CN111741227A - 一种曝光参数的调节方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种曝光参数的调节方法及装置，该方法可以弥补现有的一体化摄像机宽动态模式时对非宽动态场景曝光效果较差的不足，提高了一体化摄像机的曝光性能。曝光参数的调节方法包括：针对第一原始图像的信息进行统计生成直方图；将直方图划分为多个亮度区间，每个亮度区间设置初始权重值，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度；基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间；若直方图的方差位于第一实际方差区间内，则将部分亮度区间对应的初始权重值更新为预设的第一权重值，并确定针对单个像素点的第二加权平均亮度；根据第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节。

Description

一种曝光参数的调节方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种曝光参数的调节方法及装置。

背景技术

安防监控系统是应用光纤、同轴电缆或微波在其闭合的环路内传输视频信号，并从摄像到图像显示和记录构成独立完整的系统。安防监控系统能够在较为恶劣的环境下代替人工进行长时间监控，并且能够实时反映被监控对象的状态，从而被广泛应用于不同领域。

一体化摄像机作为安防监控系统的前端设备，其自动曝光效果直接影响着一体化摄像机的成像质量。例如，若一体化摄像机曝光过度，则会使形成的图像过亮，从而丢失部分细节；若一体化摄像机曝光不足，则会使形成的图像过暗，同样会丢失部分细节。为了使一体化摄像机在亮度动态范围较大的场景中取得较好的曝光效果，通常将一体化摄像机设置成宽动态模式。但是受外界环境因素影响，若一体化摄像机监控区域内亮度动态范围在短时间内突然减小，此时宽动态模式反而不利于曝光过程的进行，进而导致形成的监控区域的图像偏亮并引起各种失真问题。

可见，现有技术中处于宽动态模式下的一体化摄像机对在亮度动态范围较小的监控区域进行监控时，曝光效果较差。

发明内容

本发明实施例提供一种曝光参数的调节方法及装置，该方法和装置可以弥补现有的一体化摄像机工作于宽动态模式时对非宽动态场景曝光效果较差的不足，提高一体化摄像机的曝光性能。

第一方面，本发明实施例提供一种曝光参数的调节方法，该方法应用于一体化摄像机宽动态模式时，所述方法包括：

针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计生成直方图，所述直方图指示亮度和像素点的数量的对应关系；

将所述直方图划分为多个亮度区间，每个所述亮度区间设置初始权重值，并根据每个所述亮度区间内像素点的总亮度、每个所述初始权重值和所述多个亮度区间内像素点的总数量，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度；

基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间，所述多个实际方差区间与不同的场景类型一一对应，所述方差偏量根据所述第一加权平均亮度、基准亮度和方差系数进行确定，并且用于指示同一场景类型下单个像素点的加权平均亮度相较于所述基准亮度发生变化时所引起的方差增量；

若所述直方图的方差位于第一实际方差区间内，则将所述多个亮度区间中的部分亮度区间对应的初始权重值更新为预设的第一权重值，并确定针对所述单个像素点的第二加权平均亮度，所述预设的第一权重值根据所述第一实际方差区间对应的场景类型确定，所述第一实际方差区间为所述多个实际方差区间中的任一区间；

根据所述第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于所述第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节，以使所述第二原始图像中单个像素点的加权平均亮度与所述目标亮度的差值小于或等于预设阈值，所述第二原始图像与所述第一原始图像间隔N帧图像，N大于等于1。

一体化摄像机工作在宽动态模式时，若一体化摄像机监控的场景与宽动态模式相匹配，例如监控场景为宽动态场景，那么可以认为一体化摄像机对原始图像曝光效果较好；反之，若一体化摄像机监控的场景与宽动态模式不匹配，例如监控场景为线性场景或者介于宽动态场景与线性场景之间的过渡场景，那么可以认为一体化摄像机对原始图像的曝光效果较差。

由实验可知，监控场景的类型与原始图像对应的直方图的方差相关，直方图的方差位于不同的方差区间，则表示监控场景处于不同的类型。由于一体化摄像机处于宽动态模式时，仅对宽动态场景能够取得较好的曝光效果，而对于其他的场景类型则曝光效果较差，因此本发明实施例中，在对晚于当前帧生成的原始图像进行曝光处理之前，例如，待曝光的原始图像与当前帧间隔N帧，可以先计算历史原始图像对应的直方图的方差，并与不同监控场景对应的方差区间进行比较，以确定历史原始图像属于何种场景类型，从而相应地对下一帧原始图像的曝光参数进行调节。

考虑到同一场景类型下，一体化摄像机设置不同的目标亮度将会使曝光后的原始图像得到不同的亮度，因此为了更加准确地对监控场景的类型进行判断，可以将划分监控场景类型的方差区间的阈值与原始图像的实际亮度相关联。在此之前，可以基于原始图像获得原始图像的实际亮度。例如，针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计，从而得到与第一原始图像相对应的直方图。通过该直方图可以获知每阶亮度下像素点的数量信息，即该直方图指示了第一原始图像中不同亮度的像素点的分布情况。基于直方图中不同亮度的像素点分布不同，那么可以将该直方图划分为多个亮度区间，并为每个亮度区间设置初始权重值，进而根据每个亮度区间的总亮度、每个亮度区间的初始权重值以及多个亮度区间内像素点的总数量得到针对每个像素点的第一加权平均亮度。该第一加权平均亮度也可以认为是第一原始图像的实际亮度。

获得第一原始图像的实际亮度之后，在基准方差阈值区间的基础上，通过计算第一加权平均亮度相较于基准亮度的增量所引起的方差的增量来对基准的方差阈值区间进行调整，以得到多个实际方差区间。若当前直方图的方差位于多个方差区间中的任一方差区间内，例如第一实际方差区间，那么则将多个亮度区间中部分亮度区间的初始权重值进行更新，例如将部分亮度区间设置的初始权重值更新为预设的第一权重值，从而可以得到针对每个像素点的第二加权平均亮度，该第二加权平均亮度也可以认为是第一原始图像的经过调整后的实际亮度。那么通过第二加权平均亮度与一体化摄像机设置目标亮度可以确定出相应的曝光参数，利用该曝光参数对下一帧原始图像的曝光过程进行调节，使得下一帧原始图像中每个像素点的加权平均亮度与目标亮度的差值小于或等于预设阈值，即使得无论下一帧原始图像对应何种场景类型，在一体化摄像机处于宽动态模式时都能取得较好的曝光效果。该方法可以弥补现有的一体化摄像机工作于宽动态模式时对非宽动态场景曝光效果较差的不足，提高了一体化摄像机的曝光性能。

可选的，所述多个亮度区间中的第一亮度区间对应的初始权重值大于除所述第一亮度区间以外的其他亮度区间的初始权重值，所述第一亮度区间为所述多个亮度区间中包含最大亮度值的亮度区间。

本发明实施例中，第一亮度区间可以认为是直方图划分的多个亮度区间中包含最大亮度值的区间，也就是说，第一亮度区间内的像素点来自于第一原始图像中亮度较大的区域，那么为第一亮度区间设置较大的初始权重值，即第一亮度区间的初始权重值大于其他亮度区间的初始权重值，这样可以提高第一原始图像的加权平均亮度。例如，若此时第一原始图像的加权平均亮度小于一体化摄像机当前设置的目标亮度，那么相当于缩小了第一原始图像的加权平均亮度与目标亮度之间的差距，从而使得在后续的曝光过程中可以减少对曝光量的调节，尽量保证晚于第一原始图像产生的原始图像中亮度较大的区域不会产生过度曝光；若此时第一原始图像的加权平均亮度大于一体化摄像机当前设置的目标亮度，那么相当于扩大了第一原始图像的加权平均亮度与目标亮度的差距，从而使得在后续的曝光过程中可以增大对曝光量的调节，尽量保证晚于第一原始图像产生的原始图像中亮度较大的区域不会产生过度曝光。

可选的，在基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间之前，还包括：

若所述多帧原始图像中每帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则累计所述多帧原始图像的帧数至预设帧数，所述多帧原始图像中的第一原始图像用于确定所述方差偏量。

本发明实施例中，若连续多帧原始图像中每一帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与一体化摄像机设置的目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则表明多帧原始图像的曝光过程较为稳定。也就是说，在过去的一段时间内，一体化摄像机的监控场景的类型未发生改变。那么通过多帧原始图像中的第一原始图像，即当前原始图像，来确定的方差偏量较为准确，从而能够准确地对当前的监控场景的类型进行划分。

可选的，还包括：

若所述多帧原始图像中任一原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值大于所述预设阈值，则对累计的至少一帧原始图像进行清零，并重新累计至所述预设帧数。

本发明实施例中，若当前原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与一体化摄像机设置的目标亮度的差值大于预设阈值，则表明当前原始图像的曝光过程出现了波动。也就是说，在当前时刻，一体化摄像机的监控场景的类型可能发生变化。那么将当前累计的多帧原始图像进行清零，并进行重新累计，从而更好地确定出方差偏量。

第二方面，本发明实施例提供一种曝光参数的调节装置，所述装置包括：

生成模块，用于针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计生成直方图，所述直方图指示亮度和像素点的数量的对应关系；

第一确定模块，用于将所述直方图划分为多个亮度区间，每个所述亮度区间设置初始权重值，并根据每个所述亮度区间内像素点的总亮度、每个所述初始权重值和所述多个亮度区间内像素点的总数量，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度；

第二确定模块，用于基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间，所述多个实际方差区间与不同的场景类型一一对应，所述方差偏量根据所述第一加权平均亮度、基准亮度和方差系数进行确定，并且用于指示同一场景类型下单个像素点的加权平均亮度相较于所述基准亮度发生变化时所引起的方差增量；

更新模块，用于若所述直方图的方差位于第一实际方差区间内，则将所述多个亮度区间中的部分亮度区间对应的初始权重值更新为预设的第一权重值，并确定针对所述单个像素点的第二加权平均亮度，所述预设的第一权重值根据所述第一实际方差区间对应的场景类型确定，所述第一实际方差区间为所述多个实际方差区间中的任一区间；

调节模块，用于根据所述第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于所述第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节，以使所述第二原始图像中单个像素点的加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，所述第二原始图像为与所述第一原始图像间隔N帧图像，N大于等于1。

可选的，所述多个亮度区间中的第一亮度区间对应的初始权重值大于除所述第一亮度区间以外的其他亮度区间的初始权重值，所述第一亮度区间为所述多个亮度区间中包含最大亮度值的亮度区间。

可选的，还包括：

第三确定模块，用于若所述多帧原始图像中每帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则累计所述多帧原始图像的帧数至预设帧数，所述多帧原始图像中的第一原始图像用于确定所述方差偏量。

可选的，包括：

所述第三确定模块，还用于若所述多帧原始图像中任一原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值大于所述预设阈值，则对累计的至少一帧原始图像进行清零，并重新累计至所述预设帧数。

第三方面，本发明实施例提供一种曝光参数的调节装置，所述装置包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序实现如第一方面实施例所述方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述方法的步骤。

附图说明

图1为本发明实施体提供的一种一体化摄像机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种曝光参数的调节方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种曝光参数的调节装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种曝光参数的调节装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

为了便于理解，首先介绍本发明实施例的一种应用场景。请参见图1，为本发明实施例提供的一种一体化摄像机的结构示意图。图1中包括镜头101、传感器102、信号增益单元103、数模转换单元104、微控制单元105、控制信号寄存器106以及调节机构107。该一体化摄像机的工作阶段可以分为曝光成像阶段以及曝光调节阶段。

在一体化摄像机的曝光成像阶段，镜头101可以通过预设的光圈值来采集监控场景中的光强信号并进行聚焦。应理解，镜头101的进光量取决于光圈值的大小，光圈值越小，进光量越大；反之，光圈值越大，进光量越小。经过镜头101聚焦后的光强信号会传递给传感器102进行曝光。例如，传感器102可以是互补金属氧化物半导体(complementary metaloxide semiconductor，CMOS)传感器。传感器102可以通过内部设置的快门来控制感光量，即使在预设的光圈值较小而导致镜头101的进光量较大的情况下，仍然可以通过调节快门的速度来进一步控制进光量，从而取得良好的曝光效果。应理解，传感器102的感光量取决于快门的速度，快门速度越大，感光量越小；反之，快门速度越小，感光量越大。经过传感器102的曝光过程，光强信号被转换为模拟电信号并在信号增益单元103中进行信号放大处理。经过信号增益单元103放大后的模拟电信号在模数转换单元104中从模拟电信号转换为数字电信号，最终在微控制单元105中进行成像。

在一体化摄像机的曝光调节阶段，微控制单元105对当前原始图像进行一系列的预处理，并通过内部的曝光算法可以获得下一帧原始图像在曝光过程中的多个调节参数，并将该多个调节参数发送给控制信号寄存器106。控制信号寄存器106向调节机构107发送控制指令，分别对调节机构107中的增益控制单元、时间发生器以及步进电机的参数进行调节，使得在下一帧原始图像的曝光成像过程中调节机构107能够更新对光圈、快门以及增益的控制参数，从而使下一帧原始图像能够取得较好的成像效果。

通常一体化摄像机可以工作于不同的监控场景，例如，一体化摄像机的某个监控场景中亮度的动态范围较大，即同一帧原始图像中不同像素点之间的亮度差异较大；或者一体化摄像机的某个监控场景中可能亮度的动态范围较小，即同一帧原始图像中不同像素点之间的亮度差异较小。下文中为便于描述，将亮度的动态范围较大的监控场景称为宽动态场景，亮度的动态范围较小的监控场景称为线性场景。

针对不同的监控场景，一体化摄像机内部的微控制单元105会采用不同的曝光算法对曝光参数(光圈大小、快门速度以及增益大小)进行调节，从而提高一体化摄像机在不同监控场景下的适应性。为了使一体化摄像机的微控制单元105所采用的曝光算法与监控场景相对应，一体化摄像机可以设置多个工作模式，例如宽动态模式，不同的监控场景可以选择不同的工作模式，而不同的工作模式与不同的曝光算法一一对应。例如，当工作人员判断某一监控场景长期为宽动态场景，那么在初始化一体化摄像机时，可以选择将该一体化摄像机的工作模式设置为宽动态模式，那么可以认为宽动态模式对应的曝光算法在宽动态场景下能够取得较好的曝光效果。但是受外界环境因素影响，监控场景的类型可能发生变化。例如，在晴天时，监控场景为宽动态场景，但是在阴雨天时，监控场景变为线性场景。此时工作于宽动态模式的一体化摄像机在线性场景下可能无法达到较好的曝光效果，导致形成的原始图像失真。

鉴于此，本发明实施例提供了一种曝光参数的调节方法，该方法是基于直方图的方差对监控场景的类型进行判断并更新相应的权重值，使得一体化摄像机即使工作于宽动态模式仍然能够对非宽动态场景取得较好的曝光效果，提高了一体化摄像机的曝光性能。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行介绍。在下面的描述中以图1所述的应用场景为例，微控制单元105基于经过曝光后的原始图像对下一帧原始图像的曝光参数进行调节。请参见图2，本发明实施例提供的一种曝光参数的调节方法，该方法的流程描述如下。

步骤201：针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计生成直方图。

一体化摄像机曝光参数的调节机制在于将当前已经曝光的原始图像的平均亮度与一体化摄像机设置的目标亮度作为微控制单元105中曝光算法的输入，该曝光算法的输出为调节机构107中各个组件(步进电机、时间发生器以及增益控制单元)的调整量。基于上述调整量，对调节机构107中各个组件的控制参数(光圈大小、快门速度以及增益大小)进行更新，使得可以对晚于第一原始图像产生的原始图像取得较好的曝光效果。本发明实施例中，为了便于对曝光后的原始图像的平均亮度进行计算，可以对曝光后的原始图像的信息进行统计生成相应的直方图。

作为一种可能的实施方式，微控制单元105可以针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计生成直方图。

第一原始图像可以认为是基于当前的曝光参数经过曝光处理后得到的原始图像，那么基于第一原始图像生成的直方图可以指示当前曝光参数下第一原始图像中亮度与像素点数量之间的对应关系。

步骤202：将直方图划分为多个亮度区间，每个亮度区间设置初始权重值，并根据每个亮度区间内像素点的总亮度、每个初始权重值和多个亮度区间内像素点的总数量，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度。

直方图指示的是第一原始图像的亮度与像素点的数量之间的对应关系，那么直方图中像素点的分布状态可以反映第一原始图像曝光效果的好坏。因此，本发明实施例中可以通过单个像素点的加权平均亮度来表征直方图中像素点的分布状态，从而通过单个像素点的加权平均亮度来初步衡量第一原始图像的当前的曝光效果。

作为一种可能的实施方式，微控制单元105可以将基于第一原始图像生成的直方图划分为多个亮度区间，每个亮度区间设置初始权重值，并根据每个亮度区间内像素点的总亮度、每个初始权重值和多个亮度区间内像素点的总数量，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度，该单个像素点的第一加权平均亮度也可以认为是第一原始图像的第一加权平均亮度。

例如，基于第一原始图像生成的直方图包括1024阶亮度，那么可以通过公式(1)来计算直方图所包括的所有像素点的数量：

其中，Luma_sum表示直方图包括的所有像素点的数量，Luma[n]表示第n阶亮度对应的像素点的数量，n为正整数。

进一步地，可以将该1024阶亮度分为8个亮度区间，即每个亮度区间包括128阶，为每一个亮度区间分配初始权重值，那么可以通过公式(2)来计算第一加权平均亮度：

其中，Ev_curr表示第一原始图像的第一加权平均亮度，w[m]表示为第m个亮度区间设置的初始亮度值，例如，初始权重值均为100，Luma[n]表示第n阶亮度对应的像素点的数量，n表示亮度阶数，n为正整数。

在一些实施例中，为了避免晚于第一原始图像产生的原始图像中亮度较大的区域不会产生过度曝光，那么在为直方图的各个亮度区间设置初始权重值时，可以为包含最大亮度值的区间设置较大的初始权重值，这样可以提高第一原始图像的加权平均亮度。例如，若第一原始图像的加权平均亮度仍然小于一体化摄像机当前设置的目标亮度，那么相当于缩小了第一原始图像的加权平均亮度与目标亮度之间的差距，从而使得在后续的曝光过程中可以减少对曝光量的调节。或者，若第一原始图像的加权平均亮度大于一体化摄像机当前设置的目标亮度，那么相当于扩大了第一原始图像的加权平均亮度与目标亮度的差距，从而使得在后续的曝光过程中可以增大对曝光量的调节。

作为一种可能的实施方式，微控制单元105可以在将直方图划分为多个亮度区间后，将多个亮度区间中的第一亮度区间对应的初始权重值设置为大于除第一亮度区间以外的其他亮度区间的初始权重值，第一亮度区间为多个亮度区间中包含最大亮度值的亮度区间。

步骤203：基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间，多个实际方差区间与不同的场景类型一一对应。

基准方差阈值区间可以认为是在基准亮度下测量得到的方差阈值区间，此时该方差阈值区间对应的是基准亮度下的场景类型划分。考虑到同一场景类型下，一体化摄像机设置不同的目标亮度将会使曝光后的原始图像得到不同的加权平均亮度，因此为了更加准确地对场景的类型进行判断，可以将划分场景类型的方差区间的阈值与原始图像的实际加权平均亮度相关联，即根据原始图像的实际加权平均亮度对基准方差阈值区间进行调整。

作为一种可能的实施方式，微控制单元105可以基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间，多个实际方差区间与不同的场景类型一一对应。

多个实际方差区间可以认为是在基准方差阈值区间的基础上通过方差偏量进行调节后得到的新的方差区间，不同的实际方差区间对应不同的场景类型。例如，第一实际方差区间对应的是线性场景，第二实际方差区间对应的宽动态场景，第三实际方差区间对应的是介于线性场景与宽动态场景之间的过渡场景。方差偏量可以认为是同一场景类型下设置不同目标亮度时，单个像素点的加权平均亮度，也可以认为是第一原始图像的加权平均亮度相对于基准亮度发生变化时所引起的方差增量，即方差偏量可以根据第一加权平均亮度、基准亮度以及方差系数确定。

例如，可以通过公式(3)来计算实际方差区间：

Var_thr[i]＝Var_thr0[i]+D*(Ev₀-Ev_base) (3)

其中，Var_thr[0]表示实际方差阈值的下限值，Var_thr[1]标识实际方差阈值的上限值，Var_thr0[0]表示基准方差阈值区间的下限值，Var_thr0[1]表示基准方差阈值区间的上限值，Ev₀表示当前第一原始图像的加权平均亮度，Ev_base表示基准亮度，D表示同一场景类型下加权平均亮度与基准亮度相差单位亮度时所引起的方差增量。

一些实施例中，若仅根据某一帧原始图像计算得到的方差偏量对基准方差阈值区间进行调整，例如，仅根据第一原始图像计算得到的方差偏量对基准方差阈值区间进行调整，可能会出现因第一原始图像曝光不稳定而导致的实际方差区间划分不准确，进而无法准确地判断第一原始图像的场景类型。因此本发明实施例中，微控制单元105可以通过多帧原始图像来确定上述方差偏量。

作为一种可能的实施方式，若多帧原始图像中每帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，那么微控制单元105可以累积多帧原始图像至预设帧数，并利用该多帧原始图像中的第一原始图像的加权平均亮度来确定方差偏量，或者利用该多帧原始图像的加权平均亮度的均值来确定方差偏量。若多帧原始图像中任一原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与目标亮度的差值的绝对值大于预设阈值，那么微控制单元105则对已经累计的至少一帧原始图像进行清零，并重新累计至预设帧数。

若多帧原始图像中每帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则表明该多帧原始图像的曝光过程较为稳定，那么多帧原始图像中每帧原始图像计算所得的第一加权平均亮度也十分接近，因此无论是基于该多帧原始图像中当前的原始图像，即第一原始图像来确定方差偏量，还是基于多帧原始图像来确定方差偏量，都可以确保方差偏量较为稳定，从而使得能够准确地对监控场景的类型进行划分。若多帧原始图像中任一帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与目标亮度的差值的绝对值大于或等于预设阈值，则表明位于该帧原始图像之后的原始图像的场景类型可能发生变化，那么则对当前已经累计的至少一帧原始图像进行清零，并进行重新累计至预设帧数，从而最大程度保证场景类型划分的准确性。

步骤204：若直方图的方差位于第一实际方差区间内，则将多个亮度区间中的部分亮度区间对应的初始权重值更新为预设的第一权重值，并确定针对单个像素点的第二加权平均亮度。

第一实际方差区间可以认为是多个实际方差区间中的任意一个区间，也就是说，第一实际方差区间可以指示任意一种场景类型。若当前直方图的方差位于第一实际方差区间内，那么则可以确定出第一原始图像对应的场景类型。在此基础上，利用当前场景类型所对应预设权重值对直方图中多个亮度区间中的部分亮度区间的初始权重值进行更新，从而得到新的加权平均亮度，该新的加权平均亮度可以认为是满足一体化摄像机宽动态模式对应的曝光算法输入的亮度，也就是说，一体化摄像机宽动态模式的对应的曝光算法利用上述新的加权平均亮度与当前设置的目标亮度作为输入，可以得到较优的曝光参数。微控制单元105基于该曝光参数对下一帧原始图像进行曝光，可以取得较好的曝光效果。应理解，需要更新权重的部分亮度区间为像素点分布较为集中的区间。

作为一种可能的实施方式，若确定直方图的方差位于第一实际方差区间内，则微控制单元105将多个亮度区间中的部分亮度区间对应的初始亮度值更新为预设的第一权重值，并确定针对单个像素点的第二加权平均亮度。

具体的，若直方图的方差位于不同的实际方差区间，即第一原始图像处于不同的场景类型，此时对直方图中部分亮度区间的初始权重值进行更新的预设的第一权重值也不相同。下面将分别介绍不同的实际方差区间与不同的预设的第一权重值的对应关系。

第一种情况，第一实际方差区间指示线性场景，即第一原始图像为线性场景。当一体化摄像机处于宽动态模式时，由于第一原始图像的场景类型与一体化摄像机的工作模式不匹配，从而导致第一原始图像的下一帧原始图像在曝光过程中可能出现过度曝光。因此，当第一实际方差区间指示线性场景时，更新后的预设的第一权重值应该大于初始权重值，记为X。例如，若初始权重值为100，那么预设的第一权重值可以为150。

第二种情况，第一实际方差区间指示宽动态场景，即第一原始图像为宽动态场景。当一体化摄像机处于宽动态模式时，由于第一原始图像的场景类型与一体化摄像机的工作模式相匹配，那么第一原始图像的下一帧图像能够取得较好的曝光效果。因此，当第一实际方差区间指示宽动态场景时，更新后的预设第一权重值应该等于初始权重值，记为Y。例如，初始权重值为100，那么预设的第一权重值也为100。

第三种情况，第一实际方差区间指示介于线性场景与宽动态场景之间的过渡场景，即第一原始图像处于过渡场景。当一体化摄像机处于宽动态模式时，由于第一原始图像的场景类型与一体化摄像机的工作模式不匹配，从而导致第一原始图像的下一帧原始图像在曝光过程中仍然可能出现过度曝光。应理解，第一原始图像处于过渡场景中发生过度曝光而导致下一帧原始图像失真的程度不如第一原始图像处于线性场景时严重。因此，当第一实际方差区间指示过渡场景时，更新后的第一权重值也应该大于初始权重值，记为M。通过公式(4)可以得到该场景下预设的第一权重值M的具体大小。

其中，X表示线性场景所对应的预设的第一权重值，Y表示宽动态场景所对应的预设的第一权重值，Var_thr[0]表示实际方差阈值的下限值，Var_thr[1]表示实际方差阈值的上限值，Var_curr表示当前直方图的方差，其大小介于Var_thr[0]与Var_thr[1]之间。

步骤205：根据第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节。

一体化摄像机工作于宽动态模式，那么可以认为一体化摄像机可以利用与宽动态模式相对应的曝光算法来确定出晚于第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数，例如，第二原始图像可以是与第一原始图像间隔N帧的图像，N大于或等于1，那么将第二加权平均亮度与目标亮度作为曝光算法的输入，从而得到第二原始图像的曝光参数，并通过该曝光参数对第二原始图像的曝光过程进行调节。

作为一种可能的实施方式，微控制单元105可以根据第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节。

单个像素点的第二加权平均亮度也可以认为是第一原始图像的第二加权平均亮度，该第二加权平均亮度是在对第一原始图像的场景类型进行判断并对相应的初始权重值进行更新后再次计算得到的，那么通过第二加权平均亮度与一体化摄像机设置的目标亮度对晚于第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节可以使第二原始图像达到较好的曝光效果。

下面结合图1针对一体化摄像机调节曝光参数的整个过程进行介绍。

第一阶段：一体化摄像机判断是否需要对曝光参数进行调节。

当一体化摄像机在宽动态模式下工作时，微控制单元105分别对连续多帧曝光后形成的原始图像的信息进行统计，从而生成对应的直方图。微控制单元105将每个直方图划分为若干个亮度区间，并为每个亮度区域赋予初始权重，从而可以得到每帧原始图像对应的第一加权平均亮度。若连续多帧原始图像对应的第一加权平均亮度都与一体化摄像机设置的目标亮度的差值的绝对值小于预设阈值，则表明当前一体化摄像机的曝光过程较为稳定，从而可进一步计算多帧原始图像对应的直方图方差。若连续多帧原始图像对应的直方图方差之间差值的绝对值都较小，则表明连续多帧原始图像对应的直方图方差也较为稳定，此时微控制单元105确定可以对曝光参数进行调节。应理解，若上述多帧原始图像对应的第一加权平均亮度和/或直方图方差不稳定，可以认为是由于偶发性事件造成的，例如太阳短时间内被云层遮挡，则微控制单元105确定不对曝光参数进行调节，以避免对一体化摄像机的曝光参数进行频繁调节。

第二阶段：确定场景类型，并基于场景类型对初始权重进行更新。

当微控制单元105确定多帧原始图像中每帧原始图像对应的第一加权平均亮度和直方图方差均较为稳定时，可以根据公式(3)来确定多个实际方差区间，每个实际方差区间都对应一种场景类型。场景类型包括：线性场景、宽动态场景以及介于线性场景与宽动态场景之间的过渡场景。并且由于多帧原始图像对应的直方图方差较为稳定，从而可以认为多帧原始图像对应的场景类型为同一场景类型。当微控制单元105确定多帧原始图像对应的直方图方差落入第一实际方差区间时，则根据第一实际方差区间对应的场景类型对初始权重进行更新。例如，若第一实际方差区间对应的是线性场景，则将多个亮度区间中部分亮度区间对应的初始权重值调整为预设权重值，该预设权重值应大于初始权重值，从而保证一体化摄像机工作于宽动态模式时对于线性场景不会产生过度曝光；若第一实际方差区间对应的场景为宽动态场景，则将不对初始权重进行更新，即可以认为处于宽动态模式的一体化摄像机可以对宽动态场景取得良好的曝光效果。若第一实际方差区间对应的场景为介于宽动态场景与线性场景的过渡场景，则将线性场景对应的权重值与宽动态场景对应的权重值经过公式(4)后，得到过渡场景所对应的权重值，从而基于该权重值对部分亮度区间对应的初始权重值进行更新。过渡场景所对应的权重值小于初始权重值。应理解，过渡场景所对应的权重值介于线性场景所对应的权重值与宽动态场景所对应的权重值之间。微控制单元105在确定多帧原始图像所对应的场景类型之后，则基于该场景类型所对应的权重值对部分亮度区间所对应的初始权重值进行更新，从而得到每帧原始图像的第二加权平均亮度。

第三阶段：一体化摄像机调节曝光参数。

微控制单元105基于第二加权平均亮度以及目标亮度作为一体化摄像机宽动态模式所对应的曝光算法的输入，从而可以得到曝光参数的调整量，并基于上述调整量，对调节机构107中各个组件的控制参数(光圈大小、快门速度以及增益大小)进行更新，使得晚于第一原始图像产生的其他原始图像能够取得较好的曝光效果。

请参见图3，基于同一发明构思，并结合如图1所示的一体化摄像机的结构示意图，本发明实施例提供一种曝光参数的调节装置，该装置包括：生成模块301、第一确定模块302、第二确定模块303、更新模块304以及调节模块305。

生成模块301，用于针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计生成直方图，直方图指示亮度和像素点的数量的对应关系；

第一确定模块302，用于将直方图划分为多个亮度区间，每个亮度区间设置初始权重值，并根据每个亮度区间内像素点的总亮度、每个初始权重值和多个亮度区间内像素点的总数量，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度；

第二确定模块303，用于基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间，多个实际方差区间与不同的场景类型一一对应，方差偏量根据所述第一加权平均亮度、基准亮度和方差系数进行确定，并且用于指示同一场景类型下单个像素点的加权平均亮度相较于基准亮度发生变化时所引起的方差增量；

更新模块304，用于若直方图的方差位于第一实际方差区间内，则将多个亮度区间中的部分亮度区间对应的初始权重值更新为预设的第一权重值，并确定针对单个像素点的第二加权平均亮度，预设的第一权重值根据第一实际方差区间对应的场景类型确定，第一实际方差区间为多个实际方差区间中的任一区间；

调节模块305，用于根据第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节，以使第二原始图像中单个像素点的加权平均亮度与目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值。

可选的，多个亮度区间中的第一亮度区间对应的初始权重值大于除所述第一亮度区间以外的其他亮度区间的初始权重值，第一亮度区间为多个亮度区间中包含最大亮度值的亮度区间。

可选的，还包括：

第三确定模块，用于若多帧原始图像中每帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则累计多帧原始图像的帧数至预设帧数，多帧原始图像中的第一原始图像用于确定所述方差偏量。

可选的，包括：

第三确定模块，还用于若多帧原始图像中任一原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值大于预设阈值，则对累计的至少一帧原始图像进行清零，并重新累计至预设帧数。

请参见图4，基于同一发明构思，本发明实施例提供一种曝光参数的调节装置，该装置包括至少一个处理器401，处理器401用于执行存储器中存储的计算机程序，实现本发明实施例提供的如图2所示的曝光参数的调节方法的步骤。

可选的，处理器401具体可以是中央处理器、特定ASIC，可以是一个或多个用于控制程序执行的集成电路。

可选的，该曝光参数的调节装置还可以包括与至少一个处理器401连接的存储器402，存储器402可以包括ROM、RAM和磁盘存储器。存储器402用于存储处理器401运行时所需的数据，即存储有可被至少一个处理器401执行的指令，至少一个处理器401通过执行存储器402存储的指令，执行如图2所示的方法。其中，存储器402的数量为一个或多个。其中，存储器402在图4中一并示出，但需要知道的是存储器402不是必选的功能模块，因此在图4中以虚线示出。

其中，生成模块301、第一确定模块302、第二确定模块303、更新模块304以及调节模块305所对应的实体设备均可以是前述的处理器401。该曝光参数的调节装置可以用于执行图2所示的实施例所提供的方法。因此关于该设备中各功能模块所能够实现的功能，可参考图2所示的实施例中的相应描述，不多赘述。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中，计算机存储介质存储有计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如图2所述的方法。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种曝光参数的调节方法，其特征在于，应用于一体化摄像机宽动态模式时，所述方法包括：

针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计生成直方图，所述直方图指示亮度和像素点的数量的对应关系；

将所述直方图划分为多个亮度区间，每个所述亮度区间设置初始权重值，并根据每个所述亮度区间内像素点的总亮度、每个所述初始权重值和所述多个亮度区间内像素点的总数量，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度；

基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间，所述多个实际方差区间与不同的场景类型一一对应，所述方差偏量根据所述第一加权平均亮度、基准亮度和方差系数进行确定，并且用于指示同一场景类型下单个像素点的加权平均亮度相较于所述基准亮度发生变化时所引起的方差增量；

若所述直方图的方差位于第一实际方差区间内，则将所述多个亮度区间中的部分亮度区间对应的初始权重值更新为预设的第一权重值，并确定针对所述单个像素点的第二加权平均亮度，所述预设的第一权重值根据所述第一实际方差区间对应的场景类型确定，所述第一实际方差区间为所述多个实际方差区间中的任一区间；

根据所述第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于所述第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节，以使所述第二原始图像中单个像素点的加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，所述第二原始图像与所述第一原始图像间隔N帧图像，N大于等于1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个亮度区间中的第一亮度区间对应的初始权重值大于除所述第一亮度区间以外的其他亮度区间的初始权重值，所述第一亮度区间为所述多个亮度区间中包含最大亮度值的亮度区间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间之前，还包括：

若所述多帧原始图像中每帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则累计所述多帧原始图像的帧数至预设帧数，所述多帧原始图像中的第一原始图像用于确定所述方差偏量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述多帧原始图像中任一原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值大于所述预设阈值，则对当前累计的至少一帧原始图像进行清零，并重新累计至所述预设帧数。

5.一种曝光参数的调节装置，其特征在于，所述装置包括：

生成模块，用于针对多帧原始图像中的第一原始图像的信息进行统计生成直方图，所述直方图指示亮度和像素点的数量的对应关系；

第一确定模块，用于将所述直方图划分为多个亮度区间，每个所述亮度区间设置初始权重值，并根据每个所述亮度区间内像素点的总亮度、每个所述初始权重值和所述多个亮度区间内像素点的总数量，确定针对单个像素点的第一加权平均亮度；

第二确定模块，用于基于方差偏量对基准方差阈值区间进行调整确定多个实际方差区间，所述多个实际方差区间与不同的场景类型一一对应，所述方差偏量根据所述第一加权平均亮度、基准亮度和方差系数进行确定，并且用于指示同一场景类型下单个像素点的加权平均亮度相较于所述基准亮度发生变化时所引起的方差增量；

更新模块，用于若所述直方图的方差位于第一实际方差区间内，则将所述多个亮度区间中的部分亮度区间对应的初始权重值更新为预设的第一权重值，并确定针对所述单个像素点的第二加权平均亮度，所述预设的第一权重值根据所述第一实际方差区间对应的场景类型确定，所述第一实际方差区间为所述多个实际方差区间中的任一区间；

调节模块，用于根据所述第二加权平均亮度以及目标亮度对晚于所述第一原始图像产生的第二原始图像的曝光参数进行调节，以使所述第二原始图像中单个像素点的加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，所述第二原始图像为与所述第一原始图像间隔N帧图像，N大于等于1。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个亮度区间中的第一亮度区间对应的初始权重值大于除所述第一亮度区间以外的其他亮度区间的初始权重值，所述第一亮度区间为所述多个亮度区间中包含最大亮度值的亮度区间。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

第三确定模块，用于若所述多帧原始图像中每帧原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值小于或等于预设阈值，则累计所述多帧原始图像的帧数至预设帧数，所述多帧原始图像中的第一原始图像用于确定所述方差偏量。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，包括：

所述第三确定模块，还用于若所述多帧原始图像中任一原始图像的单个像素点的第一加权平均亮度与所述目标亮度的差值的绝对值大于所述预设阈值，则对当前累计的至少一帧原始图像进行清零，并重新累计至所述预设帧数。

9.一种曝光参数的调整装置，其特征在于，所述装置包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器连接的存储器，所述至少一个处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

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