CN104994306A - 一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法和摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法和摄像装置，其通过对预览图像进行人脸识别，获取识别到的人脸区域，并对所述的人脸区域进行直方图统计，根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级，然后根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数，最后根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像；从而实现自动调整人脸图像的曝光度，其通过曝光度调整系数从软件算法上对预览图像进行实时调整，无需改变摄像装置的硬件参数，具有较强的可移植性和可扩展性，且运行效率更高，适用性更强。

Description

一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法和摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，特别是一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法及其应用该方法的系统。

背景技术

在数码时代，获得正确曝光的方式往往要依赖相机的测光系统，它们现在已经非常完备，能够胜任几乎所有复杂的拍摄场景，但由于拍摄场景千变万化，技术上的正确曝光往往不是一张照片的最佳曝光。特别是在具有人脸的图像中，人脸往往是图像的重心，但是很多情况下人脸的曝光不足或者过曝导致缺失应有的信息和美观，特别是在拍摄场景的明暗对比度太大的情况下容易导致人脸曝光不正确，例如在室内拍摄时容易导致人脸曝光不足，在阳光较强烈的环境下拍摄时容易导致人脸曝光过度，从而影响图像的整体拍摄效果。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法和摄像装置，对图像进行曝光修正，从而得到高画质的人脸图像。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.对预览图像进行人脸识别，并获取识别到的人脸区域；

20.对所述的人脸区域进行直方图统计；

30.根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级；

40.根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数；

50.根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像。

优选的，所述的步骤10中对待处理图像进行人脸识别得到人脸区域，主要是通过人脸特征的定位获得人脸的大致区域位置，并得到包围人脸的矩形框作为待处理的人脸区域。

优选的，所述的步骤20中对所述的人脸区域进行直方图统计，主要是采用遍历的方式访问所述人脸区域的每一个像素点，并统计每一个灰度级上的像素点的个数，从而计算得到人脸区域的灰度直方图。

优选的，所述的步骤30中根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级，主要是指所述的人脸区域中预设数量比例的像素点的值都在某一灰度级以上时，则该灰度级即为所述的人脸区域的亮度等级。

优选的，所述的步骤30中根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级，其计算步骤如下：

31.从128开始往0方向逐项累加直方图，当累加值大于预设数量比例的人脸区域的像素总和时，取当前灰度级L0；

32.从128开始往255方向逐项累加直方图，当累加值大于预设数量比例的人脸区域的像素总和时，取当前灰度级L1；

33.根据L0和L1计算所述人脸区域的亮度等级L，其中L＝(L0+L1)/2。

优选的，所述的步骤40中根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数，主要是对于较高的亮度等级设置较小的曝光度调整系数，对于较低的亮度的等级设置较大的曝光度调整系数。

优选的，所述的步骤40中根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数，其计算步骤如下：

41.设置标准亮度等级standard、上限亮度等级up、下限亮度等级down；

42.当所述的人脸区域的实际亮度等级L小于下限亮度等级down时，则所述的曝光度调整系数β＝128；

43.当所述的人脸区域的实际亮度等级L大于上限亮度等级up时，则所述的曝光度调整系数β＝-128；

44.当所述的人脸区域的实际亮度等级L在上限亮度等级up和标准亮度等级standard之间时，则所述的曝光度调整系数β的计算公式为：

β＝128*(standard-L)/(up-down)；

45.当所述的人脸区域的实际亮度等级L在下限亮度等级down和标准亮度等级standard之间时，则所述的曝光度调整系数β的计算公式为：

β＝-128*(L-standard)/(up-down)。

优选的，所述的步骤50中，根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，进一步包括以下步骤：

51.创建曝光度映射表table：

table[i]＝(i-128)*0.5+(β+128),i＝0,1,2,...,255.

52.根据所述的曝光度映射表，将预览图像的每一个像素点的像素值映射到结果图像，映射公式如下：

result[i]＝table[src[i]].

其中，所述的i为预览图像及结果图像中的对应像素点的坐标，β为所述的曝光度调整系数，src为预览图像，result为结果图像。

另外，本发明还提供一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像装置，其特征在于，其包括：

人脸识别模块，其对预览图像进行人脸识别，并获取识别到的人脸区域；

直方图统计模块，其对所述的人脸区域进行直方图统计；

亮度等级评估模块，其根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级；

曝光度计算模块，其根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数；

曝光度调整模块，其根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像。

优选的，所述的曝光度调整模块进一步包括：

映射表创建模块，用于创建曝光度映射表；

映射处理模块，用于根据所述的曝光度映射表，将预览图像的每一个像素点的像素值映射到结果图像。

本发明的有益效果是：

本发明的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法和摄像装置，其通过对预览图像进行人脸识别，获取识别到的人脸区域，并对所述的人脸区域进行直方图统计，根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级，然后根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数，最后根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像；从而实现自动调整人脸图像的曝光度，其通过曝光度调整系数从软件算法上对预览图像进行实时调整，无需改变摄像装置的硬件参数，具有较强的可移植性和可扩展性，且运行效率更高，适用性更强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法的流程简图；

图2为本发明一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其包括以下步骤：

10.对预览图像进行人脸识别，并获取识别到的人脸区域；

20.对所述的人脸区域进行直方图统计；

30.根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级；

40.根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数；

50.根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像。

所述的步骤10中对待处理图像进行人脸识别得到人脸区域，主要是通过人脸特征的定位获得人脸的大致区域位置，并得到包围人脸的矩形框作为待处理的人脸区域。

所述的步骤20中对所述的人脸区域进行直方图统计，主要是采用遍历的方式访问所述人脸区域的每一个像素点，并统计每一个灰度级上的像素点的个数，从而计算得到人脸区域的灰度直方图。

所述的步骤30中根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级，主要是指所述的人脸区域中预设数量比例的像素点的值都在某一灰度级以上时，则该灰度级即为所述的人脸区域的亮度等级。本实施例中，所述的预设数量比例根据实验经验设置为50％，亮度等级的具体计算步骤如下：

31.从128开始往0方向逐项累加直方图，当累加值大于预设数量比例的人脸区域的像素总和时，取当前灰度级L0；

32.从128开始往255方向逐项累加直方图，当累加值大于预设数量比例的人脸区域的像素总和时，取当前灰度级L1；

33.根据L0和L1计算所述人脸区域的亮度等级L，其中L＝(L0+L1)/2。

所述的步骤40中根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数，主要是对于较高的亮度等级设置较小的曝光度调整系数，对于较低的亮度的等级设置较大的曝光度调整系数。本实施例中的具体计算步骤如下：

41.设置标准亮度等级standard、上限亮度等级up、下限亮度等级down；

42.当所述的人脸区域的实际亮度等级L小于下限亮度等级down时，则所述的曝光度调整系数β＝128；

43.当所述的人脸区域的实际亮度等级L大于上限亮度等级up时，则所述的曝光度调整系数β＝-128；

44.当所述的人脸区域的实际亮度等级L在上限亮度等级up和标准亮度等级standard之间时，则所述的曝光度调整系数β的计算公式为：

β＝128*(standard-L)/(up-down)；

45.当所述的人脸区域的实际亮度等级L在下限亮度等级down和标准亮度等级standard之间时，则所述的曝光度调整系数β的计算公式为：

β＝-128*(L-standard)/(up-down)。

本实施例中，设置所述的标准亮度等级standard的默认值为128，所述的上限亮度等级up的默认值为175，所述的下限亮度等级down的默认值为80。上述默认值可以根据不同人的喜好或者根据不同的风格需求进行设置不同的值。

所述的步骤50中，根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，可以采用Photoshop中的亮度调整算法进行调整，本实施例主要是根据曝光度调整系数的映射表进行映射处理来调整曝光度，具体包括以下步骤：

51.创建曝光度映射表table：

table[i]＝(i-128)*0.5+(β+128),i＝0,1,2,...,255.

52.根据所述的曝光度映射表，将预览图像的每一个像素点的像素值映射到结果图像，映射公式如下：

result[i]＝table[src[i]].

其中，所述的i为预览图像及结果图像中的对应像素点的坐标，β为所述的曝光度调整系数，src为预览图像，result为结果图像。

如图2所示，本发明还提供一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像装置，其包括：

人脸识别模块A，其对预览图像进行人脸识别，并获取识别到的人脸区域；

直方图统计模块B，其对所述的人脸区域进行直方图统计；

亮度等级评估模块C，其根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级；

曝光度计算模块D，其根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数；

曝光度调整模块E，其根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像。

所述的曝光度调整模块E进一步包括：

映射表创建模块E1，用于创建曝光度映射表；

映射处理模块E2，用于根据所述的曝光度映射表，将预览图像的每一个像素点的像素值映射到结果图像。

本发明首先对预览图像进行人脸检测，提取出人脸所在的矩形区域；然后对人脸区域进行构建直方图，利用直方图来评估人脸的亮度等级；再用这个实际人脸亮度等级与标准亮度等级进行对比，计算出曝光度调整系数；最后根据该系数改变整张图的曝光度，从而可以改变人脸的亮度，在获得较佳人脸亮度的前提下，使得图像整体亮度更协调。本发明通过简单的办法自动地调整人脸图像的曝光度，效果很好，具有很强的鲁棒性，并且运行效率非常高，可以实时运行出效果，因此不仅可以作用在图像处理，还可以作用在视频处理，运用范围非常广泛。在实际中可以应用在智能美白、实时人脸增强和医学等不同的场景。并且，本发明主要是基于软件的算法设计，软解之于硬解的优势主要有：方便使用，易于推广，封装性好，具有较强的可移植性和可扩展性，生产成本低，测试成本低，改进成本低，节能环保。并且本发明的算法结构清晰，运行速率极高，效果稳定，适合应用到各种适用场景。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。并且，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.对预览图像进行人脸识别，并获取识别到的人脸区域；

20.对所述的人脸区域进行直方图统计；

30.根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级；

40.根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数；

50.根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于：所述的步骤10中对待处理图像进行人脸识别得到人脸区域，主要是通过人脸特征的定位获得人脸的大致区域位置，并得到包围人脸的矩形框作为待处理的人脸区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于：所述的步骤20中对所述的人脸区域进行直方图统计，主要是采用遍历的方式访问所述人脸区域的每一个像素点，并统计每一个灰度级上的像素点的个数，从而计算得到人脸区域的灰度直方图。

4.根据权利要求3所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于：所述的步骤30中根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级，主要是指所述的人脸区域中预设数量比例的像素点的值都在某一灰度级以上时，则该灰度级即为所述的人脸区域的亮度等级。

5.根据权利要求3所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于：所述的步骤30中根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级，其计算步骤如下：

31.从128开始往0方向逐项累加直方图，当累加值大于预设数量比例的人脸区域的像素总和时，取当前灰度级L0；

32.从128开始往255方向逐项累加直方图，当累加值大于预设数量比例的人脸区域的像素总和时，取当前灰度级L1；

33.根据L0和L1计算所述人脸区域的亮度等级L，其中L＝(L0+L1)/2。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于：所述的步骤40中根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数，主要是对于较高的亮度等级设置较小的曝光度调整系数，对于较低的亮度的等级设置较大的曝光度调整系数。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于：所述的步骤40中根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数，其计算步骤如下：

41.设置标准亮度等级standard、上限亮度等级up、下限亮度等级down；

42.当所述的人脸区域的实际亮度等级L小于下限亮度等级down时，则所述的曝光度调整系数β＝128；

43.当所述的人脸区域的实际亮度等级L大于上限亮度等级up时，则所述的曝光度调整系数β＝-128；

44.当所述的人脸区域的实际亮度等级L在上限亮度等级up和标准亮度等级standard之间时，则所述的曝光度调整系数β的计算公式为：

β＝128*(standard-L)/(up-down)；

45.当所述的人脸区域的实际亮度等级L在下限亮度等级down和标准亮度等级standard之间时，则所述的曝光度调整系数β的计算公式为：

β＝-128*(L-standard)/(up-down)。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像方法，其特征在于：所述的步骤50中，根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，进一步包括以下步骤：

51.创建曝光度映射表table：

table[i]＝(i-128)*0.5+(β+128),i＝0,1,2,...,255.

52.根据所述的曝光度映射表，将预览图像的每一个像素点的像素值映射到结果图像，映射公式如下：

result[i]＝table[src[i]].

其中，所述的i为预览图像及结果图像中的对应像素点的坐标，β为所述的曝光度调整系数，src为预览图像，result为结果图像。

9.一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像装置，其特征在于，其包括：

人脸识别模块，其对预览图像进行人脸识别，并获取识别到的人脸区域；

直方图统计模块，其对所述的人脸区域进行直方图统计；

亮度等级评估模块，其根据直方图统计结果进行评估所述人脸区域的亮度等级；

曝光度计算模块，其根据所述的人脸区域亮度等级计算出预览图像的曝光度调整系数；

曝光度调整模块，其根据所述的曝光度调整系数对预览图像的曝光度进行调整，得到调整后的结果图像。

10.根据权利要求9所述的一种基于脸部亮度自动调整曝光度的摄像装置，其特征在于：所述的曝光度调整模块进一步包括：

映射表创建模块，用于创建曝光度映射表；

映射处理模块，用于根据所述的曝光度映射表，将预览图像的每一个像素点的像素值映射到结果图像。