光摄像系统处于50Hz(或60Hz)的室内照明环境下，如果室内照明较亮，即使曝光时间已降至1/100秒(或1/120秒)，摄像系统采集到的图像仍会有相对偏高的亮度，此时摄像系统的自动曝光功能可能会调整曝光时间小于1/100秒(或1/120秒)，导致图像上出现明暗条纹，即出现flicker现象，使图像质量下降。

实际上，在很多情况下，可以允许图像亮度较高而不需要降低曝光时间，从而避免出现flicker现象，得到更佳的图像质量，而现有技术还没有给出相应的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种曝光时间调整方法、装置及一种摄像头，用以实现曝光时间的室内外模式的自动切换，保证图像亮度合适的同时避免出现fliker现象。

本发明实施例提供的一种曝光时间调整方法包括：

计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；

当所述摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

本发明实施例提供的一种曝光时间调整装置包括：

计算单元，用于计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；

调整单元，用于当所述摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

本发明实施例提供的一种摄像头包括：

曝光时间调整装置，用于计算自身采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；以及，当自身的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

本发明实施例，计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；当所述摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式，从而在保证图像亮度较为合适的基础上，避免了flicker的出现，得到更佳的图像质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种曝光时间调整方法的总体流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种曝光时间调整方法的具体流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种曝光时间调整装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种曝光时间调整方法、装置及一种摄像头，利用室内外环境下图像亮度分布的不同特点，在现有自动曝光系统的基础上增加了对室内外模式切换的特殊处理，自动判断当前环境是否处于室内，在图像亮度合适的同时避免图像上出现flicker现象，从而得到较佳的图像质量。

本发明实施例中，将自动曝光系统的曝光时间所处的状态分为室内模式和室外模式，所述的室内模式是指曝光时间大于或等于1/100秒(或1/120秒)；所述的室外模式是指曝光时间小于1/100秒(或1/120秒)的曝光状态；并且，本发明实施例中所述的室内外模式交界处是指曝光时间等于1/100秒(或1/120秒)。

本发明实施例所述的室内环境是指开启50Hz(或60Hz)的灯光照明的环境，所述的室外环境是指自然光照明的环境。

本发明实施例对自动曝光系统处于室内外模式交界处进行特殊处理，根据室内外环境下图像亮度分布的不同特点判断当前是否处于室内环境，进而决定是否进入室外模式，因此，可以在保证图像清晰的基础上尽量避免flicker的出现，从而得到更佳的图像质量。

一般来说，室外的亮度远高于室内，但是由于室内局部亮度很高，例如，采集的图像中包含了光源或某些反光区域等等，会导致在室内环境下得到的图像的平均亮度很高，则需要调整曝光时间处于室外模式。当自动曝光系统调整到室内外模式交界处，即曝光时间等于1/100秒(或1/120秒)时，如果图像的平均亮度仍较高，则需要调整曝光时间处于室外模式，这时，如果摄像系统处于室外环境，图像不同区域的亮度都比较高，而如果摄像系统处于室内环境则图像上经常是很亮和很暗的区域并存，各区域间的亮度差异较大。本发明实施例就是利用了这种室内外图像亮度分布的差异，来实现自动曝光过程中的室内外模式的自动切换。

下面结合附图说明本发明实施例是如何实现的。

参见图1，本发明实施例提供的一种曝光时间调整方法总体包括步骤：

S101、计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度。

S102、当摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

下面给出具体说明。

设图像平均亮度的锁定范围为[Ytarget-Ythd，Ytarget+Ythd]，其中，将Ytarget+Ythd称为第一阈值，将Ytarget-Ythd称为第二阈值。将采集到的每帧图像划分为若干区域，分别计算每个区域的平均亮度Ymeani，以及整幅图像的平均亮度Ymean，其中，i＝0，1，...N-1，N为所划分的区域总数。

当自动曝光系统将曝光时间降到1/100秒(或1/120秒)，图像的平均亮度Ymean仍然过高，即Ymean＞Ytarget+Ythd时，并且满足下列条件中的一个或多个时，将曝光时间调整为室外模式：

条件一：图像上平均亮度最高的区域的亮度值Max(Ymean_i)和平均亮度最低的区域的亮度值Min(Ymean_i)的差异需要小到一定程度，即满足公式：

Max(Ymeani)-Min(Ymeani)＜＝Ydiff

其中，Ydiff是用来衡量Max(Ymean_i)和Min(Ymean_i)的差异程度的亮度差阈值，可以根据实际需要进行设置。

条件二：超过一定亮度的区域数达到一定数量，即满足Ymeani＞Ywin_top的区域数不少于预先设定的区域数阈值WinCnt。其中，Ywin_top是预先设定的第一区域图像亮度阈值，该阈值远大于图像平均亮度的锁定范围的上限Ytarget+Ythd。

条件三：整幅图像的平均亮度Ymean大于或等于Ytop，其中，Ytop是预先设定的第一整幅图像亮度阈值，该阈值大于图像平均亮度的锁定范围的上限Ytarget+Ythd，且小于第一区域图像亮度阈值Ywin_top。

通过调整上述四个参数Ydiff、Ywin_top、WinCnt和Ytop的值，可以实现根据不同需求控制室内模式到室外模式的切换。

另外，通过这四个参数的配置，可以使上述全部条件或其中若干条件有效，增加了灵活性。例如，通过条件一和条件二可以充分地利用室内外环境下图像亮度分布的不同特点，从而尽可能地避免图像出现flicker，这时区域数阈值WinCnt一般要达到N个区域的多数，例如，N＝16，则WinCnt＝11或12。

如果可以允许部分flicker的出现，而不希望图像局部亮度过高，那么可以利用条件二和条件三进行判定。其中条件三的设定，主要是针对图像的整体亮度，在室内外模式交界处允许图像平均亮度高于通常的室内环境下的图像亮度。而条件二的设定，主要是针对图像上的局部过亮的区域，当图像上出现一定面积的局部区域过亮时，即使图像整体亮度仍不满足条件三，也允许进入室外模式，这时区域数阈值WinCnt设置的较小。

在自动曝光系统处于室外模式时，还需考虑如何回到室内模式。为此，本发明实施例提出：

在自动曝光系统处于室外模式，即曝光时间小于1/100秒(或1/120秒)时，如果判定满足下列条件a和b，则回到室内模式，即将曝光时间设置为1/100秒(或1/120秒)，所述1/100秒(或1/120秒)为室内模式下的曝光时间的最小值：

条件a、自动曝光处于锁定状态下，即图像的平均亮度Ymean处于锁定范围[Ytarget-Ythd，Ytarget+Ythd]。

条件b、当前的曝光时间大于或等于Back_ET_th；

其中，所述Back_ET_th是预先设定的曝光时间调整阈值，该阈值小于1/100秒(或1/120秒)。

较佳地，在满足条件a和b的同时，如果进一步还满足下列条件c和/或d时，将曝光时间设置为1/100秒(或1/120秒)：

条件c、图像的平均亮度Ymean小于Back_Ymean_th；

其中，Back_Ymean_th是预先设置的第二整幅图像亮度阈值，该阈值属于锁定范围[Ytarget-Ythd，Ytarget+Ythd]。

条件d、亮度最大的窗口的亮度值Max(Ymeani)小于Back_maxYmean_th；

其中，Back_maxYmean_th是预先设置的第二区域图像亮度阈值，该阈值远大于锁定范围的上限Ytarget+Ythd，且小于第一区域图像亮度阈值Ywin_top。

上述三个参数Back_ET_th、Back_Ymean_th和Back_maxYmean_th的配置原则是：需要避免自动曝光系统在室外模式和室内模式之间出现震荡，因此，曝光时间调整阈值Back_ET_th的取值不宜过小，而第二整幅图像亮度阈值Back_Ymean_th和第二区域图像亮度阈值Back_maxYmean_th的取值不宜过大。在同时判定满足上述四个条件时，避免自动曝光系统在室外模式和室内模式之间出现震荡的效果是最好的。

下面给出本发明实施例提供的一种曝光时间的具体调整方法，即具体实现室内外模式的自动切换的方法。

参见图2，本发明实施例提供的一种曝光时间的调整方法，具体包括步骤：

S201、计算整幅图像的平均亮度，以及对该图像划分得到的各个图像区域的平均亮度。

S202、判断图像的平均亮度是否处于锁定范围[Ytarget-Ythd，Ytarget+Ythd]，如果是，则执行步骤S203；否则，执行步骤S206。

S203、判断当前自动曝光系统是否处于室外模式，如果是，则执行步骤S204；否则，结束。

S204、判断是否满足回到室内模式的条件，如果是，则执行步骤S205；否则，结束。

较佳的，所述回到室内模式的条件包括前面所述的条件a、条件b、条件c和条件d。

S205、自动曝光系统回到室内模式，并设置室内模式下的最小曝光时间为当前的曝光时间，即1/100秒(或1/120秒)。

S206、计算新的曝光时间。

S207、判断当前的曝光时间是否处于室内外模式交界处，即当前曝光时间是否为1/100秒(或1/120秒)，并且，判断图像的平均亮度Ymean是否高于锁定范围上限Ytarget+Ythd，如果是，则执行步骤S208；否则，执行步骤S209。

S208、判断是否满足进入室外模式的条件，如果是，则执行步骤S209；否则，结束。

较佳的，所述进入室外模式的条件包括前面所述的条件一和条件二；或者包括前面所述的条件一和条件三。

S209、将步骤S206中计算得到的新的曝光时间设置为摄像系统新的曝光时间。

下面介绍一下本发明实施例提供的装置。

参加图3，本发明实施例提供的一种曝光时间调整装置包括：

计算单元301，用于计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度。

调整单元302，用于当所述摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

本发明实施例提供的一种摄像头包括：

曝光时间调整装置，用于计算自身采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；以及，当自身的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

综上所述，本发明实施例提供的技术方案，利用室内外环境下图像亮度分布的不同特点，自动判断当前处于室内或室外，进而在图像亮度和flicker之间找到一种较佳状态，提高图像质量。

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。

Claims (10)

1、一种曝光时间调整方法，其特征在于，该方法包括：

计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；

当所述摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝光时间处于室内外模式交界处是指：所述曝光时间为1/100秒或1/120秒。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低的步骤包括：

当所述图像上平均亮度最高的区域的亮度值和平均亮度最低的区域的亮度值的差异小于或等于亮度差阈值时，将所述曝光时间调低。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步当所述图像上平均亮度高于第一区域图像亮度阈值的区域的数量不少于区域数阈值时，将所述曝光时间调低。

5、根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，进一步当所述图像的平均亮度值大于或等于第一整幅图像亮度阈值时，将所述曝光时间调低，其中，所述第一整幅图像亮度阈值大于所述第一阈值。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述摄像系统的曝光时间处于室外模式以后，该方法还包括：

当所述摄像系统当前采集的图像的平均亮度高于第二阈值且低于所述第一阈值，并且，所述摄像系统当前的曝光时间大于或等于曝光时间调整阈值时，将所述曝光时间调高到所述室内外模式交界处，以使所述曝光时间处于室内模式。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步当所述摄像系统当前采集的图像的平均亮度小于第二整幅图像亮度阈值时，将所述曝光时间调高到所述室内外模式交界处，其中，所述第二整幅图像亮度阈值小于所述第一阈值。

8、根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，进一步当所述摄像系统当前采集的图像上的平均亮度最大的区域的平均亮度值小于第二区域图像亮度阈值时，将所述曝光时间调高到所述室内外模式交界处。

9、一种曝光时间调整装置，其特征在于，所述包括：

计算单元，用于计算摄像系统采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；

调整单元，用于当所述摄像系统的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

10、一种摄像头，其特征在于，该摄像头包括：

曝光时间调整装置，用于计算自身采集到的图像的平均亮度，以及该图像上的各个区域的平均亮度；以及，当自身的曝光时间处于室内外模式交界处，并且采集到的图像的平均亮度高于预先设置的第一阈值时，根据该图像上的各个区域的平均亮度，将所述曝光时间调低，以使调整后的曝光时间处于室外模式。

Images