CN111314622A - 一种多种场景下图像亮度自适应调节方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于图像处理技术领域,具体公开了一种多种场景下图像亮度自适应调节方法、装置及系统,方法包括:调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值;根据AE目标亮度值设定摄像机的最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax;获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数;根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,若是,根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求,若是,调节AE目标亮度值,对画面的亮度进行二次调节。本发明多种场景下图像亮度自适应调节方法、装置及系统,能够使摄像机在背光场景、高亮场景或者相对均匀的正常光照场景下均能够达到合适的画面亮度,动态调试AE目标亮度值,达到强光抑制的效果以及暗部亮度增强的效果。

Description

一种多种场景下图像亮度自适应调节方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,尤其涉及一种多种场景下图像亮度自适应调节方法、装置及系统。
背景技术
目前对于使用不具有WDR模式的sensor的摄像机,光线均匀的场景下调试合适的亮度后,将设备使用在背光场景下画面亮度明显偏低,画面大部分较暗无法达到合适的亮度,这种调试方式只能满足一种场景中的图像亮度。另一种常用的调试方式是采用对比度较低的gamma动态调试。
对于上述的第一种方式会导致背光场景明显偏暗或者相对均匀亮度场景的亮度过曝;第二种方法会是的均匀场景下对比度明显偏度并且背光场景下暗部区域亮度非线性拉升过大导致有明显噪声。所以设计一种能够适应多场景下的图像亮度调节技术是现阶段亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的主要目的是提供一种多种场景下图像亮度自适应调节方法、装置及系统。
本发明采用的一个技术方案为:
一种多种场景下图像亮度自适应调节方法,方法包括:
调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值;
根据AE目标亮度值设定摄像机的最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax;
获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数;
根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,若是,
根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求,若是,
调节AE目标亮度值,对画面的亮度进行二次调节。
进一步的,自动曝光参数包括曝光时间、曝光增益、曝光量、曝光直方图。
进一步的,根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,包括:
根据曝光直方图统计低于亮度设定值A的像素数N;
计算低于亮度设定值A的像素数N与整个画面的比值;
判断比值是否大于比值设定值;若是,
则输出画面的亮度稳定。
进一步的,根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求,包括:
判断曝光时间、曝光增益、曝光量是否均小于设定值;若是,
则输出画面的亮度未达到成像要求。
进一步的,调节AE目标亮度值,包括:
判断低于亮度设定值A的像素数N与像素阈值Nmax和像素阈值Nmin的关系;当N<Nmin时,
AE目标亮度值为最小目标亮度Cmin;当Nmin≤N≤Nmax时,
采用线性差值计算AE目标亮度值,连续调节AE目标亮度值;当N>Nmax时,
AE目标亮度值为最大目标亮度Cmax。
进一步的,连续判断画面的亮度是否稳定以及画面的亮度是否未达到成像要求,并在连续五次满足上述条件下调节AE目标亮度值。
为实现上述目的,本发明采用的另一个技术方案为:
一种多种场景下图像亮度自适应调节装置,装置包括自动曝光参数获取模块、亮度判断模块及画面亮度调节模块,其中:
自动曝光参数获取模块,与亮度判断模块连接,用于获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数;
亮度判断模块,与自动曝光参数获取模块和画面亮度调节模块连接,用于根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,以及,在画面的亮度稳定时根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求;
画面亮度调节模块,与亮度判断模块连接,用于调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值,以及,调节摄像机在拍摄环境下的画面的AE目标亮度值,对画面的亮度进行二次调节。
进一步的,装置还包括:
亮度阈值设定模块,亮度阈值设定模块与画面亮度调节模块连接,用于设定最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax,令画面亮度调节模块调节的AE目标亮度值在最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax之间。
为实现上述目的,本发明采用的另一个技术方案为:
一种多种场景下图像亮度自适应调节装置,包括处理器以及存储器,
存储器,存储有计算机指令;
处理器,配置为执行计算机指令以实现上述的方法。
为实现上述目的,本发明采用的另一个技术方案为:
一种多种场景下图像亮度自适应调节系统,包括上述装置,还包括摄像机,装置与摄像机通讯连接。
本发明的多种场景下图像亮度自适应调节方法、装置及系统,能够使摄像机在背光场景、高亮场景或者相对均匀的正常光照场景下均能够达到合适的画面亮度,动态调试AE目标亮度值,达到强光抑制的效果以及暗部亮度增强的效果。
附图说明
图1为本发明实施例的多种场景下图像亮度自适应调节方法的步骤流程图;
图2为本发明另一实施例的多种场景下图像亮度自适应调节方法方法的步骤流程图;
图3为本发明又一实施例的多种场景下图像亮度自适应调节方法方法的步骤流程图;
图4为本发明再一实施例的多种场景下图像亮度自适应调节方法方法的步骤流程图;
图5为本发明实施例的多种场景下图像亮度自适应调节方法的模块组成图;
图6为本发明另一实施例的多种场景下图像亮度自适应调节方法的模块组成图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种多种场景下图像亮度自适应调节方法,如图1所示,为本发明实施例的步骤流程图,该方法包括以下步骤:
步骤S101:调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值。
本发明实施例中将摄像机的拍摄环境划分为两种,第一种为正常环境,即环境亮度相对均匀的普通环境,第二种为特殊环境,即背光场景或者室外高亮等光照特殊的环境。本步骤在正常环境下调试出合适的摄像机画面的亮度,以确定合适的AE目标亮度值例如,某一平台isp的曝光目标亮度设置为56刚好能使得画面亮度合适(75以上的画面亮度不过曝且不暗,不同平台需要根据实际画面亮度设置合适的某标亮度)。本实施例“合适”的含义是对于本领域技术人员来说符合摄像机拍摄要求的条件,属于行业经验,所以本实施例并不做具体的限定。
步骤S102:根据AE目标亮度值设定摄像机的最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax。
例如在强光的环境下,略微将目标亮度降低到42左右时能够使整体画面不过曝,因此可以将42作为Cmin;在背光场景下将目标亮度提升到80左右能够使得大部分画面看清楚,可以将80作为Cmax。不同平台的目标亮度可以根据实际场景设定。
以步骤S101所确定的AE目标亮度值,设定出该摄像机的目标亮度调节范围,包括最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax两个数值。
步骤S103:获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数。
当摄像机位于拍摄环境下,该拍摄环境可以是正常环境,也可以是特殊环境,获取摄像机在该拍摄环境下的自动曝光参数。本实施例的自动曝光参数至少应当包括曝光时间、曝光增益、曝光量、曝光直方图等。
步骤S104:根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,若是,则执行步骤S105。若否,则再次执行步骤S104。
具体的,如图2所示,本发明实施例的步骤S104中,根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,具体包括:
步骤S1041:根据曝光直方图统计低于亮度设定值A的像素数N。
例如200万像素的设备(数据位12bit),将像素亮度划分为256段,亮度A设置为256,假设统计低于亮度256的像素数为459039。
亮度设定值A的取值由本领域技术人员自行设定,不同型号的摄像机各有不同。
步骤S1042:计算低于亮度设定值A的像素数N与整个画面的比值。
假设此比值范围在0.5-0.8左右,范围可以根据多次测量经验值所得,可以根据实际场景进行调整。
计算低于亮度设定值A的像素数为N占整个画面的全部的像素数的比值。
步骤S1043:判断比值是否小于比值设定值,若是,则执行步骤S1044。
本实施例中的比值设定值取自本领域技术人员的经验值,本实施例此处不做限定。当步骤S1043的判断结果为比值小于比值设定值,则说明画面的亮度稳定,若比值大于比值设定值,则说明画面的亮度不稳定,继续执行步骤S1041重新进行画面亮度稳定情况的判断。
步骤S1044:输出画面的亮度稳定。
当确定画面的亮度稳定后,执行步骤S105。
步骤S105:根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求,若是,则执行步骤S106,若否,则本方法步骤结束。
当确定画面的亮度稳定后,再判断画面的亮度是否达到成像要求。如图3所示,对于此步骤的判断具体由以下步骤实现:
步骤S1051:判断曝光时间、曝光增益、曝光量是否均小于设定值,若是,则执行步骤S1052。
例如曝光时间小于40ms(25帧),增益小于1.5倍,或者曝光量小于此二者乘积。此值是保证较亮环境下调试不会引起其他问题,比如噪声,根据sensor性能不同和实际场景可自己设定。
判断自动曝光参数中的曝光时间、曝光增益、曝光量的值是否小于设定值,如果均小于设定值,则说明画面的亮度还可以继续调整,则执行步骤S1052。
如果曝光时间、波光增益,或者曝光量的值,其中有一个值大于设定值,则执行步骤S107。
对于本步骤中的设定值,也通过本领域技术人员的经验进行设定,例如曝光时间小于40ms(25帧),增益小于1.5倍,或者曝光量小于此二者乘积。此值是保证较亮环境下调试不会引起其他问题,比如噪声,根据sensor性能不同和实际场景可自己设定,本实施例不做具体的限定。
步骤S1052:输出画面的亮度未达到成像要求。
当判断的结果是画面的亮度稳定,且画面亮度未达到成像要求,则执行步骤S106。
步骤S106:调节AE目标亮度值,对画面的亮度进行二次调节。
步骤S107:结束。
画面亮度稳定且画面亮度未达到成像要求,说明摄像机当前无法拍摄出符合要求的正常的图像,所以,调节AE目标亮度值对画面的亮度进行二次调节,以达到图像想要的亮度。本实施例调节合适的AE目标亮度值使自动曝光重新作用于摄像机,再次调节图像的整体亮度,使得图像整体的亮度达到要求。
本发明实施例的多种场景下图像亮度自适应调节方法,能够使摄像机在背光场景、高亮场景或者相对均匀的正常光照场景下均能够达到合适的画面亮度,动态调试AE目标亮度值,达到强光抑制的效果以及暗部亮度增强的效果。
具体的,如图4所示,为本发明另一实施例的步骤流程图,本发明实施例在上述实施例的基础上,步骤S106中调节AE目标亮度值,具体包括:
步骤S1061:判断低于亮度设定值A的像素数N与像素阈值Nmax和像素阈值Nmin的关系;当N<Nmin时,执行步骤S1062,当Nmin≤N≤Nmax时,执行步骤S1063;当N>Nmax时,执行步骤S1064。
例如,假设将统计到的总像素设置为100万,将Nmax设置为70万,Nmin设置为45万。
步骤S1062:AE目标亮度值为最小目标亮度Cmin。
步骤S1063:采用线性差值计算AE目标亮度值,连续调节AE目标亮度值。
步骤S1064:AE目标亮度值为最大目标亮度Cmax。
本实施例中对于像素阈值Nmax、像素阈值Nmin的设定由本领域技术人员依靠经验设定,本实施例不做具体的限定。
具体的,本发明实施例连续判断画面的亮度是否稳定以及画面的亮度是否未达到成像要求,并在连续五次满足上述条件下调节AE目标亮度值。本实施例设定“五次”的目的在于防止因环境亮度瞬间频繁变化导致图像亮度震荡,实际操作时五次的运行时间较为合适,也可以根据实际运行情况微调。
如图5所示,本发明实施例还提供一种多种场景下图像亮度自适应调节装置100,该装置100包括自动曝光参数获取模块101、亮度判断模块102及画面亮度调节模块103,其中:
自动曝光参数获取模块101,与亮度判断模块102连接,用于获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数。
亮度判断模块102,与自动曝光参数获取模块101和画面亮度调节模块103连接,用于根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,以及,在画面的亮度稳定时根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求。
画面亮度调节模块103,与亮度判断模块连接102,用于调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值,以及,调节摄像机在拍摄环境下的画面的AE目标亮度值,对画面的亮度进行二次调节。
本发明实施例的多种场景下图像亮度自适应调节装置,能够使摄像机在背光场景、高亮场景或者相对均匀的正常光照场景下均能够达到合适的画面亮度,动态调试AE目标亮度值,达到强光抑制的效果以及暗部亮度增强的效果。
具体的,如图5所示,本发明实施例的装置100还包括:
亮度阈值设定模块104,亮度阈值设定模块104与画面亮度调节模块103连接,用于设定最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax,令画面亮度调节模块调节的AE目标亮度值在最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax之间。
如图6所示,本发明实施例还提供一种多种场景下图像亮度自适应调节装置200,包括存储器201以及处理器202,存储器201,存储有计算机指令;处理器202,配置为执行计算机指令以实现上述图像亮度自适应调节方法。
该方法的步骤可参照图1至图4,具体为:
步骤S101:调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值。
步骤S102:根据AE目标亮度值设定摄像机的最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax。
步骤S103:获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数。
步骤S104:根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,若是,则执行步骤S105。若否,则再次执行步骤S104。
具体的,步骤S104包括:
步骤S1041:根据曝光直方图统计低于亮度设定值A的像素数N。
步骤S1042:计算低于亮度设定值A的像素数N与整个画面的比值。
步骤S1043:判断比值是否大于比值设定值,若是,则执行步骤S1044。
步骤S1044:输出画面的亮度稳定。
步骤S105:根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求,若是,则执行步骤S106,若否,则本方法步骤结束。
具体的,步骤S105包括:
步骤S1051:判断曝光时间、曝光增益、曝光量是否均小于设定值,若是,则执行步骤S1052。
步骤S1052:输出画面的亮度未达到成像要求。
步骤S106:调节AE目标亮度值,对画面的亮度进行二次调节。
具体的,步骤S106包括:
步骤S1061:判断低于亮度设定值A的像素数N与像素阈值Nmax和像素阈值Nmin的关系;当N<Nmin时,执行步骤S1062,当Nmin≤N≤Nmax时,执行步骤S1063;当N>Nmax时,执行步骤S1064。
步骤S1062:AE目标亮度值为最小目标亮度Cmin。
步骤S1063:采用线性差值计算AE目标亮度值,连续调节AE目标亮度值。
步骤S1064:AE目标亮度值为最大目标亮度Cmax。
步骤S107:结束。
对于各个步骤的执行说明,可直接参考前述方法的实施例,此处不做赘述。
本发明的存储器201可为导体或固体存储器、磁带、可移动计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘等等,本领域技术人员按需自行选用。
本发明实施例还提供一种多种场景下图像亮度自适应调节系统,系统包括上述实施例的装置100,还包括摄像机300,其中装置100与摄像机300通讯连接,以实现对摄像机300的亮度调节。装置100具体调节的步骤可参照图1至图4中,具体如下:
步骤S101:调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值。
步骤S102:根据AE目标亮度值设定摄像机的最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax。
步骤S103:获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数。
步骤S104:根据自动曝光参数判断画面的亮度是否稳定,若是,则执行步骤S105。若否,则再次执行步骤S104。
具体的,步骤S104包括:
步骤S1041:根据曝光直方图统计低于亮度设定值A的像素数N。
步骤S1042:计算低于亮度设定值A的像素数N与整个画面的比值。
步骤S1043:判断比值是否大于比值设定值,若是,则执行步骤S1044。
步骤S1044:输出画面的亮度稳定。
步骤S105:根据自动曝光参数判断画面的亮度是否未达到成像要求,若是,则执行步骤S106,若否,则本方法步骤结束。
具体的,步骤S105包括:
步骤S1051:判断曝光时间、曝光增益、曝光量是否均小于设定值,若是,则执行步骤S1052。
步骤S1052:输出画面的亮度未达到成像要求。
步骤S106:调节AE目标亮度值,对画面的亮度进行二次调节。
具体的,步骤S106包括:
步骤S1061:判断低于亮度设定值A的像素数N与像素阈值Nmax和像素阈值Nmin的关系;当N<Nmin时,执行步骤S1062,当Nmin≤N≤Nmax时,执行步骤S1063;当N>Nmax时,执行步骤S1064。
步骤S1062:AE目标亮度值为最小目标亮度Cmin。
步骤S1063:采用线性差值计算AE目标亮度值,连续调节AE目标亮度值。
步骤S1064:AE目标亮度值为最大目标亮度Cmax。
步骤S107:结束。
本发明实施例的多种场景下图像亮度自适应调节系统,能够使摄像机在背光场景、高亮场景或者相对均匀的正常光照场景下均能够达到合适的画面亮度,动态调试AE目标亮度值,达到强光抑制的效果以及暗部亮度增强的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多种场景下图像亮度自适应调节方法,其特征在于,所述方法包括:
调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值;
根据所述AE目标亮度值设定摄像机的最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax;
获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数;
根据所述自动曝光参数判断所述画面的亮度是否稳定,若是,
根据所述自动曝光参数判断所述画面的亮度是否未达到成像要求,若是,
调节所述AE目标亮度值,对所述画面的亮度进行二次调节。
2.如权利要求1所述的多种场景下图像亮度自适应调节方法,其特征在于,所述自动曝光参数包括曝光时间、曝光增益、曝光量、曝光直方图。
3.如权利要求2所述的多种场景下图像亮度自适应调节方法,其特征在于,根据所述自动曝光参数判断所述画面的亮度是否稳定,包括:
根据所述曝光直方图统计低于亮度设定值A的像素数N;
计算低于亮度设定值A的像素数N与整个画面的比值;
判断所述比值是否大于比值设定值;若是,
则输出所述画面的亮度稳定。
4.如权利要求3所述的多种场景下图像亮度自适应调节方法,其特征在于,根据所述自动曝光参数判断所述画面的亮度是否未达到成像要求,包括:
判断所述曝光时间、曝光增益、曝光量是否均小于设定值;若是,
则输出所述画面的亮度未达到成像要求。
5.如权利要求4所述的多种场景下图像亮度自适应调节方法,其特征在于,调节所述AE目标亮度值,包括:
判断低于亮度设定值A的像素数N与像素阈值Nmax和像素阈值Nmin的关系;当N<Nmin时,
所述AE目标亮度值为所述最小目标亮度Cmin;当Nmin≤N≤Nmax时,
采用线性差值计算所述AE目标亮度值,连续调节所述AE目标亮度值;当N>Nmax时,
所述AE目标亮度值为所述最大目标亮度Cmax。
6.如权利要求1-5任一项所述的多种场景下图像亮度自适应调节方法,其特征在于,连续判断所述画面的亮度是否稳定以及所述画面的亮度是否未达到成像要求,并在连续五次满足上述条件下调节所述AE目标亮度值。
7.一种多种场景下图像亮度自适应调节装置,其特征在于,所述装置包括自动曝光参数获取模块、亮度判断模块及画面亮度调节模块,其中:
所述自动曝光参数获取模块,与所述亮度判断模块连接,用于获取摄像机在拍摄环境下的自动曝光参数;
所述亮度判断模块,与所述自动曝光参数获取模块和所述画面亮度调节模块连接,用于根据所述自动曝光参数判断所述画面的亮度是否稳定,以及,在画面的亮度稳定时根据所述自动曝光参数判断所述画面的亮度是否未达到成像要求;
所述画面亮度调节模块,与所述亮度判断模块连接,用于调试摄像机在正常环境下的画面的亮度,并确定AE目标亮度值,以及,调节摄像机在拍摄环境下的画面的AE目标亮度值,对所述画面的亮度进行二次调节。
8.如权利要求7所述的多种场景下图像亮度自适应调节方法,其特征在于,所述装置还包括:
亮度阈值设定模块,所述亮度阈值设定模块与所述画面亮度调节模块连接,用于设定最小目标亮度Cmin与最大目标亮度Cmax,令所述画面亮度调节模块调节的AE目标亮度值在所述最小目标亮度Cmin与所述最大目标亮度Cmax之间。
9.一种多种场景下图像亮度自适应调节装置,包括处理器以及存储器,其特征在于,
所述存储器,存储有计算机指令;
所述处理器,配置为执行所述计算机指令以实现权利要求1至6任一项所述的方法。
10.一种多种场景下图像亮度自适应调节系统,其特征在于,所述系统包括权利要求7-8任一项所述的装置,还包括摄像机,其中:
所述装置与所述摄像机通讯连接。
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