CN105915816A - 用于确定给定场景的亮度的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

用于确定给定场景的亮度的方法和设备。本发明的方法包括步骤：利用摄影机采集所述场景的视频图像；获取所述摄影机的当前设置参数；接收所述摄影机输出的视频图像；在显示屏上显示用户在所述视频图像中选择的图像；接收用户对所述选择的图像上待分析位置的指定；计算该待分析位置相对于设定的参照位置的相对曝光值，其中所述计算基于所述待分析位置的图像数据以及所述设置参数。

Description

用于确定给定场景的亮度的方法和设备
技术领域
本发明涉及图像曝光分析和拍摄场景亮度调整，特别涉及动态提供用于调整场景亮度的视频图像相对曝光值的方法和系统。
背景技术
目前，电影拍摄领域已经完成胶片摄影机到数字电影摄影机的转变。数字摄影机在感光及曝光控制方面与胶片摄影机有区别也有联系，但传统摄影师积累的大量曝光控制的经验并未被数字摄影机厂商沿袭并加以参照。虽然数字摄影机为摄影师提供了更为直观的图像显示及质量评判依据，但是由于电影摄影对于图像曝光相关的技术参数有着非常严格精确的要求，仅仅依据对图像的主观判断的曝光调整有非常大的局限性，且摄影师的主观经验在不同电影摄影机上不能统一，主要原因在于，数字摄影机使用了更多直观的曝光控制方式，但基于数字的方式又和摄影机色域伽马曲线设计相关，而不同的摄影机厂商又使用不同的曲线设计，这使得测光表与数字图像的对应没有统一的标准，而摄影师需要自己建立测光表与数字指标及直观图像的对照经验，如何采用直观简洁的方式建立一个统一的曝光参数对照就显得非常重要。
发明内容
本发明的主要目的是：从摄影机采集和输出的实际场景的图像中，利用图像RGB数据以及摄影机的当前的伽马及色域等参数，确定并提供当前图像中指定位置的相对曝光值(EV值)，并且使得根据得到的相对曝光值对场景的亮度进行调整。
根据本发明的一个方面，提供一种用于确定给定场景的相对亮度的方法，包括：利用摄影机采集所述场景的视频图像；获取所述摄影机的当前设置参数；接收所述摄影机输出的视频图像；在显示屏上显示用户在所述视频图像中选择的图像；接收用户对所述选择的图像上待分析位置的指定；计算该待分析位置相对于设定的参照位置的相对曝光值，其中所述计算基于所述待分析位置的图像数据以及所述设置参数。
根据本发明的另一方面，提供一种用于确定给定场景的相对亮度的设备，包括视频数据采集模块、摄影机参数获取模块和图像曝光分析模块，其中，所述视频数据采集模块接收利用摄影机拍摄的视频数据并且把接收的所述视频数据发送给所述图像曝光分析模块以使得在显示器上播放；所述摄影机参数获取模块用于获取所述摄影机的当前设置参数并且把所述设置参数发送给所述图像曝光分析模块；所述图像曝光分析模块接收用户对所播放的视频图像中待分析图像的选择并且把选择的待分析图像显示在显示屏上，并且接收用户在所述图像上待分析位置的指定，计算该待分析位置相对于设定的参照位置的相对曝光值，其中所述计算基于所述待分析位置的图像数据以及所述设置参数。
本发明把视频采集设备、视频分析服务器和视频推送设备有机地结合，通过对图像进行曝光及色彩分析，结合符合影视摄影师工作习惯的控制方式，以及优化的触控式人机交互方式进行系统控制操作，具有显示直观，操作便利，不同型号数字摄影机兼容性广泛，分析结果精确，符合行业规范及用户使用习惯的优点。
本发明应用于数字电影摄影机进行电影摄影的前期拍摄领域。在数字电影拍摄阶段，通过实时采集给定场景的亮度数据并进行专业定量分析，为影视摄影师提供精确的曝光及图像色彩方面数据参照，从而获得较佳的拍摄效果。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是根据本发明实施例的系统设备连接示意图。
图2是根据本发明实施例的图像曝光分析系统框图。
图3是图像分析系统示意性用户界面。
图4是根据本发明实施例的视频卡设置和图像色彩模式的参数选择界面。
图5表示LogC色彩模式待分析图像和分析模式选择；
图6表示典型的Log曲线图；
图7表示不同曝光指数下的LogC曲线；
图8A是示例性例子中人脸区域相对于18％灰板的曝光值；
图8B是任选2点的光比值；
图9是图4中LogC色彩模式图像亮度Y波形图；
图10是图4中LogC色彩模式图像RGB波形图；
图11是图4中LogC色彩模式图像矢量图；
图12是图4中LogC色彩模式图像YRGB直方图；
图13是图4中LogC色彩模式图像假色图；
图14是示例性的本发明方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
图1是系统设备连接示意图，摄影机采集的视频信号通过视频采集盒进入图像分析系统，分析系统包括触摸屏以支持触摸操作。分析系统通过视频输出盒输出SDI信号给摄影标准Rec709监视器。
图2是根据本发明实施例的图像曝光分析系统框图。如图2所示，根据本发明实施例，提供一种确定来自摄影机的数字视频的选择的图像的待分析位置的相对曝光值的设备，该设备包括视频数据采集模块、摄影机参数获取模块和图像曝光分析模块。
所述视频数据采集模块201接收所述摄影机采集的实际场景的视频数据并且把接收的所述视频数据发送给所述图像曝光分析模块以使得在显示器上播放。另外，所述视频数据采集模块201还可用于控制图像分辨率、位深等。
所述摄影机参数获取模块202用于获取所述摄影机的当前的有关设置参数并且把所述参数发送给所述图像曝光分析模块。所述参数例如包括摄影机类型、感光度、伽马、色域等。
所述图像曝光分析模块203接收用户(如摄影师)对所播放的视频图像中待分析图像画面的选择并且把选择的待分析图像显示在显示屏上，并且接收用户在所述图像上对待分析位置的指定。用户可通过例如鼠标的指针设备指定待分析位置。
根据本发明的实施例，所述显示屏可以是触摸屏，并且用户通过触摸指定待分析位置。图像曝光分析模块根据触摸输入确定所述图像上的所述待分析位置(待分析位置实际对应一个区域)。
然后，图像曝光分析模块计算该待分析位置相对于设定的参照位置的相对曝光值，其中所述计算基于所述待分析位置对应的图像数据以及所述摄影机的当前设置参数。
根据本发明的实施例，所计算的相对曝光值可显示在所述显示屏上的所述待分析位置。
摄影师可根据所计算的相对曝光值对拍摄场景的照明进行调整，以获得理想的拍摄效果。
可选地，本发明的图像曝光分析系统还包括图像辅助分析模块(图中未示出)，用于展示摄影师常用的直方图，波形图，假色，矢量图等图像的客观分析数据。
另外，本发明的图像曝光分析系统还可包括色彩查找表模板加载模块，通过查找相匹配的色彩查找表(LUT)完成图像的色彩调整；以及视频输出模块，负责将转换后或包含处理信息的图像推送给摄影监视器。
图3是示例性的系统用户界面，图中左上方区域用于播放从摄影机采集的视频信号，右上方区域用于显示用户选择的待分析图像，下方为用户操作的功能按钮。
根据本发明的实施例，视频采集模块201可采用但不限于基于USB3.0接口的高清视频来采集盒采集数字摄影机SDI或HDMI视频信号。本发明的系统也可以采用其他可适用的接口。
通常，摄影机输出的视频信号通常采用YCbCr 10-bit编码，其中Y是亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量。这里的Y非线性于场景亮度的。
摄影机通过SDI输出接口输出10bit YCbCr 422信号，视频采集模块201通过高清视频采集卡采集该信号，然后，通过视频转换模块将该数据转换为10bit R'G'B'信号。
根据本发明的实施例，对10bit YCbCr信号，例如可通过下述计算公式将YCbCr信号转换为10bit R'G'B'信号：
R'＝Y+(1.538*(Cr-512))；
G'＝Y-(0.187*(Cb-512))-(0.468*(Cr-512))；
B'＝Y+(1.816*(Cb-512))。
根据本发明的实施例，用户可对视频卡进行设置，如根据图4上半部所示的图形用户界面来设置。
为了执行图像曝光分析，需要确定当前摄影机的色彩模式。根据本发明的实施例，色彩模式可根据摄影机的设置参数确定，这些设置参数包括摄影机类型、当前拍摄所设定的感光度、输出伽马、色域、信号范围等。
摄影机色彩模式参数获取模块202用于获取当前的摄影机色彩模式的各参数。
根据本发明的实施例，可根据当前摄影机的设置，用户通过图形用户界面输入该摄影机的当前参数设置，如图4所示。例如，当前数字摄影机拍摄时所采用的参数如下设定：
摄影机类型：艾丽莎(ALEXA)
输出伽马：LogC
输出色域：WideGumat
感光指数(EI/ISO)：800
输入数值范围：全范围(Data Range[0-1023])。
其中，输出伽马是指该摄影机的光电转换关系。通常，电子摄影机的光电转换特性都是非线性的。这种非线性对应人眼的非线性特性，在人眼敏感的暗部可使用更多的电平(量化)资源，而在人眼不敏感的亮部使用较少资源。这种非线性处理方式符合人眼的特性，比用线性特性传输、记录更合理，使得用有限的电平资源表现更大信号范围。摄影机的输出与输入之间的这种非线性关系，如摄像机的输出电压与场景中光强度的关系，可以用一个曲线表示，称为伽玛曲线(Gamma Curve)。在根据本发明的处理中，需要把摄影机的输出进行逆变换，把非线性数据再变换成线性数据。
输出伽马决定了采用哪种计算公式来进行上述的逆变换，例如当前输出伽马为logC时则采用相应的反对数公式进行计算，如果当前输出为rec709伽马，则采用相应的rec709转线性公式进行计算(将在后面详述)。
感光指数(EI)决定了logC公式中的参数(见后面的表1)。
完成线性转换后的线性RGB数值都是某一特殊色域下的相对数值，需要把该相对RGB数值统一转换到国际标准的XYZ坐标系下，这时就要根据当前输出画面的色域信息进行色域转换。一种特定色域对应一个色彩转换矩阵。
信号范围在摄影机视频输出中有2中情况，一种是全范围(Full Range或DataRange)，一种是限制范围(Limited Range or Legal Range)，这是2种标准。本发明的计算过程均采用全范围(Full Range)。对于输入是限制范围的信号，可将限制范围数值转换为全范围。转换公式为：
X_全范围数据＝(X_限制范围数据-0.06256109481916)/0.85630498533724。
图像曝光分析模块203接收用户对待分析图像的选择和待分析图像中待分析位置的指定。例如用户可利用鼠标这样的指针装置来选择。对于触摸屏的情况，用户可利用手指或触笔在触摸屏上显示的待分析图像上选择待分析位置。
基于获取的当前摄影机的设置参数，确定视频数据编码的线性化变换关系，图像曝光分析模块203将待分析图像中用户指定的待分析位置的R'G'B'数据进行伽马线性化转换而得到线性RGB数据，再把线性RGB数据变换到CIE XYZ标准彩色空间，从而提取出线性亮度值Y。然后，计算该线性亮度值相对于给定参照位置线性亮度值的相对曝光值，并且把计算的相对曝光值显示在图像上的待分析位置。参照点例如是与18％灰对应的位置或用户指定的图像上的不同于待分析位置的另外的位置。
用户(摄影师)可通过触摸屏或其他手段来选择当前播放的视频中任意的图像帧作为曝光分析的备选图像。
在用户选择了待分析的图像并显示在触摸屏之后，可通过触摸输入选择图像中的待分析位置。待分析位置实际对应图像中的一个区域，通常是圆形区域，其中包括多个像素。根据触摸屏编程技术，可根据用户触摸及其范围，确定待分析位置的圆形区域的圆心和半径。
对于包括多个像素的指定待分析位置，该待分析位置的R'G'B'数据是该待分析位置对应的区域中所有像素的R'G'B'数据的平均值。
在本发明的曝光分析中，通常采用18％灰作为曝光参照位置来计算指定待分析位置的相对曝光值。还但也可以选择图像中其他的位置来作为参照位置来计算相对曝光值，即选择图像中任意2个位置进行光比分析，例如，对图像中有效的最亮最暗的最大光比分析，对暗部噪点或亮部过曝分析等。
在视频信号的分析中，视频信号的数值本身通常是一个相对值，其相对性表现在我们可以把一个白色物体拍成灰色，或者把亮的物体拍暗，这主要是看根据什么来作为曝光参照。设定曝光参照后，对画面记录的数值就是相对该参照的数值。在本发明的系统中计算的曝光值也是基于这种参照的相对曝光值，而不是绝对物理亮度。通常，在电影摄影中，反射率为18％的灰板会作为曝光参照值，而画面中得到的亮度数值Y均是相对于18％灰物体的相对亮度，因此得到的曝光值也是相对曝光值。摄影师在拍摄画面时只需要知道相对曝光值即可，对画面中不同区域的亮度间的关系进行创作，并不需要知道亮度的绝对数值。
图5示出待分析图像及可能的图像分析模式选择，如曝光分析中，以18％灰作为曝光参照位置的相对曝光分析，其他还有选择图像中2个点(区域)进行光比分析、图像中有效的最亮最暗的最大光比分析和暗部噪点或亮部过曝分析等不同的图像曝光分析模式。
另外，本发明的曝光分析模块203还包括直方图分析、波形分析、矢量图分析以及伪彩色分析等辅助分析手段。
下面结合例子详细说明根据本发明的曝光分析过程。
根据一个实例，如果根据当前摄影机的设置参数，输出伽马是LogC，则通过相应的LogC转换公式和根据其他设置参数确定的公式中的系数，把图像中指定的待分析位置的非线性R'G'B'数值转换到线性RGB数值。
接着，通过把线性RGB转换到CIE XYZ标准彩色空间而提取出线性亮度信号Y。这里的Y是线性于场景亮度的。
在LogC模式下，实际场景中作为曝光参照位置的18％灰的亮度对应到LogC模式下信号强度为39.1％处(Y0')。通常，选择18％灰作为曝光参照位置(定光点假设为EV0)。同样，利用对数到线性的转换关系，可以得到曝光参照点的线性Y0值。
根据本发明的实施例，通过计算Y/Y0比值的以2为底的对数，可以得到相对于该参照点的相对曝光值。。
图6是典型的Log曲线图，当横坐标以曝光档位来度量时，输出信号值或数字文件记录的数值与曝光亮度的关系在很大范围内呈线性关系，它的斜率称为伽马。另外，可以看到曲线左下方存在趾部(左下方很短的非线性区段)，趾部出现的原因是数字感光芯片无法在暗部做到和亮部区段一致的均匀量化。这条曲线整体上与胶片的感光曲线相似。另外这条曲线也不是从强度值0开始，这是为了与胶片转数字的处理兼容，因为胶片转数字后纯的黑会被编码在数值95处(10bit时)，百分比约为10％。
除了上述特点之外，LogC曲线所对应图像的色域定义为广色域(widegamut)，它的线性部分有9-10档，线性部分的斜率即伽马变化范围0.49-0.54，根据曝光指数不同而变化。
图7显示了不同曝光指数下的LogC曲线，该图的横坐标是光电转换后的线性信号，而纵坐标为LogC信号的数值。与图6的通用Log曲线差别主要是横坐标度量单位，图6中，横坐标以曝光档位为单位，而图7中横坐标为数字感光元器件完成光电转后的线性信号值。不同感光度下，LogC曲线将18％的灰映射到非线性logC数值400处(10bit情况下)，也就是39.1％。
通常，LogC变换的公式如下：
其中，x为数字感光器件光电转换后电信号经过A/D转换后的线性信号数值，t是logC变换后的数值。
其中的参数a、b、c、d、e、f、cut由相应摄影机的厂商提供。cut参数将logC曲线分为2段，当线性数值x大于cut值时，曲线是对数形式，当x小于cut数值时，曲线是斜率为e的直线，这一部分直线很短，影响暗部一小部分数值的变化。
根据一个实例，系数a、b、c、d、e、f、cut根据摄影机的设置参数中的感光指数EI来确定。例如，根据一种特定摄影机的一种特定模式设定，各系数可根据下表确定。
EI cut a b c d e f e＊cut+f
160 0.005561 5.555556 0.080216 0.269036 0.381991 5.842037 0.092778 0.125266
200 0.006208 5.555556 0.076621 0.266007 0.382478 5.776265 0.092782 0.128643
250 0.006871 5.555556 0.072941 0.262978 0.382966 5.710494 0.092786 0.132021
320 0.007622 5.555556 0.068768 0.259627 0.383508 5.637732 0.092791 0.135761
400 0.008318 5.555556 0.064901 0.256598 0.383999 5.571960 0.092795 0.139142
500 0.009031 5.555556 0.060939 0.253569 0.384493 5.506188 0.092800 0.142526
640 0.009840 5.555556 0.056443 0.250219 0.385040 5.433426 0.092805 0.146271
800 0.010591 5.555556 0.052272 0.247190 0.385537 5.367655 0.092809 0.149658
1000 0.011361 5.555556 0.047996 0.244161 0.386036 5.301883 0.092814 0.153047
1280 0.012235 5.555556 0.043137 0.240810 0.386590 5.229121 0.092819 0.156799
1600 0.013047 5.555556 0.038625 0.237781 0.387093 5.163350 0.092824 0.160192
表1 一种LogC变换公式系数表
对于不同的摄影机的不同色彩模式，类似上述的系数表可以由相应摄影机的厂商提供，也可以通过试验来测定。
利用上述LogC变换的逆变换，可以得到LogC非线性数据到线性数据的线性化变换公式：
公式中的pow()是指数函数的记号，其中的参数f为LogC信号数值或LogC视频文件的数值。通过实时采集摄影机的LogC信号输出或打开已记录的LogC_mov文件可以得到LogC的数值f。由于彩色图像有RGB三个通道，因此f此处代表任何一个通道的强度数值。
利用上述公式2分别把非线性LogC信号R'、G'、B'转化为线性信号R、G、B后，根据例子，当前摄影机的输出色域是广色域(WideGamut)，该线性信号数值还是属于广色域(WideGamut)下，因此还需要将其转换至CIE XYZ标准色域下，从而得到标准化值X、Y、Z，进而利用亮度信号Y进行曝光分析。具体计算操作如下。
首先通过WideGamut色域转CIEXYZ标准色域的3×3转换矩阵将广色域下的线性R、G、B数值进行转换，得到X、Y、Z标准化数值，从而得到线性的Y通道值。当前的输出色域WideGamut对应的转换矩阵如下：
0.638008 0.214704 0.097744
0.291954 0.823841 -0.115795
0.002798 -0.067034 1.153294
然后，利用得到线性亮度值Y和预定的参照位置的线性亮度值Y0计算指定的待分析位置相对于参照位置的相对曝光值。
根据实施例，例如参照位置选择与18％灰对应的位置。根据一个特定设备的特定模式的例子，该18％灰的非线性R'G'B'数值为400，据此计算出该参照位置线性亮度值Y18％。
根据本发明的实施例，指定的待分析位置相对于18％灰的相对曝光值Dref取相应两个亮度值比值的以2为底的对数，即：
通常，摄影机除了输出Log信号外，还会输出高清电视标准的Rec.709信号。输出伽马可选择Rec.709。
当原始信号转换为Rec709信号或者系统本身输入为Rec709信号情况下，曝光分析判断的技术思路与Log信号是一致的，只是计算公式会不同，这需要根据709信号的标准进行反向计算。
Rec709的光电转换函数如下：
其中，x为数字感光器件光电转换后电信号经过A/D转换后的线性信号数值，t是Rec709变换后的数值。该函数是Rec709标准中所定义的函数，可在该标准文本中查询到其函数设计，它是一个分段函数，x小于0.018时，是一小段线性函数，当x大于等于0.018时，是一个幂函数。
根据上述函数的反函数，利用709信号t计算线性信号数值x的公式如下：
得到线性信号x后，通过3×3色域转换矩阵可将线性的Rec.709的RGB信号从709色域转换至CIE XYZ色域，通过这样的转换，不同色域不同伽马的信号均可以统一在CIE XYZ色彩下进行曝光计算。一个转换矩阵的例子如下：
[0.4124564,0.3575761,0.1804375；
0.2126729,0.7151522,0.072175；
0.0193339,0.119192,0.9503041]。
需要注意的是，亮度信号Y以及色差信号CbCr在不同色彩标准阶段的定义是不同的，目前最常用的是Rec.709标准中定义的YCbCr与RGB的转换。该示波器在显示LogC图像信号时，正确曝光对应的灰板所在位置在39.1％，但当采集的信号为Rec.709信号时，正确曝光对应的灰板所在位置在40％。
在具体实现阶段，可以不是通过函数进行计算，而是采用色彩查找表(3DLUT)进行快速查找计算。3DLUT需要根据不同的感光指数选择不同的LUT文件。3D LUT采用33×33×33节点进行转换，信号范围均为扩展(extend)范围及全范围(full-range)。
根据本发明的实施例，可首先判断目前图像为LogC模式还是Rec.709模式，如果是LogC模式，则采用公式2的方法计算对数到线性的转换，如果是Rec.709模式，则采用公式5完成Rec.709模式到线性模式的转换。
最后，将所计算相对曝光值显示在图像相应位置，如图8A和图8B所示。图8A是参照18％灰板显示相对曝光模式下，用户选择模型脸部是显示出相对的曝光量。图8B显示了任意选择2点情况下，以光比值显示这2个点的相对曝光量。
另外，可以同时在示波器图像上显示用户选择的点。图9为图像的亮度Y波形图，该图横坐标为图像从左到右的像素坐标，纵坐标左侧为亮度相对于最大位深值(10bit时最大值为1024)的百分比，右侧为其数值；例如LogC图像中18％灰对应的数值为400，其百分比为39.1％。图10为图像的RGB波形图，每一个通道的波形独立显示，横坐标仍然是图像从左到右的像素坐标，这样可以分析出图像不同位置红绿蓝的强度以及相对强弱关系。
当模式为18％参照模式下，示波器图像还显示18％的参照线，同时通过显示假色图像将18％灰的区域通过假色显示出来。
不同的电影摄影机厂商都设计了自己的对数变换模式，但设计原则均相同，只是具体的参数不同，本发明需要根据不同的摄影机类型分别进行不同的对数模式到线性模式的转换。目前主流电影摄影机厂商对数模式有如下：德国艾丽莎的LogC模式，美国RED摄影机的RedLogFilm模式，日本索尼的SLog2及SLog3模式，松下的VLog模式，佳能的CLog模式，这些Log模式的设计理念均相同，本系统将支持各种对数模式的摄影机信号接入。
另外，根据本发明，还可提供图像辅助分析功能，用于展示摄影师常用的直方图，波形图，假色，矢量图等图像客观分析数据。
图11为图像的矢量图，该图为圆形坐标系，半径方向为色彩的饱和度，越接近圆心饱和度越小；旋转的角度为色度，不同角度对应不同的色度值；图像中任何一个像素点的色度和饱和度都将映射到该图中，从该图中可以定量观察到图像色度分布及倾向以及饱和度强弱情况。
图12是图像的YRGB直方图，用来统计YRGB通道上，不同强度的像素出现的次数统计，例如一个很亮的图像，则图像中亮度数值较大的像素必定数量较大，则会在直方图的右侧亮的部分出现一个峰值。
图13是图像亮度映射的假色图，该图中不同颜色区域对应于一个亮度范围，例如图像中亮度在38％-42％范围内将被映射为浅绿色，一般会将亮度范围划分为6-8个区段，用不同的颜色进行标识，这样假色图可以直观的辅助摄影师进行图像亮度分析。
图14是根据本发明实施例的方法的流程图。根据本发明的实施例，提供一种确定来自摄影机的数字视频的选择的图像的待分析位置的相对曝光值的方法，该方法包括如下步骤。
在步骤S1401，利用摄影机采集所述场景的视频图像。
在步骤S1402，获取所述摄影机的当前设置参数。
在步骤S1403，接收所述摄影机输出的视频图像。接收的视频可显示在显示屏上供用户观看。
在步骤S1404，在显示屏上显示用户在所述视频图像中选择的图像。例如，根据一个实施例，图3中左上方区域用于播放摄影机采集的视频信号，右上方区域用于显示用户选择的待分析图像。
在步骤S1405，接收用户对所选择的图像上待分析位置的指定。用户可通过例如鼠标的指针设备指定待分析位置。根据本发明的实施例，所述显示屏可以是触摸屏，并且用户通过触摸指定待分析位置。所述待分析位置对应所述图像中的圆形区域，所述圆形区域的圆心和半径根据所述触摸输入确定。
在步骤S1406，计算该待分析位置相对于设定的参照位置的相对曝光值，其中所述计算基于所述待分析位置的图像数据以及所述设置参数。
计算相对曝光值基于所述待分析位置对应的图像数据以及所述摄影机的与当前色彩模式相关的设置参数。所述计算包括：根据当前设置参数对应的线性化变换公式把所述待分析位置的非线性R'G'B'值转换成线性RGB值；利用所述当前设置参数对应的变换矩阵把所述线性RGB值变换到CIE XYZ标准色域，从而提取所述待分析位置的线性亮度值Y，该Y值与场景亮度成线性关系；利用所述线性亮度值Y和所述参照位置的线性亮度值Y0计算所述相对曝光值Drel。根据例子，待分析位置对应于图像中的一圆形区域，待分析位置的非线性R'G'B'值是该圆形区域中所有像素的非线性R'G'B'值的平均值。
最后，在步骤S1407，把所计算的相对曝光值显示在所述触摸屏上所述待分析位置。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (26)

1.一种用于确定给定场景的相对亮度的方法，包括：
利用摄影机采集所述场景的视频图像；
获取所述摄影机的当前设置参数；
接收所述摄影机输出的视频图像；
在显示屏上显示用户在所述视频图像中选择的图像；
接收用户对所述选择的图像上待分析位置的指定；
计算该待分析位置相对于设定的参照位置的相对曝光值，其中所述计算基于所述待分析位置的图像数据以及所述设置参数。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括把所计算的相对曝光值显示在所述显示屏上的所述待分析位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所计算的相对曝光值被用于调整所述场景的亮度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户利用指针设备指定所述待分析位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述显示屏是触摸屏，所述用户通过触摸指定所述待分析位置。
6.根据权利要求1所述的方法，所述摄影机输出的视频图像的图像数据是10bit YCbCr格式，接收所述视频图像的步骤还包括把10bit YCbCr格式的图像数据转换为10bit R'G'B'格式的图像数据的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，所述计算包括：
根据所述设置参数对应的转换关系把所述待分析位置的图像数据的非线性R'G'B'值转换成线性RGB值；
利用所述设置参数对应的变换矩阵把所述线性RGB值变换到CIE XYZ标准色域，从而提取所述待分析位置的线性亮度值Y，该Y值与所述场景的亮度成线性关系；
利用所述线性亮度值Y和所述参照位置的线性亮度值Y0计算所述相对曝光值Drel。
8.根据权利要求7所述的方法，其中：
Drel＝log2(Y/Y0)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述图像上待分析位置对应该图像中的区域，并且所述待分析位置的图像数据的R'G'B'值是该区域中像素的R'G'B'值的平均值。
10.根据权利要求1所述的方法，所述参照位置是对应18％灰的位置。
11.根据权利要求1所述的方法，所述参照位置是所述图像上相对于所述待分析位置另外选择的位置。
12.根据权利要求1所述的方法，获取所述摄影机的当前设置参数包括通过图像用户界面接收用户输入的设置参数。
13.根据权利要求1所述的方法，所述设置参数包括输出伽马、输出色域、感光指数和信号范围。
14.一种用于确定给定场景的相对亮度的设备，包括视频数据采集模块、摄影机参数获取模块和图像曝光分析模块，
其中，所述视频数据采集模块接收利用摄影机拍摄的视频数据并且把接收的所述视频数据发送给所述图像曝光分析模块以使得在显示器上播放；
所述摄影机参数获取模块用于获取所述摄影机的当前设置参数并且把所述设置参数发送给所述图像曝光分析模块；
所述图像曝光分析模块接收用户对所播放的视频图像中待分析图像的选择并且把选择的待分析图像显示在显示屏上，并且接收用户在所述图像上待分析位置的指定，计算该待分析位置相对于设定的参照位置的相对曝光值，其中所述计算基于所述待分析位置的图像数据以及所述设置参数。
15.根据权利要求14所述的设备，所述图像曝光分析模块把所计算的相对曝光值显示在所述显示屏上的所述待分析位置。
16.根据权利要求14所述的设备，其中，所计算的相对曝光值被用于调整所述场景的亮度。
17.根据权利要求14所述的设备，其中，所述用户利用指针设备指定所述待分析位置。
18.根据权利要求14所述的设备，其中，所述显示屏是触摸屏，所述用户通过触摸指定所述待分析位置。
19.根据权利要求14所述的设备，所述摄影机输出的视频数据采用10bit YCbCr格式，所述视频采集模块把10bit YCbCr格式数据转换为10bit R'G'B'格式数据。
20.根据权利要求19所述的设备，所述图像曝光分析模块根据所述设置参数对应的转换关系把所述待分析位置对应的区域的图像数据的非线性R'G'B'值转换成线性RGB值；所述图像曝光分析模块利用所述设置参数对应的变换矩阵把所述线性RGB值变换到CIE XYZ标准色域，从而提取所述待分析位置的线性亮度值Y，该Y值与所述场景的亮度成线性关系；所述图像曝光分析模块利用所述线性亮度值Y和所述参照位置的线性亮度值Y0计算所述相对曝光值Drel。
21.根据权利要求20所述的设备，其中：
Drel＝log2(Y/Y0)。
22.根据权利要求20所述的设备，其中所述图像上待分析位置对应该图像中的区域，并且所述待分析位置的图像数据的R'G'B'值是该区域中像素的R'G'B'值的平均值。
23.根据权利要求14所述的设备，所述参照位置对18％灰的位置。
24.根据权利要求14所述的设备，所述参照位置是所述图像上相对于所述待分析位置另外选择的位置。
25.根据权利要求14所述的设备，所述摄影机参数获取模块通过图像用户界面接收用户输入的设置参数。
26.根据权利要求14所述的设备，所述设置参数包括输出伽马、输出色域、感光指数和信号范围。
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