CN111343387A - 一种摄像设备的自动曝光方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种摄像设备的自动曝光方法及装置，获取采集的图像中各图像块的亮度信息、摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息，根据各图像块的亮度信息，确定出图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，根据目标亮度信息、当前亮度信息及当前曝光时间，计算摄像设备的目标曝光时间，调整当前曝光时间为目标曝光时间。基于图像中各图像块的亮度信息，可以实时地确定出图像中的曝光信息提供区域的当前亮度信息，曝光信息提供区域是图像的视野范围内的区域，经过计算，可以自适应地调整摄像设备的曝光时间，使得曝光时间能够保证在曝光信息提供区域的当前亮度下摄像设备的曝光效果，从而提升了摄像设备的成像效果。

Description

一种摄像设备的自动曝光方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种摄像设备的自动曝光方法及装置。

背景技术

内窥镜等特殊应用领域的摄像设备与普通的摄像设备不同，由于关注的是固定区域范围内的目标，通常采用固定视野范围的镜头，只有中间视野范围内的区域成像，而视野范围以外的区域被遮挡。

当前，这些摄像设备的镜头焦距通常是固定不变的，因此，成像的视野范围区域也是固定不变的。如果将镜头替换为可变焦的镜头，镜头焦距发生变化，或者更换另一个不同焦距的定焦镜头，成像的视野范围区域会随之发生变化。然而，摄像设备的曝光参数并不会随着视野范围区域的变化而自动调整，当视野范围区域变大时，固定的曝光参数会遗漏对扩大的成像区域部分的曝光，而当视野范围区域变小时，固定的曝光参数会对非成像区域部分也进行曝光。

曝光参数无法自动调整，导致摄像设备采集图像时的曝光效果较差，直接影响了摄像设备的成像效果。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种摄像设备的自动曝光方法及装置，以提高摄像设备的成像效果。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种摄像设备的自动曝光方法，所述方法包括：

获取采集的图像中各图像块的亮度信息、所述摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息；

根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，所述曝光信息提供区域包含于所述图像的视野范围内；

根据所述目标亮度信息、所述当前亮度信息及所述当前曝光时间，计算所述摄像设备的目标曝光时间；

调整所述当前曝光时间为所述目标曝光时间。

可选的，所述根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，包括：

将所述图像中亮度信息不为0的图像块，确定为视野范围内部图像块；

确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；

根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息。

可选的，所述根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，包括：

判断第一图像块的邻域内是否包含亮度信息为0的图像块，所述第一图像块为所述图像中亮度信息不为0的任一图像块；

若不包含，则确定所述第一图像块为视野范围内部图像块；

确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；

根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息。

可选的，所述确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域，包括：

获取预设的子区域数目或者用户输入的子区域数目、所述图像的图像块列数及所述图像中每一行的视野范围内部图像块的数目；

根据所述子区域数目、所述图像块列数及所述每一行的视野范围内部图像块的数目，计算各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息；

根据各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息，确定各子区域的视野范围区域；

根据各子区域的视野范围区域，确定曝光信息提供区域。

可选的，所述根据各子区域的视野范围区域，确定曝光信息提供区域，包括：

确定所述各子区域中指定子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；

或者，

确定所述各子区域中多个子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

可选的，所述当前亮度信息包括所述曝光信息提供区域的加权亮度信息；

当所述曝光信息提供区域包含多个子区域时，所述根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，包括：

统计所述曝光信息提供区域中各子区域的亮度和，其中，针对第一子区域，所述第一子区域的亮度和为所述第一子区域中各图像块的亮度信息的总和，所述第一子区域为所述各子区域中的任一子区域；

根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息，其中，所述第一子区域对应的补集区域为所述第一子区域所包含的相邻子区域在所述第一子区域中的补集所组成的区域；

根据各子区域对应的补集区域的亮度信息及针对各子区域预先分配的权重，计算所述曝光信息提供区域的加权亮度信息，其中，针对各子区域预先分配的权重与各子区域的面积成反比，且所有权重之和等于1。

第二方面，本发明实施例提供了一种摄像设备的自动曝光装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取采集的图像中各图像块的亮度信息、所述摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息；

确定模块，用于根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，所述曝光信息提供区域包含于所述图像的视野范围内；

计算模块，用于根据所述目标亮度信息、所述当前亮度信息及所述当前曝光时间，计算所述摄像设备的目标曝光时间；

调整模块，用于调整所述当前曝光时间为所述目标曝光时间。

可选的，所述确定模块，具体用于：

将所述图像中亮度信息不为0的图像块，确定为视野范围内部图像块；确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息；

或者，

判断第一图像块的邻域内是否包含亮度信息为0的图像块，所述第一图像块为所述图像中亮度信息不为0的任一图像块；若不包含，则确定所述第一图像块为视野范围内部图像块；确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息。

可选的，所述确定模块在用于确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域时，具体用于：

获取预设的子区域数目或者用户输入的子区域数目、所述图像的图像块列数及所述图像中每一行的视野范围内部图像块的数目；

根据所述子区域数目、所述图像块列数及所述每一行的视野范围内部图像块的数目，计算各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息；

根据各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息，确定各子区域的视野范围区域；

确定所述各子区域中指定子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；或者，确定所述各子区域中多个子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

可选的，所述当前亮度信息包括所述曝光信息提供区域的加权亮度信息；

所述确定模块，具体用于：

当所述曝光信息提供区域包含多个子区域时，统计所述曝光信息提供区域中各子区域的亮度和，其中，针对第一子区域，所述第一子区域的亮度和为所述第一子区域中各图像块的亮度信息的总和，所述第一子区域为所述各子区域中的任一子区域；

根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息，其中，所述第一子区域对应的补集区域为所述第一子区域所包含的相邻子区域在所述第一子区域中的补集所组成的区域；

根据各子区域对应的补集区域的亮度信息及针对各子区域预先分配的权重，计算所述曝光信息提供区域的加权亮度信息，其中，针对各子区域预先分配的权重与各子区域的面积成反比，且所有权重之和等于1。

第三方面，本发明实施例提供了一种摄像设备，包括内窥镜头、光学传感器、处理器及存储器，其中，

所述内窥镜头，用于采集图像；

所述光学传感器，用于对所述图像进行曝光；

所述存储器，用于存放计算机程序；

所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现本发明实施例第一方面所述的方法步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面所述的方法步骤。

本发明实施例提供的一种摄像设备的自动曝光方法及装置，通过获取采集的图像中各图像块的亮度信息、摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息，根据各图像块的亮度信息，确定出图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，根据目标亮度信息、当前亮度信息及当前曝光时间，计算摄像设备的目标曝光时间，调整当前曝光时间为目标曝光时间。基于摄像设备采集的图像中各图像块的亮度信息，可以实时地确定出图像中的曝光信息提供区域的当前亮度信息，曝光信息提供区域是图像的视野范围内的区域，经过计算，可以自适应地调整摄像设备的曝光时间，使得曝光时间能够保证在曝光信息提供区域的当前亮度下摄像设备的曝光效果，从而提升了摄像设备的成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的摄像设备的自动曝光方法的流程示意图；

图2为摄像设备变焦后采集的图像；

图3为本发明一实施例的确定曝光信息提供区域的流程示意图；

图4为本发明另一实施例的确定曝光信息提供区域的流程示意图；

图5为内窥镜视野变大时采集的图像；

图6为内窥镜视野变小时采集的图像；

图7为本发明实施例的曝光模式对应的自动曝光流程图；

图8为本发明实施例的摄像设备的自动曝光装置的结构示意图；

图9为本发明实施例的摄像设备的结构示意图。

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做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。

为了提高摄像设备的成像效果，本发明实施例提供了一种摄像设备的自动曝光方法、装置、摄像设备及机器可读存储介质。

本发明实施例中的术语解释如下：

自动曝光：是通过控制进入镜头的曝光量，从而使得图像亮度稳定在目标亮度附近，实现图像亮度最优化的过程。一个摄像设备采集图像的亮度由场景光强、光圈大小、曝光时间及信号增益决定。在自然情况下，场景光强由自然光决定，无法控制；信号增益会增大噪声，通常采取默认值；因此自动曝光算法可通过控制光圈大小及曝光时间来控制进入镜头的曝光量，从而调整图像亮度使其逼近目标亮度。而在内窥镜等特殊应用场景下，光圈往往是固定的，因为通常需要外接光源进行补光，因此可调亮度的光源实际代替了光圈的作用。由于光源亮度调整好后通常也是不变的，后续的算法方案主要对曝光时间进行变步长调整，只有当曝光时间到其可调上限或下限时，才会进行对光源的调整。本发明实施例即讨论通过调整曝光时间来实现摄像设备的自动曝光。

内窥镜：经人体的天然孔道，或者是经手术做的小切口进入人体内。内窥镜是一种常用的医疗器械。由可弯曲部分、光源及一组镜头组成。使用时将内窥镜导入预检查的器官，可直接窥视有关部位的变化。图像质量的好坏直接影响着内窥镜的使用效果，也标志着内窥镜技术的发展水平。

变焦镜头：是在一定范围内可以变换焦距、从而得到不同宽窄的视场角，不同大小的影象和不同景物范围的照相机镜头。变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围，因此非常有利于画面构图。由于一个变焦镜头可以兼担当起若干个定焦镜头的作用，外出旅游时不仅减少了携带摄影器材的数量，也节省了更换镜头的时间。

下面，首先对本发明实施例所提供的摄像设备的自动曝光方法进行介绍。

本发明实施例所提供的摄像设备的自动曝光方法的执行主体可以为包含有内窥镜头、光学传感器、处理器等部件的内窥镜设备，该摄像设备中包括具有数据处理能力的核心处理芯片，当然，本发明实施例所提供的摄像设备的自动曝光方法的执行主体还可以为独立于摄像设备的控制设备。实现本发明实施例所提供的摄像设备的自动曝光方法的方式可以为设置于执行主体中的软件、硬件电路和逻辑电路中的至少一种方式。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种摄像设备的自动曝光方法，可以包括如下步骤：

S101，获取采集的图像中各图像块的亮度信息、该摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息。

本发明实施例中，摄像设备可以为内窥镜等特殊应用领域的摄像设备，这些摄像设备的视野范围一般较为固定，只占采集的整幅图像的一部分，以内窥镜为例，内窥镜只有中间的圆形区域成像，而周围区域被遮挡。对于其他类型的摄像设备，成像区域还有可能为矩形、菱形、正多边形等形状，本发明实施例中均以圆形为例进行介绍，其他形状类同，不再一一赘述。

如图2所示，如果摄像设备的镜头为变焦镜头，改变了镜头的焦距，或者更换了另一个焦距的定焦镜头，视野范围变小，而图像的视野范围如若不变，则会把周围不成像的黑暗背景区域包含进去，会使当前亮度计算产生极大误差，进而得到错误的曝光结果，此时，用户甚至不得不重启程序，手动重新设置视野范围。

本发明实施例中，摄像设备在采集图像时，通常首先采集到拜尔图像，可以从拜尔图像中实时获取到各图像块的亮度信息，也可以是将拜尔图像转换为RGB图像或者YUV图像后，从RGB图像或者YUV图像中获取到各图像块的亮度信息。图像块的亮度信息表明了该图像块是否为能够成像的图像块，如果图像块的亮度为0，则说明该图像块为非成像图像块，如果图像块的亮度不为0，则说明该图像块为成像图像块，图像中的图像块为至少一个像素点组成的块区域，亮度信息可以为图像块中各像素点的平均亮度值，也可以为图像块中某一个特征像素点的亮度值。

当前曝光时间作为摄像设备配置的曝光参数可以直接获取到，目标亮度信息为用户期望摄像设备采集到的图像能够达到的亮度值。

在将图像划分为多个图像块时，可以根据用户的实际需求以及图像的尺寸进行划分，将相邻的i*j个像素点划分为一个图像块区域，这样就可以得到m*n个图像块。针对每一个图像块，如果图像块是RGB编码，由于G值最接近于亮度值，则可以提取像素点的G值作为该像素点的亮度值，或者，如果图像块是YUV编码，Y值即为亮度值，则可以直接提取到像素点的亮度值。然后通过将一个图像块中所有像素点的亮度值进行相加，再除以该图像块中像素点的数目，即可得到该图像块的平均亮度值。平均亮度值能够更为准确的反映整个图像块中所有像素点的亮度情况，因此优选的，所获取的图像中各图像块的亮度信息为平均亮度值。

S102，根据图像中各图像块的亮度信息，确定该图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，其中，曝光信息提供区域包含于图像的视野范围内。

图像中图像块的亮度信息表明了该图像块是否为成像的图像块，如果图像块的亮度为0，则说明该图像块为非成像图像块(即被遮挡的区域)，如果图像块的亮度不为0，则说明该图像块为成像图像块。视野范围为图像中成像的范围，由多个亮度不为0的图像块组成，是整幅图像当中的一部分区域，例如图像中心的圆形区域、菱形区域、多边形区域等。

一个图像中的曝光信息提供区域为该图像中视野范围内的区域，可以与视野范围相同大小，也可以小于视野范围；曝光信息提供区域用于提供曝光时间调整所需要的参考信息，例如亮度信息等。当前的摄像设备，在生成固定的成像区域时，会划分好曝光的大、中、小等不同子区域，以满足用户对于不同大小的子区域的观测需求，用户选择某一个子区域作为曝光信息提供区域，则需要基于该子区域单独进行曝光时间的调整。

本发明实施例中，图像中各图像块的亮度信息表明了哪些图像块为非成像图像块、哪些图像块为成像图像块，则可以确定出图像的视野范围，进而可以确定出曝光信息提供区域。

因此，可选的，S102具体可以包括：将图像中亮度信息不为0的图像块，确定为视野范围内部图像块；确定图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算曝光信息提供区域的当前亮度信息。

摄像设备采集的图像中包括外部区域和内部区域，外部区域为非成像区域，包括亮度信息为0的图像块；内部区域为成像区域，包括亮度信息不为0的图像块，内部区域即为可以作为曝光信息提供区域。

在图像中边缘区域所包含的图像块中既包含有部分成像像素又同时包含有部分非成像像素，边缘区域会拉低整体的亮度，因此也需要剔除，即可以将边缘区域也确定为外部区域，具体的，图像的曝光信息提供区域的确定过程如图3所示。

可选的，S102具体可以包括：判断第一图像块的邻域内是否包含亮度信息为0的图像块，其中，第一图像块为图像中亮度信息不为0的任一图像块；若不包含，则确定第一图像块为视野范围内部图像块；确定图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算曝光信息提供区域的当前亮度信息。

具体的，确定曝光信息提供区域的流程如图4所示，针对每一个亮度信息不为0的图像块，分为两种情况，一种是边缘区域的图像块，另一种是视野范围内部图像块，因此，需要判断该图像块的邻域是否包含亮度信息为0的非视野图像块。为了适应于各种形状的成像区域，一般情况下，如果一个图像块的邻域包含有非视野图像块，则该图像块为边缘图像块的可能性非常大，为了降低计算复杂度，提升处理效率，可以直接将该图像块确定为边缘图像块，如果一个图像块的邻域不包含非视野图像块，则可以确定该图像块为视野范围内部图像块。由于曝光信息提供区域中包含的都是视野范围内部图像块，则可以从图像中提取包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

具体的，在确定出视野范围内部图像块之后，可以直接获取到图像中每一行的视野范围内部图像块的数目。

可选的，确定图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域的步骤，具体可以包括：

第一步，获取预设的子区域数目或者用户输入的子区域数目、图像的图像块列数及图像中每一行的视野范围内部图像块的数目。

第二步，根据子区域数目、图像块列数及每一行的视野范围内部图像块的数目，计算各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息。

具体的，可以利用如公式(1)所示的预设判断公式计算每一行对应的起始点信息和终止点信息。

T为子区域数目，n为图像的图像块列数，l_i为图像中第i行的视野范围内部图像块的数目，

为第t个子区域中第i行对应的起始点信息，

为第t个子区域中第i行对应的终止点信息。

第三步，根据各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息，确定各子区域的视野范围区域。

第四步，根据各子区域的视野范围区域，确定曝光信息提供区域。

通常情况下，只有最大视野范围区域作为曝光信息提供区域对于用户来说往往是不够的，因此，摄像设备可以给用户提供若干子区域的档位选择，用户可以从摄像设备提供的若干子区域数目中选择需要的子区域数目，当然，摄像设备也可以默认的提供子区域的数目。焦距的变化使得最大视野范围区域发生变化，进一步的会导致各子区域也发生变化，如图5、图6所示，图5为内窥镜视野范围较大时的子区域划分，图6为内窥镜视野范围变小时的子区域划分，图6中每个子区域都对应图5中相同序号的子区域根据当前视野范围自适应的缩放。根据上述公式(1)，由于图像中每一行的视野范围内部图像块的数目发生了变化，能够计算出适应于最大视野范围区域变化时的个子区域的视野范围。

如果用户选择了图5中的子区域“2”作为曝光信息提供区域，当变焦镜头焦距改变，或者更换定焦镜头或更换不同口径内窥镜时，视野范围随之改变，而内部划分的子区域也进行相应的缩放；如图6所示，图6中的子区域“2”，随着视野范围的变小，也进行了相应的缩放调整，达到了自适应的需求。

镜头的每次变焦都可以实时检测当前视野范围并自动调整内部子区域大小的划分，无需用户重置，无需人为参与，提高了算法的智能性、实用性和便捷性。

S103，根据目标亮度信息、当前亮度信息及当前曝光时间，计算摄像设备的目标曝光时间。

在得到曝光信息提供区域的当前亮度信息后，由于亮度信息和曝光时间之间往往具有一定的关联度，例如，亮度信息正比于曝光时间，即期望的亮度值越大，则目标曝光的时间越长，则根据目标亮度信息、当前亮度信息和当前曝光时间，即可计算出目标曝光时间。

依实际需求，自动曝光算法模式可以分为单一区域模式和多区域加权模式，不同模式可由用户进行选择或者由摄像设备默认设置，单一区域模式即为只选择某一个子区域的视野范围作为曝光信息提供区域，多区域加权模式即为可以选择多个子区域的视野范围作为曝光信息提供区域，如图7所示，为曝光模式对应的自动曝光流程图。具体分为以下两种实施方式。

第一种实施方式下，根据各子区域的视野范围区域，确定曝光信息提供区域的步骤，具体可以为：确定各子区域中指定子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

在该实施方式下，设定图像块的亮度信息为图像块的平均亮度值，对应根据各图像块的平均亮度值，可以计算出曝光信息提供区域的平均亮度值(通过曝光信息提供区域中各图像块的平均亮度值的和值除以图像块的数目得到)。则可以利用如公式(2)所示的目标曝光时间计算公式，计算出目标曝光时间。

S_t为目标曝光时间，t为指定子区域的序号，V₀为目标亮度信息，

为曝光信息提供区域的平均亮度值，S为当前曝光时间。

当然，以上给出了设定图像块的亮度信息为图像块的平均亮度值的实施方式，图像块的亮度信息还可以为图像块的亮度和，或者为某一个像素点的亮度值，曝光信息提供区域的亮度信息还可以为曝光信息提供区域中各图像块的亮度值之和，用具体的亮度信息替换公式(2)中的平均亮度值，即可计算得到相应的目标曝光时间，这里不再赘述。

第二种实施方式下，根据各子区域的视野范围区域，确定曝光信息提供区域的步骤，具体可以为：确定各子区域中多个子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

在曝光信息提供区域包含多个子区域的情况下，当前亮度信息可以包括曝光信息提供区域的加权亮度值，S103具体可以包括：

第一步，统计曝光信息提供区域中各子区域的亮度和，其中，针对第一子区域，第一子区域的亮度和为第一子区域中各图像块的亮度信息的总和，第一子区域为各子区域中的任一子区域。

第二步，根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息，其中，第一子区域对应的补集区域为第一子区域所包含的相邻子区域在第一子区域中的补集所组成的区域。

第三步，根据各子区域对应的补集区域的亮度信息及针对各子区域预先分配的权重，计算曝光信息提供区域的加权亮度信息，其中，针对各子区域预先分配的权重与各子区域的面积成反比，且所有权重之和等于1。

上述补集区域的亮度信息可以为补集区域中图像块的亮度和、平均亮度值等，下面以图像块的亮度信息为图像块的平均亮度值、补集区域的亮度信息为补集区域中图像块的平均亮度值为例进行介绍，其他方式可以类比的推导出，这里不再赘述。

可选的，亮度信息可以包括平均亮度值，则在根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息的步骤之前，本发明实施例所提供的方法，还可以包括：统计曝光信息提供区域中各子区域的图像块数目。

相应的，根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息的步骤，具体可以包括：根据各子区域的图像块数目和亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度平均值。

可以利用如公式(3)所示的目标曝光时间计算公式，计算出目标曝光时间。

S_w为目标曝光时间，V₀为目标亮度信息，V_w为加权亮度信息，S为当前曝光时间。

可选的，上述的根据各子区域的图像块数目及各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的平均亮度值的步骤，具体可以包括：

第一步，针对任一子区域，根据该子区域的图像块数目及该子区域包含的相邻子区域的图像块数目，利用第一公式，计算该子区域对应的补集区域的图像块数目，其中，第一公式为：

ΔL_t为第t个子区域对应的补集区域，

为第t个子区域中第i行的图像块数目，

为第t个子区域所包含的第t+1个子区域中第i行的图像块数目，m为第t个子区域的图像块行数；

第二步，根据该子区域的亮度和及该子区域包含的相邻子区域的亮度和，利用第二公式，计算该子区域对应的补集区域的亮度和，其中，第二公式为：

ΔV_t＝V_t-V_t+1 (5)

ΔV_t为第t个子区域对应的补集区域的亮度和，V_t为第t个子区域的亮度和，V_t+1为第t个子区域所包含的第t+1个子区域的亮度和；

第三步，根据该子区域对应的补集区域的图像块数目及亮度和，利用第三公式，计算该子区域对应的补集区域的平均亮度值，其中，第三公式为：

V_t’为第t个子区域对应的补集区域的平均亮度值。

相应的，上述根据各子区域对应的补集区域的亮度信息及针对各子区域预先分配的权重，计算曝光信息提供区域的加权亮度信息的步骤，具体可以为：根据各子区域对应的补集区域的平均亮度值及针对各子区域预先分配的权重，利用第四公式，计算曝光信息提供区域的加权亮度信息，其中，第四公式为：

V_w为曝光信息提供区域的加权亮度信息，w_t为针对第t个子区域预先分配的权重，

t为各子区域的序号，且与各子区域的面积成反比。

S104，调整当前曝光时间为目标曝光时间。

在计算得到目标曝光时间之后即可将摄像设备的当前曝光时间调整为目标曝光时间，使得摄像设备按照目标曝光时间进行曝光，从而使得摄像设备的曝光时间能够适应镜头变焦后采集的图像的曝光效果，具体的，是将摄像设备当中光学传感器的曝光时间进行调整，由光学传感器对采集的图像进行曝光。

如上述，摄像设备自动曝光的过程不依赖于视野范围区域的形状，而是基于区域内部的图像块的亮度信息进行计算，适用于各种形状的视野范围区域，具有较高的鲁棒性。

应用本实施例，通过获取采集的图像中各图像块的亮度信息、摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息，根据各图像块的亮度信息，确定出图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，根据目标亮度信息、当前亮度信息及当前曝光时间，计算摄像设备的目标曝光时间，调整当前曝光时间为目标曝光时间。基于摄像设备采集的图像中各图像块的亮度信息，可以实时地确定出图像中的曝光信息提供区域的当前亮度信息，曝光信息提供区域是图像的视野范围内的区域，经过计算，可以自适应地调整摄像设备的曝光时间，使得曝光时间能够保证在曝光信息提供区域的当前亮度下摄像设备的曝光效果，从而提升了摄像设备的成像效果。

相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种摄像设备的自动曝光装置，如图8所示，该摄像设备的自动曝光装置可以包括：

获取模块810，用于获取采集的图像中各图像块的亮度信息、所述摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息；

确定模块820，用于根据所述图像中各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，所述曝光信息提供区域包含于所述图像的视野范围内；

计算模块830，用于根据所述目标亮度信息、所述当前亮度信息及所述当前曝光时间，计算所述摄像设备的目标曝光时间；

调整模块840，用于调整所述当前曝光时间为所述目标曝光时间。

可选的，所述确定模块802，具体可以用于：

将所述图像中亮度信息不为0的图像块，确定为视野范围内部图像块；

确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息；

或者，

判断第一图像块的邻域内是否包含亮度信息为0的图像块，所述第一图像块为所述图像中亮度信息不为0的任一图像块；若不包含，则确定所述第一图像块为视野范围内部图像块；确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息。

可选的，所述确定模块820在用于确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域时，具体可以用于：

获取预设的子区域数目或者用户输入的子区域数目、所述图像的图像块列数及所述图像中每一行的视野范围内部图像块的数目；

根据所述子区域数目、所述图像块列数及所述每一行的视野范围内部图像块的数目，计算各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息；

根据各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息，确定各子区域的视野范围区域；

确定所述各子区域中指定子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；或者，确定所述各子区域中多个子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

可选的，所述当前亮度信息可以包括所述曝光信息提供区域的加权亮度信息；

所述确定模块820，具体可以用于：

当所述曝光信息提供区域包含多个子区域时，统计所述曝光信息提供区域中各子区域的亮度和，其中，针对第一子区域，所述第一子区域的亮度和为所述第一子区域中各图像块的亮度信息的总和，所述第一子区域为所述各子区域中的任一子区域；

根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息，其中，所述第一子区域对应的补集区域为所述第一子区域所包含的相邻子区域在所述第一子区域中的补集所组成的区域；

根据各子区域对应的补集区域的亮度信息及针对各子区域预先分配的权重，计算所述曝光信息提供区域的加权亮度信息，其中，针对各子区域预先分配的权重与各子区域的面积成反比，且所有权重之和等于1。

应用本实施例，通过获取采集的图像中各图像块的亮度信息、摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息，根据各图像块的亮度信息，确定出图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，根据目标亮度信息、当前亮度信息及当前曝光时间，计算摄像设备的目标曝光时间，调整当前曝光时间为目标曝光时间。基于摄像设备采集的图像中各图像块的亮度信息，可以实时地确定出图像中的曝光信息提供区域的当前亮度信息，曝光信息提供区域是图像的视野范围内的区域，经过计算，可以自适应地调整摄像设备的曝光时间，使得曝光时间能够保证在曝光信息提供区域的当前亮度下摄像设备的曝光效果，从而提升了摄像设备的成像效果。

本发明实施例还提供了一种摄像设备，如图9所示，包括内窥镜头901，光学传感器902、处理器903及存储器904，其中，

所述内窥镜头901，用于采集图像；

所述光学传感器902，用于对所述图像进行曝光；

所述存储器904，用于存放计算机程序；

所述处理器903，用于执行所述存储器904上所存放的计算机程序时，实现本发明实施例所提供的摄像设备的自动曝光方法的所有步骤。

上述存储器可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离上述处理器的存储装置。

上述处理器可以是通用处理器，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

内窥镜头901、光学传感器902、存储器904与处理器903之间可以通过有线连接或者无线连接的方式进行数据传输，并且摄像设备可以通过有线通信接口或者无线通信接口与其他的设备进行通信。图9所示的仅为内窥镜头901、光学传感器902、处理器903与存储器904之间通过总线进行数据传输的示例，不作为具体连接方式的限定。

本实施例中，该摄像设备的处理器通过读取存储器中存储的计算机程序，并通过运行该计算机程序，能够实现：通过获取采集的图像中各图像块的亮度信息、摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息，根据各图像块的亮度信息，确定出图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，根据目标亮度信息、当前亮度信息及当前曝光时间，计算摄像设备的目标曝光时间，调整当前曝光时间为目标曝光时间。基于摄像设备采集的图像中各图像块的亮度信息，可以实时地确定出图像中的曝光信息提供区域的当前亮度信息，曝光信息提供区域是图像的视野范围内的区域，经过计算，可以自适应地调整摄像设备的曝光时间，使得曝光时间能够保证在曝光信息提供区域的当前亮度下摄像设备的曝光效果，从而提升了摄像设备的成像效果。

另外，本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例所提供的摄像设备的自动曝光方法的所有步骤。

本实施例中，机器可读存储介质存储有在运行时执行本发明实施例所提供的摄像设备的自动曝光方法的计算机程序，因此能够实现：通过获取采集的图像中各图像块的亮度信息、摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息，根据各图像块的亮度信息，确定出图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，根据目标亮度信息、当前亮度信息及当前曝光时间，计算摄像设备的目标曝光时间，调整当前曝光时间为目标曝光时间。基于摄像设备采集的图像中各图像块的亮度信息，可以实时地确定出图像中的曝光信息提供区域的当前亮度信息，曝光信息提供区域是图像的视野范围内的区域，经过计算，可以自适应地调整摄像设备的曝光时间，使得曝光时间能够保证在曝光信息提供区域的当前亮度下摄像设备的曝光效果，从而提升了摄像设备的成像效果。

对于摄像设备以及机器可读存储介质实施例而言，由于其所涉及的方法内容基本相似于前述的方法实施例，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。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、摄像设备以及机器可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，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。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种摄像设备的自动曝光方法，其特征在于，所述方法包括：

获取采集的图像中各图像块的亮度信息、所述摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息；

根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，所述曝光信息提供区域包含于所述图像的视野范围内；

根据所述目标亮度信息、所述当前亮度信息及所述当前曝光时间，计算所述摄像设备的目标曝光时间；

调整所述当前曝光时间为所述目标曝光时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，包括：

将所述图像中亮度信息不为0的图像块，确定为视野范围内部图像块；

确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；

根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，包括：

判断第一图像块的邻域内是否包含亮度信息为0的图像块，所述第一图像块为所述图像中亮度信息不为0的任一图像块；

若不包含，则确定所述第一图像块为视野范围内部图像块；

确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；

根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域，包括：

获取预设的子区域数目或者用户输入的子区域数目、所述图像的图像块列数及所述图像中每一行的视野范围内部图像块的数目；

根据所述子区域数目、所述图像块列数及所述每一行的视野范围内部图像块的数目，计算各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息；

根据各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息，确定各子区域的视野范围区域；

根据各子区域的视野范围区域，确定曝光信息提供区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各子区域的视野范围区域，确定曝光信息提供区域，包括：

确定所述各子区域中指定子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；

或者，

确定所述各子区域中多个子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述当前亮度信息包括所述曝光信息提供区域的加权亮度信息；

当所述曝光信息提供区域包含多个子区域时，所述根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，包括：

统计所述曝光信息提供区域中各子区域的亮度和，其中，针对第一子区域，所述第一子区域的亮度和为所述第一子区域中各图像块的亮度信息的总和，所述第一子区域为所述各子区域中的任一子区域；

根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息，其中，所述第一子区域对应的补集区域为所述第一子区域所包含的相邻子区域在所述第一子区域中的补集所组成的区域；

根据各子区域对应的补集区域的亮度信息及针对各子区域预先分配的权重，计算所述曝光信息提供区域的加权亮度信息，其中，针对各子区域预先分配的权重与各子区域的面积成反比，且所有权重之和等于1。

7.一种摄像设备的自动曝光装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取采集的图像中各图像块的亮度信息、所述摄像设备的当前曝光时间及目标亮度信息；

确定模块，用于根据各图像块的亮度信息，确定所述图像中曝光信息提供区域的当前亮度信息，所述曝光信息提供区域包含于所述图像的视野范围内；

计算模块，用于根据所述目标亮度信息、所述当前亮度信息及所述当前曝光时间，计算所述摄像设备的目标曝光时间；

调整模块，用于调整所述当前曝光时间为所述目标曝光时间。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

将所述图像中亮度信息不为0的图像块，确定为视野范围内部图像块；确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息；

或者，

判断第一图像块的邻域内是否包含亮度信息为0的图像块，所述第一图像块为所述图像中亮度信息不为0的任一图像块；若不包含，则确定所述第一图像块为视野范围内部图像块；确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；根据所述曝光信息提供区域中各图像块的亮度信息，计算所述曝光信息提供区域的当前亮度信息。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定模块在用于确定所述图像中包含多个视野范围内部图像块的视野范围区域，作为曝光信息提供区域时，具体用于：

获取预设的子区域数目或者用户输入的子区域数目、所述图像的图像块列数及所述图像中每一行的视野范围内部图像块的数目；

根据所述子区域数目、所述图像块列数及所述每一行的视野范围内部图像块的数目，计算各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息；

根据各子区域中每一行对应的起始点信息和终止点信息，确定各子区域的视野范围区域；

确定所述各子区域中指定子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域；或者，确定所述各子区域中多个子区域的视野范围区域，作为曝光信息提供区域。

10.根据权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，所述当前亮度信息包括所述曝光信息提供区域的加权亮度信息；

所述确定模块，具体用于：

当所述曝光信息提供区域包含多个子区域时，统计所述曝光信息提供区域中各子区域的亮度和，其中，针对第一子区域，所述第一子区域的亮度和为所述第一子区域中各图像块的亮度信息的总和，所述第一子区域为所述各子区域中的任一子区域；

根据各子区域的亮度和，计算各子区域对应的补集区域的亮度信息，其中，所述第一子区域对应的补集区域为所述第一子区域所包含的相邻子区域在所述第一子区域中的补集所组成的区域；

根据各子区域对应的补集区域的亮度信息及针对各子区域预先分配的权重，计算所述曝光信息提供区域的加权亮度信息，其中，针对各子区域预先分配的权重与各子区域的面积成反比，且所有权重之和等于1。

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