CN106303269A - 图像采集控制方法和装置、图像采集设备 - Google Patents

图像采集控制方法和装置、图像采集设备 Download PDF

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CN106303269A
CN106303269A CN201511000941.6A CN201511000941A CN106303269A CN 106303269 A CN106303269 A CN 106303269A CN 201511000941 A CN201511000941 A CN 201511000941A CN 106303269 A CN106303269 A CN 106303269A
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photosensitive
photosensitive region
initial time
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周梁
丁大勇
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Beijing Zhigu Ruituo Technology Services Co Ltd
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    • G06T2207/20208—High dynamic range [HDR] image processing

Abstract

本申请公开了一种图像采集控制方法和装置、图像采集设备，其中一种所述方法包括：为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。本申请可采用尽量短的总曝光时间来提高HDR图像的质量。

Description

图像采集控制方法和装置、图像采集设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种图像采集控制方法和装置、图像采集设备。
背景技术
高动态范围(High-Dynamic Range，简称HDR)图像，相比普通的图像，可以提供更大的动态范围和更多的图像细节。目前，HDR方案是通过连续采集多张不同曝光时长的图像并进行合成，且连续采集的多张图像通常串行完成，即在当前图像曝光完成之后才开始进行下一张图像的采集，因此，HDR图像总采集时间为多张图像各自对应的曝光时长的累加。
发明内容
在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本申请实施例提供一种图像采集控制方法和装置、图像采集设备。
第一方面，本申请实施例提供了一种图像采集控制方法，包括：
为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；
确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；
根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述确定各感光区域的起始曝光时间，包括：对齐各曝光期间的中点以确定各感光区域相对参考时间的起始曝光时间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述参考时间为所述最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间，包括：将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域；根据所述至少二个感光区域对应的光学参数分布，为所述至少二个感光区域配置不同的曝光期间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域，包括：根据场景的采样图像的光学参数分布，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一行感光单元。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一个感光单元。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述方法还包括：读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据之后，所述方法还包括：根据所述各感光区域采集的数据生成一图像。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述读取所述各感光区域在相应的曝光期间采集的数据，包括：在曝光期间较短的感光区域的曝光完成至曝光期间较长的感光区域的曝光完成期间，读取所述曝光期间较短的感光区域在其曝光期间采集的数据；响应于所述曝光期间较短的感光区域的数据读取完成且曝光期间较长的感光区域的曝光完成，读取所述曝光期间较长的感光区域在其曝光期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据，包括：响应于所述各感光区域的曝光完成，分别读取所述各感光区域在相应的曝光期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，对所述各感光区域中的至少一感光区域在其曝光期间所采集的数据的读取，包括：读取所述感光区域的曝光期间的至少二个曝光子期间各自采集的数据，其中，所述至少二个曝光子期间至少包括第一曝光子期间和第二曝光子期间，所述第二曝光子期间包括所述第一曝光子期间且长于所述第一曝光子期间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述读取所述感光区域的曝光期间中至少二个曝光子期间各自采集的数据，包括：在所述第一曝光子期间届满且所述第二曝光子期间未届满的期间，读取所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据；响应于所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据读取完成且所述第二曝光子期间届满，读取所述感光区域在所述第二曝光子期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述读取所述感光区域的曝光期间的至少二个曝光子期间各自采集的数据，包括：响应于各曝光子期间届满，分别读取所述感光区域在相应的曝光子期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制方法，可选地，所述读取所述感光区域的曝光期间的至少二个曝光子期间各自采集的数据之后，所述方法还包括：根据所述感光区域在各曝光子期间采集的数据生成一子图像。
第二方面，本申请实施例还提供了一种图像采集控制装置，包括：
一曝光期间配置模块，用于为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；
一起始曝光时间确定模块，用于确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；
一曝光控制模块，用于根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述起始曝光时间确定模块包括：一起始曝光时间确定子模块，用于对齐各曝光期间的中点以确定各感光区域相对参考时间的起始曝光时间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述参考时间为所述最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述曝光期间配置模块包括：一感光区域确定子模块，用于将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域；一曝光期间确定子模块，用于根据所述至少二个感光区域对应的光学参数分布，为所述至少二个感光区域配置不同的曝光期间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述感光区域确定子模块包括：一感光区域确定单元，用于根据场景的采样图像的光学参数分布，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一行感光单元。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一个感光单元。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述装置还包括：一读取模块，用于读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述装置还包括：一第一图像生成模块，用于根据所述各感光区域采集的数据生成一图像。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述读取模块包括：一第一读取电路，用于在曝光期间较短的感光区域的曝光完成至曝光期间较长的感光区域的曝光完成期间，读取所述曝光期间较短的感光区域在其曝光期间采集的数据，以及响应于所述曝光期间较短的感光区域的数据读取完成且曝光期间较长的感光区域的曝光完成，读取所述曝光期间较长的感光区域在其曝光期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述读取模块包括：多个第二读取电路，每个所述第二读取电路用于响应于一所述感光区域的曝光完成，读取所述感光区域在相应的曝光期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述读取模块包括：一第三读取电路，用于读取一感光区域的曝光期间的至少二个曝光子期间各自采集的数据，其中，所述至少二个曝光子期间至少包括第一曝光子期间和第二曝光子期间，所述第二曝光子期间包括所述第一曝光子期间且长于所述第一曝光子期间。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述第三读取电路包括：一第一读取子电路，用于在所述第一曝光子期间届满且所述第二曝光子期间未届满的期间，读取所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据，以及响应于所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据读取完成且所述第二曝光子期间届满，读取所述感光区域在所述第二曝光子期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述第三读取电路包括：多个第二读取子电路，每个所述第二读取子电路用于响应于一曝光子期间届满，读取所述感光区域在相应的曝光子期间采集的数据。
结合本申请实施例提供的任一种图像采集控制装置，可选地，所述装置还包括：一第二图像生成模块，用于根据所述感光区域在各曝光子期间采集的数据生成一子图像、并根据所述子图像和其他感光区域采集的数据生成一图像。
第三方面，本申请实施例还提供了一种图像采集设备，包括：
一数字图像传感器、一处理器、一通信接口、一存储器以及一通信总线；所述处理器、所述通信接口、所述存储器以及所述图像传感器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一指令；所述指令使所述处理器执行以下操作：
为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；
确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；
根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
本申请实施例提供的方案通过为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间，并为不同的曝光期间确定差异化起始曝光时间，之后并行控制各感光区域陆续开始曝光，使得感光阵列的图像采集在各曝光期间中的最长曝光期间内完成，提高曝光效率，且有利于减小不同感光区域所采集到的子图像中相同的相对运动对象的不同局部的平均中心的偏移程度，在动态场景下，即感光阵列和待拍摄场景发生相对运动的情况下，提高基于各子图像合成HDR图像所需的运算复杂度，减少合成的HDR图像的运动模糊，提高HDR图像的质量。
通过以下结合附图对本申请的可选实施例的详细说明，本申请的这些以及其它的优点将更加明显。
附图说明
本申请可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本申请的可选实施例和解释本申请的原理和优点。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种图像采集控制方法的流程图；
图2a为本申请实施例提供的可选应用场景示例；
图2b为本申请实施例提供的串行HDR采集示例；
图2c为本申请实施例提供的并行且起始曝光时间控制的HDR采集示例一；
图2d为本申请实施例提供的并行且起始曝光时间控制的HDR采集示例二；
图3a为本申请实施例提供的以行为单位的感光区域划分示例；
图3b为本申请实施例提供的以感光单元(像素)为单位的感光区域划分示例；
图4为本申请实施例提供的第一种图像采集控制装置的逻辑框图；
图5为本申请实施例提供的第二种图像采集控制装置的逻辑框图；
图6为本申请实施例提供的读取模块的逻辑框图；
图7为本申请实施例提供的图像采集设备的逻辑框图。
本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本申请实施例的理解。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本申请的示范性实施例进行详细描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图和说明中仅仅描述了与根据本申请的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了对与本申请关系不大的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
图1为本申请实施例提供的一种图像采集控制方法的流程图。本申请实施例提供的图像采集控制方法的执行主体可为某一图像采集控制装置，所述图像采集控制装置通过执行所述图像采集控制方法进行图像采集控制。所述图像采集控制装置的设备表现形式不受限制。例如，所述图像采集控制装置可为某一独立的部件(所述独立的部件可为但不限于一数据处理(Data Handling)模组或控制电路)，该部件通过控制感光阵列进行图像采集。或者，又例如，所述图像采集控制装置可作为某一模组或控制电路集成在包括感光阵列的图像采集设备的一部分，以实现对所述感光阵列的图像采集控制，等等。所述图像采集控制装置通过向感光阵列输出控制信号等方式，对所述感光单元进行如重置、和/或读取输出等控制。具体如图1所示，本申请实施例提供的图像采集控制方法包括：
S101：为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间。
所述感光阵列包括阵列分布的多个感光单元，所述感光单元也可称为像素单元。可根据实际需要，将所述感光阵列的整体区域划分为多个子区域(即至少二个感光区域)，为每个感光区域配置不同的曝光期间，也就是说，所述感光阵列中至少有二个曝光期间不同的感光区域。所述曝光期间是感光区域内的感光单元持续曝光的有效时长。每个感光区域包括至少一个感光单元。
S102：确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成。
所述起始曝光时间相当于曝光期间起算的起始时间点。本申请实施例提供的技术方案中，不同感光区域的曝光期间不尽相同，并且不同感光区域的起始曝光时间也不尽相同，各感光区域的曝光期间的起始曝光时间是和曝光期间的长短来确定的，具体而言，感光阵列整体的总采集时间为各曝光期间中的最长曝光时间(即各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成)，并且曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间。
S103：根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
确定好各曝光期间及其起始曝光时间之后，可根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光，例如，将一感光阵列分为三个感光区域A1、A2和A3，这三个区域的曝光期间分别为T1、T2和T3，T3＞T2＞T1，T3的起始曝光时间早于T2的起始曝光时间，T2的起始曝光时间早于T1的起始曝光时间，则：感光区域A3首先开始曝光，之后在感光区域A3曝光持续过程中感光区域A2开始曝光，再接着在感光区域A2曝光持续过程中感光区域A1开始曝光，也就是说，三个感光区域A1、A2和A3并行曝光，三个感光区域因其各自对应的曝光时间的长短而导致起始曝光时间不对齐，持续曝光T3时长之后，感光阵列中的各感光单元结束有效曝光。
本申请发明人指出，HDR图像合成所基于的各曝光时间不同的多张子图像可通过串行采集的方式或并行采集的方式实现的，所述串行采集是指合成HDR所需的多张子图像的采集过程中任意两张子图像的曝光期间没有交叠，所述并行采集是指合成HDR所需的多张子图像的采集过程中任意两张子图像的曝光期间有交叠。如图2a和图2b所示，如果采用串行曝光的方式进行逐行控制，则感光区域A1曝光完成后感光区域A2开始曝光，感光区域A2曝光完成后感光区域A3开始曝光，直至感光区域A3曝光结束后完成感光阵列的采集，这样，感光阵列整体的总采集时间为三个感光区域的曝光期间的累加T1+T2+T3，所需的总采集时间长。而本申请实施例提供的技术方案中，不同感光区域的曝光并行控制，如此有利于在总采集时间和图像质量二者之间进行有效的权衡，用较短的总采集时间(如T3)获取不同感光区域差异性曝光期间的多张子图像。
此外，本申请发明人在实践本申请实施例的过程中发现，如果在总采集时间T1+T2+T3内，感光阵列和拍摄对象之间存在相对运动(包括拍摄对象运动而感光阵列不动、或者感光阵列运动而拍摄对象不动、或者感光阵列和拍摄对象二者都发生运动但二者并非相对静止)，则各感光区域采集到的子图像中相同运动对象的不同局部的平均中心从时间轴上看可能存在较大的偏移(如串行采集时可能存在的偏移或存在的偏移)，并且感光阵列和拍摄对象之间的相对运动程度越大，对象在拍摄期间所发生的实际位移越大，这样在基于各感光区域分别获取的子图像进行HDR图像合成时，会增加对象对齐等数据处理的复杂度，也会因对象在不同感光区域的局部的平均中心的偏移而导致合成的HDR图像存在运动模糊(Blur)，降低了HDR图像的质量。为此，本申请实施例提供的技术方案三个感光区域因其各自对应的曝光时间的长短而导致起始曝光时间有所差异，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间，如图2a、图2c和图2d所示，感光区域A3的起始曝光时间早于感光区域A2的起始曝光时间，感光区域A2的起始曝光时间早于感光区域A1的起始曝光时间，感光区域A1和感光区域A2的曝光期间都在感光区域A2的曝光期间届满之前届满，这样，各感光区域之间曝光期间的差异可能导致的各子图像中相同对象的不同局部的平均中心的偏移程度有所减小，如图2c所示，由此有利于简化基于各子图像进行后续对象对齐等合成处理的运算复杂度，提高所合成的HDR图像的质量。
由此可见，本申请实施例提供的方案通过为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间，并为不同的曝光期间确定差异化起始曝光时间(较长曝光期间较早开始曝光，较短曝光期间较晚开始曝光)，之后并行控制各感光区域陆续开始曝光，使得感光阵列的图像采集在各曝光期间中的最长曝光期间内完成，提高曝光效率，且有利于减小不同感光区域所采集到的子图像中相同的相对运动对象的平均中心的偏移程度，在动态场景(如感光阵列和拍摄场景之间存在相对运动等场景)下，提高基于各子图像合成HDR图像所需的运算复杂度，减少合成的HDR图像的运动模糊，提高HDR图像的质量。
本申请实施例提供任一种技术方案，各感光区域的起始曝光时刻错开，可在满足曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成的条件下灵活设置。如在满足上述条件的基础上，可设定某一延迟时长，各感光区域的起始曝光时刻依次相隔该延迟时长，当然，不同感光区域的起始曝光时间的延迟时长可相同或不同，以满足多样化的实际应用需求。可选地，所述确定各感光区域的起始曝光时间，包括：对齐各曝光期间的中点以确定各感光区域相对参考时间的起始曝光时间。如图2d所示，各感光区域A1、A2、A3的曝光期间T1、T2、T3中点对齐，对齐后曝光期间T1、T2、T3的起点在时间轴的差异，将该差异和参考时间结合起来，即可确定各曝光期间的起始曝光时间。采用该方案确定的曝光参数进行相应感光区域的曝光控制，可尽可能减小各曝光区域分别采集到的子图像的平均中心的偏移，从而简化基于各子图像进行后续对象对齐等合成处理的运算复杂度，提高所合成的HDR图像的质量。进一步可选地，所述参考时间为所述最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间；该方案以最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间为参考时间来确定其他曝光期间的起始曝光时间，便于控制。
结合本申请实施例提供的任一种技术方案，可选地，所述为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间，包括：将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域；根据所述至少二个感光区域对应的光学参数分布，为所述至少二个感光区域配置不同的曝光期间。所述光学参数可包括但不限于以下至少之一：亮度、对比度、饱和度等，例如，可为平均亮度较大的感光区域配置较短的曝光时间、为平均亮度较小的感光区域配置较长的曝光时间，等等。该方案根据感光区域的光学参数分布配置相应的曝光期间，可使得配置的曝光期间和感光区域的光学参数分布适配，在曝光效率和子图像采集质量二者之间进行了有效的权衡。
可选地，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域，包括：根据场景的采样图像的光学参数分布，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域。实际应用中，可通过图像采集设备获取场景的采样图像，根据采样图像的亮度、对比度、饱和度等一种或多种光学参数分布，将感光阵列分为二个或二个以上的感光区域，使得划分出的感光区域内的各像素单元的光学参数在一定容许范围内分布的相对均匀。该方案结合场景的拍摄采样情况确定感光区域的划分，在基于划分的感光区域进行差异性曝光控制，由此提高了图像采集的质量。
结合本申请实施例提供的任一种技术方案，可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一行感光单元。该方案可以感光阵列中的行为划分单位，将感光阵列的整体区域划分为多个感光区域，每个感光区域包括一行或多行感光单元，如图3a所示，这样，可通过行驱动的方式控制相应的感光区域，来实现对相应的感光区域的曝光控制。可以理解，不同感光区域的行驱动可并行，以使多个感光区域至少在某共同期间内都处于曝光状态。所述感光阵列可为支持逐行驱动的感光阵列，如所述感光阵列可为卷帘式图像传感器中的感光阵列，或者，所述感光阵列可为支持以行为单位进行驱动控制的数字图像传感器，等等，应用广泛。
可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一个感光单元。该方案可以感光阵列中的感光单元(即像素点)为划分单位，将感光阵列的整体区域划分为多个感光区域，每个感光区域包括一个或多个感光单元，如图3b所示，这样，可通过逐个感光单元驱动或局部区域驱动等方式，来实现对相应的感光区域的曝光控制。可以理解，不同感光区域的行驱动可并行，以使多个感光区域至少在某共同期间内都处于曝光状态。所述感光阵列可为支持逐像素点驱动的感光阵列，如至少局部区域支持逐像素点控制的数字图像传感器中的感光阵列，等等。在某些场景下，场景中相邻区域之间的光学参数分布的差异也可能比较大，如天空中的太阳和云朵的亮度差异较大等，可采用该方案进行感光区域的精细划分和差异化的曝光控制，由此提高图像采集质量。
结合本申请实施例提供的任一种技术方案，可选地，所述方法还包括：读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据。本申请实施例对数据读取的具体方式不作限制，实现方式非常灵活。例如，所述感光阵列的各感光区域可共用一读取电路，通过读取时间的交错设置即可实现共用该读取电路进行各感光区域的数据的读取，而不至于产生冲突。可选地，所述读取所述各感光区域在相应的曝光期间采集的数据，包括：在曝光期间较短的感光区域的曝光完成至曝光期间较长的感光区域的曝光完成期间，读取所述曝光期间较短的感光区域在其曝光期间采集的数据；响应于所述曝光期间较短的感光区域的数据读取完成且曝光期间较长的感光区域的曝光完成，读取所述曝光期间较长的感光区域在其曝光期间采集的数据。如图2d所示，可在曝光期间T1的曝光结束时间T1t至曝光期间T2的曝光结束时间T2t之间的时间段，通过读取电路进行感光区域A1所采集的数据读取；可在曝光期间T2的曝光结束时间T2t至曝光期间T3的曝光结束时间T3t之间的时间段，进行感光区域A2所采集的数据读取，通过读取电路进行感光区域A2所采集数据的读取；可在曝光期间T3的曝光结束时间T3t之后，进行感光区域A3所采集的数据读取；如此数据读取控制，可共用读取电路，降低成本，且避免不同感光区域数据读取的冲突。又例如，不同感光区域可分别对应不同的读取电路，通过多个读取电路分别读取相应感光区域所采集的数据，如可选地，所述读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据，包括：响应于所述各感光区域的曝光完成，分别读取所述各感光区域在相应的曝光期间采集的数据。该方案提高了数据读取控制的方便性。再例如，在进行读取控制期间，可通过为感光区域设置数据保持电路等，如对感光区域所采集到的数据进行保持电压保持，使得该感光区域电压保持到合适的读取时间再进行相应数据的读取，由此提高数据读取控制的灵活性和方便性。
进一步可选地，所述读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据之后，所述方法还包括：根据所述各感光区域采集的数据生成一图像。生成的图像为HDR图像，HDR图像的生成方式非常灵活，本申请实施例对此并不限制。具体而言，数据读取之后，根据各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据，可分别生成各感光区域各自对应的子图像，如：根据感光区域A1在曝光期间T1、采集的数据生成子图像P1，根据感光区域A2在曝光期间T2采集的数据生成子图像P2，根据感光区域A3在曝光期间T3采集的数据生成子图像P3，根据各子图像P1、P2和P3合成一HDR图像；或者，数据读取之后，可对齐各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据的相应对象而合成一HDR图像；等等。
本申请发明人在实践本申请实施例过程中还发现，在某些场景下，感光阵列的局部(如某个感光区域)较暗(如阳光下的树荫区域等)，需要较长的曝光时间以便获得较高的图像细节，然而，虽然延长曝光时间会增加图像采集细节，但是曝光时间过长则会影响图像采集的效率，特别是在感光阵列和拍摄对象之间存在相对运动的情形下，曝光时间长对图像采集质量的影响会更为明显，为此，在进行HDR图像获取时需尽可能减小或不增加感光阵列的整体总采集时间，或者感光阵列的同一行采集的场景存在较大的亮度差异等情形下，可对该感光区域进行多幅子图像的采集，由此提高图像采集质量。例如，可在该感光区域的曝光期间多次读取感光区域所采集的数据，基于多次读取的数据对应的多个子图像来生成一幅该感光区域的子图像，即根据该感光区域在各曝光子期间采集的数据生成一子图像，再将该感光区域的子图像与感光阵列中其他感光区域的子图像合成，以生成感光阵列对应的一幅HDR图像，由此在不增加曝光时长的基础上进一步提高图像采集质量。可选地，对所述各感光区域中的至少一感光区域在其曝光期间所采集的数据的读取，包括：读取所述感光区域的曝光期间的至少二个曝光子期间各自采集的数据，其中，所述至少二个曝光子期间至少包括第一曝光子期间和第二曝光子期间，所述第二曝光子期间包括所述第一曝光子期间且长于所述第一曝光子期间。如图2d所示，曝光期间T3可分为多个曝光子期间，在感光区域A3曝光过程中，在曝光时间T20、T10、T1t、T2t、T3t分别读取感光区域A3在曝光过程中不同曝光子期间所采集的数据，如：在曝光时间T20读取感光区域A3在曝光时间T30至曝光时间T20期间所采集的数据、在曝光时间T10读取感光区域A3在曝光时间T30至曝光时间T10期间所采集的数据、在曝光时间T10读取感光区域A3在曝光时间T30至曝光时间T1t期间所采集的数据......以此类推。如此处理等效于用相同的曝光期间来提高感光区域A3的图像采集质量。
进一步地，对该感光区域在不同曝光子周期内所采集的数据进行读取的实现方式非常灵活，本申请实施例对此并不限制。例如，所述感光区域可藕接某一读取电路，通过读取时间的交错设置即可实现在某一曝光期间共用该读取电路进行该感光区域不同曝光程度的数据的读取，而不至于在数据读取期间产生冲突，可选地，所述读取所述感光区域的曝光期间中至少二个曝光子期间各自采集的数据，包括：在所述第一曝光子期间届满且所述第二曝光子期间未届满的期间，读取所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据；响应于所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据读取完成且所述第二曝光子期间届满，读取所述感光区域在所述第二曝光子期间采集的数据。如图2d所示，可在曝光时间T20和T10之间的时间段，通过读取电路进行感光区域A3在曝光时间T30至曝光时间T20期间所采集的数据、可在曝光时间T10和T1t之间的时间段，通过读取电路进行感光区域A3在曝光时间T30至曝光时间T10期间所采集的数据......以此类推，如此数据读取控制，可共用读取电路，降低成本，且避免感光区域曝光期间内多次进行数据读取的冲突。又例如，所述感光区域可藕接多个读取电路，通过多个读取电路分别读取该感光区域在不同曝光子期间所采集的数据，可选地，所述读取所述感光区域的曝光期间的至少二个曝光子期间各自采集的数据，包括：响应于各曝光子期间届满，分别读取所述感光区域在相应的曝光子期间采集的数据；该方案提高了数据读取控制的方便性。再例如，在进行读取控制期间，可通过为感光区域设置数据备份缓存器等，如对感光区域在不同曝光子期间所采集的数据进行备份缓存，使得该感光子区域在不同曝光子期间分别采集的数据缓存到何时的读取时间再进行相应数据的读取，由此提高数据读取控制的灵活性和方便性。
对不同感光区域进行的起始曝光差异控制以及对某感光区域内的HDR采集方案可同时使用，以提高图像采集质量。例如，如图2a、图2c和图2d所示，在感光阵列的总采集时间T3内并行完成感光区域A1、A2和A3的采集(其中，感光区域A1的起始曝光时间晚于感光区域A2的起始曝光时间、感光区域A2的起始曝光时间晚于感光区域A3的起始曝光时间)，并在某感光区域各自的曝光期间内进行多次读取该感光区域不同曝光子期间所采集的数据(单次曝光期间的多次读取可在同一曝光期间获取该感光区域不同曝光程度的多组数据)。在数据读取方面，可采用灵活的读取策略解决不同组曝光数据的读取以避免冲突，例如，T1t至T2t期间，满足感光区域A1在曝光期间T1所采集的数据(1)的读取触发条件，也满足感光区域A3在曝光子期间T30-T1t所采集的数据(2)读取触发条件；该情形下，如果采用共用读取电路的形式进行数据读取，则可根据控制策略分时错开数据(1)和数据(2)的读取，以避免不同组数据读取可能发生的冲突，所述控制策略可包括但不限于行序号先后顺序(如在T1t至T2t期间，先读取数据(1)，之后再读取数据(2)等)、感光区域优先级(如先读取HDR采集优先级较高的数据(2)，之后再读取数据(1)等)等等，本申请对此并不限制。
本领域技术人员可以理解，在本申请具体实施方式的上述任一方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请具体实施方式的实施过程构成任何限定。
图4为本申请实施例提供的一种图像采集控制装置的逻辑框图。如图4所示，本申请实施例提供的图像采集控制装置包括：一曝光期间配置模块41、一起始曝光时间确定模块42和一曝光控制模块43。
曝光期间配置模块41用于为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间。
起始曝光时间确定模块42用于确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成。
曝光控制模块43用于根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
本申请实施例提供的方案通过为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间，并为不同的曝光期间确定差异化起始曝光时间(较长曝光期间较早开始曝光，较短曝光期间较晚开始曝光)，之后并行控制各感光区域陆续开始曝光，使得感光阵列的图像采集在各曝光期间中的最长曝光期间内完成，提高曝光效率，且有利于减小不同感光区域所采集到的子图像中相同的相对运动对象的不同局部的平均中心的偏移程度，在动态场景(如感光阵列和拍摄对象之间存在相对运动等场景)下，提高基于各子图像合成HDR图像所需的运算复杂度，减少合成的HDR图像的运动模糊，提高HDR图像的质量。
所述图像采集控制装置通过执行所述图像采集控制方法进行图像采集控制。所述图像采集控制装置的设备表现形式不受限制。例如，所述图像采集控制装置可为某一独立的部件(所述独立的部件可为但不限于一数据处理模组或控制电路)，该部件通过控制感光阵列进行图像采集。或者，又例如，所述图像采集控制装置可作为某一模组或控制电路集成在包括感光阵列的图像采集设备的一部分，以实现对所述感光阵列的图像采集控制，等等。所述图像采集控制装置通过向感光阵列输出控制信号等方式，对所述感光单元进行如信号重置、和/或信号输出等控制。
可选地，如图5所示，所述起始曝光时间确定模块42包括：一起始曝光时间确定子模块421。起始曝光时间确定子模块421用于对齐各曝光期间的中点以确定各感光区域相对参考时间的起始曝光时间。采用该方案确定的曝光参数进行相应感光区域的曝光控制，可尽可能减小各曝光区域分别采集到的子图像的平均中心的偏移，从而简化基于各子图像进行后续对象对齐等合成处理的运算复杂度，提高所合成的HDR图像的质量。可选地，所述参考时间为所述最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间。该方案以最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间为参考时间来确定其他曝光期间的起始曝光时间，便于控制。
可选地，所述曝光期间配置模块41包括：一感光区域确定子模块411和一曝光期间确定子模块412。感光区域确定子模块411用于将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域；曝光期间确定子模块412用于根据所述至少二个感光区域对应的光学参数分布，为所述至少二个感光区域配置不同的曝光期间。该方案根据感光区域的光学参数分布配置相应的曝光期间，可使得配置的曝光期间和感光区域的光学参数分布适配，在曝光效率和子图像采集质量二者之间进行了有效的权衡。进一步可选地，所述感光区域确定子模块411包括：一感光区域确定单元4111，感光区域确定单元4111用于根据场景的采样图像的光学参数分布，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域。该方案结合场景的拍摄采样情况确定感光区域的划分，在基于划分的感光区域进行差异性曝光控制，由此提高了图像采集的质量。
可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一行感光单元。所述感光阵列可为支持逐行驱动的感光阵列，如所述感光阵列可为卷帘式图像传感器中的感光阵列，或者，所述感光阵列可为支持以行为单位进行驱动控制的数字图像传感器，等等，应用广泛。
可选地，所述至少二个感光区域中每个感光区域包括至少一个感光单元。采用该方案进行感光区域的精细划分和差异化的曝光控制，由此提高图像采集质量。
可选地，所述装置还包括：一读取模块44，读取模块44用于读取所述各感光区域在相应的曝光期间所采集的数据。本申请实施例对数据读取的具体方式不作限制，实现方式非常灵活。
可选地，所述装置还包括：一第一图像生成模块45，第一图像生成模块45用于根据所述各感光区域采集的数据生成一图像。生成的图像为HDR图像，HDR图像的生成方式非常灵活，本申请实施例对此并不限制。
进一步可选地，如图6所示，所述读取模块44可包括：一第一读取电路441，第一读取电路441用于在曝光期间较短的感光区域的曝光完成至曝光期间较长的感光区域的曝光完成期间，读取所述曝光期间较短的感光区域在其曝光期间采集的数据，以及响应于所述曝光期间较短的感光区域的数据读取完成且曝光期间较长的感光区域的曝光完成，读取所述曝光期间较长的感光区域在其曝光期间采集的数据。所述第一读取电路441可包括但不限于A/D转换器和/或缓存器。如此数据读取控制，可共用读取电路，降低成本，且避免不同感光区域数据读取的冲突。
可选地，所述读取模块44可包括：多个第二读取电路442，每个所述第二读取电路442用于响应于一所述感光区域的曝光完成，读取所述感光区域在相应的曝光期间采集的数据。该方案中，不同感光区域可分别对应不同的读取电路，通过多个读取电路分别读取相应感光区域所采集的数据，提高了数据读取控制的方便性。
可选地，所述读取模块44可包括：一第三读取电路443，第三读取电路443用于读取一感光区域的曝光期间的至少二个曝光子期间各自采集的数据，其中，所述至少二个曝光子期间至少包括第一曝光子期间和第二曝光子期间，所述第二曝光子期间包括所述第一曝光子期间且长于所述第一曝光子期间。该方案可在不增加曝光时长的基础上进一步提高图像采集质量。
进一步可选地，所述第三读取电路443包括：一第一读取子电路4431，第一读取子电路4431用于在所述第一曝光子期间届满且所述第二曝光子期间未届满的期间，读取所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据，以及响应于所述感光区域在所述第一曝光子期间采集的数据读取完成且所述第二曝光子期间届满，读取所述感光区域在所述第二曝光子期间采集的数据。如此数据读取控制，可共用读取电路，降低成本，且避免感光区域曝光期间内多次进行数据读取的冲突。
可选地，所述第三读取电路443包括：多个第二读取子电路4432，每个所述第二读取子电路4432用于响应于一曝光子期间届满，读取所述感光区域在相应的曝光子期间采集的数据。如此数据读取控制，可共用读取电路，降低成本，且避免感光区域曝光期间内多次进行数据读取的冲突，提高了数据读取控制的方便性。
可选地，所述装置还包括：一第二图像生成模块46，第二图像生成模块46用于根据所述感光区域在各曝光子期间采集的数据生成一子图像、并根据所述子图像和其他感光区域采集的数据生成一图像。该方案根据该感光区域在各曝光子期间采集的数据生成一子图像，再将该感光区域的子图像与感光阵列中其他感光区域的子图像合成，以生成感光阵列对应的一幅HDR图像，由此在不增加曝光时长的基础上进一步提高图像采集质量。
图7为本申请实施例提供的图像采集设备的结构示意图，本申请具体实施例并不对图像采集设备700的具体实现方式做限定。如图7所示，图像采集设备700可以包括：
处理器(Processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(Memory)730、通信总线740以及数字图像传感器750。其中：
处理器710、通信接口720、以及存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。
通信接口720，用于与数字图像传感器750等通信。
处理器710，用于执行程序732，具体可以执行上述任一方法实施例中的相关步骤；
数字图像传感器750包括像素单元阵列，所述像素单元阵列中至少部分单元设有或连接有模拟数字转换器，用于将本像素单元所采集到的光信号转换成电信号后进行传输，和/或，在数字域与其他像素单元进行通信，例如，与其他像素单元在数字域进行信号传输，等等。
例如，程序732可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
处理器710可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器730，用于存放程序732。存储器730可能包含随机存取存储器(RandomAccess Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
例如，在一种可选的实现方式中，处理器710通过执行程序732可执行以下步骤：为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
在其他可选的实现方式中，处理器710通过执行程序732还可执行上述其他任一实施例提及的步骤，在此不再赘述。
程序732中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步骤、模块、子模块、单元中对应的描述，在此不再赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
在本申请上述各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述；有关装置、设备或系统实施例的实施原理或过程或效果或其他细节的相关描述，可参见方法实施例中相关描述的记载，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请的装置、方法、系统等实施例中，显然，各部件(系统、子系统、模块、子模块、单元、子单元等)或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。同时，在上面对本申请具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请的范畴，本申请的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种图像采集控制方法，其特征在于，包括：
为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；
确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；
根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各感光区域的起始曝光时间，包括：
对齐各曝光期间的中点以确定各感光区域相对参考时间的起始曝光时间。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参考时间为所述最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间，包括：
将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域；
根据所述至少二个感光区域对应的光学参数分布，为所述至少二个感光区域配置不同的曝光期间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域，包括：
根据场景的采样图像的光学参数分布，将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域。
6.一种图像采集控制装置，其特征在于，包括：
一曝光期间配置模块，用于为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；
一起始曝光时间确定模块，用于确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；
一曝光控制模块，用于根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述起始曝光时间确定模块包括：
一起始曝光时间确定子模块，用于对齐各曝光期间的中点以确定各感光区域相对参考时间的起始曝光时间。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述参考时间为所述最长曝光期间对应的感光区域的起始曝光时间。
9.根据权利要求6-8任一所述的装置，其特征在于，所述曝光期间配置模块包括：
一感光区域确定子模块，用于将所述感光阵列分为所述至少二个感光区域；
一曝光期间确定子模块，用于根据所述至少二个感光区域对应的光学参数分布，为所述至少二个感光区域配置不同的曝光期间。
10.一种图像采集设备，其特征在于，包括：
一数字图像传感器、一处理器、一通信接口、一存储器以及一通信总线；所述处理器、所述通信接口、所述存储器以及所述图像传感器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一指令；所述指令使所述处理器执行以下操作：
为感光阵列的至少二个感光区域配置不同的曝光期间；
确定各感光区域的起始曝光时间，其中，曝光期间较长的感光区域的起始曝光时间早于曝光期间较短的感光区域的起始曝光时间、且各感光区域的曝光在各曝光期间中的最长曝光期间内完成；
根据确定的各曝光期间及其起始曝光时间控制相应的感光区域曝光。
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