CN112437206B - 补光控制方法和摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种补光控制方法和摄像机。基于本发明，图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光可以被设置为不交叠，以避免各帧周期的补光发生帧间干扰、并支持针对每个帧周期的独立补光，而且，本发明可以控制补光模组产生与帧周期同步频闪的亮度，并使频闪的亮度在每个帧周期内的变化趋势与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步，从而可以在图像传感器阵列的亮度积累具有自两边至中部由弱渐变为强的差异化分布，其中，对应于近景区域的一边由于亮度积累弱而可以避免产生局部过曝，可以在优化补光效果的同时还减少了功耗，并且，对应于远景区域的另一边由于亮度积累弱而可以减小无谓消耗的能量，由此可以进一步减少功耗。

Description

补光控制方法和摄像机

技术领域

本发明涉及视频监控领域，特别涉及一种补光控制方法、以及应用该补光控制方法的一种摄像机。

背景技术

在视频监控领域中，摄像机可以通过图像传感器阵列的曝光而成像得到监控场景中的图像，并且，对于某些亮度较低的监控场景，为了使图像传感器阵列能够成像得到清晰度更高的图像，摄像机还会配备补光模组，例如，补光模组可以包括例如LED(LightEmitting Diode，发光二极管)等光源，并且，补光模组的光源均匀分布，以提供亮度均匀的光路截面。

如何合理控制补光模组，以获得更好的补光效果、同时兼顾节省功耗，成为现有技术中有待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的各实施例分别提供了一种补光控制方法、以及一种摄像机，有助于在优化补光效果的同时兼顾节省功耗。

在一个实施例中，提供了一种补光控制方法，包括：

获取为图像传感器阵列设定的用于在每个帧周期内逐行曝光的单行曝光时长，其中，图像传感器阵列采用卷帘曝光模式，所述卷帘曝光模式为所述图像传感器阵列的每一行的曝光积累信号相对于前一行的曝光积累信号具有预定时长的延迟，并且所述图像传感器阵列被配置为在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠；

利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数；

控制补光模组基于频闪补光参数产生在预设的第一亮度阈值和第二亮度阈值之间变化、并且与帧周期同步频闪的亮度，其中，频闪的亮度在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步。

可选地，利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数，包括：利用单行曝光时长，配置频闪补光参数包括的提升渐变时长、峰值持续时长、回降渐变时长以及低亮持续时长，以使得：在提升渐变时长内，补光模组的亮度从预设的第一亮度阈值单调渐变提升至预设的第二亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数递增；在跟随于提升渐变时长的峰值持续时长内，补光模组的亮度保持在第二亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数持续保持在最大同时刻曝光行数；在跟随于峰值持续时长的回降渐变时长内，补光模组的亮度从第二亮度阈值单调渐变回落至第一亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数递减；以及在跟随于回降渐变时长的低亮持续时长内，补光模组的亮度保持在第一亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数为零；并且，提升渐变时长、峰值持续时长、回降渐变时长以及低亮持续时长之和，等于帧周期的周期时长。

可选地，图像传感器阵列在每个帧周期内逐行曝光的单帧曝光行数为图像传感器阵列的阵列规格行数与预设消隐行数之和，和/或，单行曝光时长在帧周期的周期时长中的占比小于或等于预设比值，以使得图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠；并且，利用单行曝光时长，配置所述频闪补光参数中的提升渐变时长、峰值持续时长、回降渐变时长以及低亮持续时长，包括：将提升渐变时长设定为单行曝光时长的第一倍数；设定峰值持续时长，使峰值持续时长与提升渐变时长之和在帧周期的周期时长中的时长占比，与阵列规格行数在单帧曝光行数中的行数占比相同；将回降渐变时长设定为单行曝光时长的第二倍数；利用帧周期的周期时长、提升渐变时长、峰值持续时长以及回降渐变时长，设定低亮持续时长。

可选地，将提升渐变时长设定为单行曝光时长的第一倍数，包括：将提升渐变时长设定为与单行曝光时长相同；设定峰值持续时长，使峰值持续时长与提升渐变时长之和在帧周期的周期时长中的占比，与阵列规格行数在单帧曝光行数中的占比相同，包括：将峰值持续时长设定为，帧周期的周期时长中满足行数占比的时长部分，与，单行曝光时长的差；将回降渐变时长设定为单行曝光时长的第二倍数，包括：将回降渐变时长设定为与单行曝光时长相同。

可选地，控制补光模组基于频闪补光参数产生与帧周期同步的频闪，包括：将用于触发图像传感器阵列的数据读出的同步信号，同步发送至补光模组。

可选地，利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数之后，进一步包括：根据输入的第一配置指令，更新单行曝光时长；利用更新完成后的单行曝光时长，更新频闪补光参数。

可选地，利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数之后，进一步包括：根据输入的第二配置指令或者获取到的场景检测信息，调节第一亮度阈值和第二亮度阈值中的至少之一。

可选地，所述第二亮度阈值相比于所述第一亮度阈值的增幅小于或等于预设的亮度差阈值，并且，所述第一亮度阈值大于零。

可选地，频闪的亮度在每个帧周期内与跟随于图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步的变化趋势，具有预设波形的平滑渐变趋势或者线性渐变趋势。

在另一个实施例中，提供了一种摄像机，包括：

成像模组，所述成像模组包括图像传感器阵列，所述图像传感器阵列被配置为在每个帧周期内逐行曝光；以及，

处理器，所述处理器用于通过执行如前所述的补光控制方法控制补光模组，其中，所述补光模组集成或外接于所述摄像机，并且，所述补光模组的补光范围覆盖所述图像传感器阵列的成像视野。

基于上述实施例，图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光可以被设定为不交叠，以避免各帧周期的补光发生帧间干扰、并支持针对每个帧周期的独立补光，而且，可以控制补光模组产生与帧周期同步频闪的亮度，并使频闪的亮度在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步，从而可以在图像传感器阵列的亮度积累具有自两边至中部由弱渐变为强的差异化分布，其中，对应于近景区域的一边由于亮度积累弱而可以避免产生局部过曝，可以在优化补光效果的同时还减少了功耗，并且，对应于远景区域的另一边由于亮度积累弱而可以减小由于无效补光而无谓消耗的能量，由此可以进一步减少功耗。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围：

图1为由于亮度均匀的光路截面而导致局部过曝和无效补光的实例示意图；

图2为图像传感器阵列的卷帘曝光原理的示意图；

图3为一个实施例中为图像传感器阵列的逐行曝光提供的时序设计的原理图；

图4为基于如图3所示的时序设计的亮度积累示意图；

图5为一个实施例中为图像传感器阵列的逐行曝光提供的另一时序设计的原理图；

图6为基于如图5所示的时序设计的亮度积累示意图；

图7a和图7b为一个实施例中在图像传感器阵列的亮度积累形成差异化分布的原理图；

图8为一个实施例中的补光控制方法的示例性流程示意图；

图9a和图9b为一个实施例中用于补光模组与图像传感器阵列同步的实例原理图；

图10为另一个实施例中摄像机的原理性结构示意图。

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，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

在实际部署时，摄像机的视野范围往往会覆盖监控目标所在的关注区域、以及关注区域之外的非关注区域，此时，图像中对应关注区域的部分需要通过合理的亮度补偿而被确保具有足够的清晰度，而图像中对应非关注区域的部分是否具有足够的清晰度则不那么重要。

然而，补光模组产生的亮度均匀的光路截面，往往容易对关注区域形成过度的亮度补偿、并造成，图像中对应关注区域的部分过曝，同时，亮度均匀的光路截面对非关注区域提供的亮度补偿则显得不那么必要。

图1为由于亮度均匀的光路截面而导致局部过曝和无效补光的实例示意图。

请参见图1：

假设摄像机10被倾斜布设，则，摄像机10的视野范围可以覆盖包含监控目标11的关注区域A1、以及包含背景物12的非关注区域A2，其中，关注区域A1为距离摄像机10相对较近的近景区域，非关注区域A2为距离摄像机10相对较远的远景区域。

并且，补光模组20可以在摄像机10的视野范围内产生亮度均匀的光路截面，由于亮度会随着距离衰减，因此，补光模组20会在近距离出形成过度的亮度补偿，并且在远距离处形成较弱的亮度补偿，从而，在摄像机10的图像传感器30曝光成像得到的图像300中：

对应于关注区域A1的图像下部310容易产生局部过曝，图1中以位于关注目标11的轮廓边缘处的截断线表示由于过曝而导致的失真；

对应于非关注区域A2的图像上部320会由于亮度不足而产生无效补光，图1中以背景物12的虚线轮廓表示由于无效补光而导致的失真。

由此，补光模组20产生的亮度均匀的光路截面不能在图像的全局产生预期的补光效果，同时，由于补光效果未达预期而产生的能量，属于能量的浪费。

若将补光模组设计为针对不同区域提供不同亮度的结构，则，一方面，会增加补光模组的成本，另一方面，会导致对补光模组的控制更为复杂。

因此，基于上述的探索结果，本实施例中致力于改变补光模组产生的亮度在图像传感器形成具有差异化分布的亮度积累。

图2为图像传感器阵列的卷帘曝光原理的示意图。请参见图2，对于以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器作为感光器件的图像传感器阵列，其可以采用卷帘曝光模式。区别于所有行同步曝光的全局曝光模式，采用卷帘曝光模式的图像传感器逐行曝光，即，第一行开始曝光后，每一行相对于前一行的曝光具有预定时长的延迟。其中，在每一帧图像的曝光期间内，图像传感器阵列会对每一行传感器顺序产生复位(Reset)信号31、积分时间(Integration time)信号32以及数据读出(Read out)信号33，并且，可选地，图像传感器阵列对每一行传感器产生的信号还可以进一步包括在复位信号31和积分时间信号32之间产生的空闲(Free)信号34。其中，积分时间信号32也可以称作曝光积累信号，每一行传感器在该行的积分时间信号32产生的期间内持续曝光。

从图2中可以看出，由于采用了逐行曝光模式，在每个帧周期内，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数先递增、再递减。

即，对于每个帧周期，从首行起始曝光的时间段t1开始，图像传感器阵列中针对同一帧图像而同时处于曝光状态的行数从一行开始逐步递增，并且，在逐渐邻近末行曝光时，图像传感器阵列中针对同一帧图像而同时处于曝光状态的行数会逐渐减少至一行。

基于这样的规律，本实施例中可以使补光模组在每个帧周期内产生变化的亮度，其中，亮度在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中针对同一帧图像而同时处于曝光状态的行数变化趋势同步。即，当图像传感器阵列中针对同一帧图像而同时处于曝光状态的行数相对少时，补光模组产生的亮度较弱，而当图像传感器阵列中针对同一帧图像而同时处于曝光状态的行数相对多时，补光模组产生的亮度较强。

从图2中可以看出，在从首行开始的上部区域(对应于图1中的非关注区域A2和图像上部320)，图像传感器阵列中针对同一帧图像而处于曝光状态的行数相对少，此时，补光模组产生较低的亮度，可以避免为了非关注区域A2的无效曝光而耗费过多的能量。

然而，在图2中未示出的以末行结束的下部区域(对应于图1中的非关注区域A1和图像下部310)，虽然图像传感器阵列中针对同一帧图像而处于曝光状态的行数会逐渐减少，但是，由于同时存在针对连续两帧的不同行的积分时间信号32在时间段T_o重叠，即，存在曝光的帧间重叠，因此，若补光模组此时产生较低的亮度以在避免对当前帧周期内的图像过度补光(图像过曝)，则有可能会影响下一帧周期内对中部区域(既不存在无效补光、也不存在过度补光)的正常补光，即，有可能引发补光的帧间干扰。

图3为一个实施例中为图像传感器阵列的逐行曝光提供的时序设计的原理图。请参见图3，为了避免曝光的帧间重叠，本实施例可以通过图像传感器在每个帧周期的周期时长T_frame内逐行曝光的单帧曝光行数V_total、和/或每行的单行曝光时长(积分时间信号32的持续时长)T_line，来改进图像传感器阵列的逐行曝光的时序。

图像传感器在每个帧周期的周期时长T_frame内逐行曝光的单帧曝光行数V_total，可以大于图像传感器阵列的阵列规格行数V_array。

其中，阵列规格行数V_array是图像传感器阵列具有的真实行数，并且，单帧曝光行数V_total中超出至阵列规格行数V_array之外的部分称为消隐行数V_blanking，在每个帧周期的周期时长T_frame内，阵列规格行数V_array的行区间是在图像传感器阵列发生真实曝光的有效区间，超出至阵列规格行数V_array之外的行区间(消隐行数V_blanking)则是未在图像传感器发生真实曝光的消隐区间。

即，单帧曝光行数V_total可以表示为：

V_total＝V_array+V_blanking 表达式(1)

此时，每个帧周期的周期时长T_frame仍可以根据帧率F_rate(例如25帧/秒)确定，并且可以表示为：

T_frame＝1/F_rate 表达式(2)

相应地，逐行扫描期间内的每两个相邻行之间的时间差Δt(也可以称作行间延迟时长)可以由单帧曝光行数V_total和帧周期的周期时长T_frame，并且可以表示为：

Δt＝T_frame/V_total 表达式(3)

通过在单帧曝光行数V_total中增加超出至阵列规格行数V_array之外的消隐行数V_blanking，可以增大单帧曝光行数V_total，从而减小逐行扫描期间内的每两个相邻行之间的时间差Δt，时间差Δt的减小有助于避免曝光的帧间重叠。

其中，预设消隐行数V_blanking可以大于图像传感器阵列的阵列规格行数V_array，并且，由于时间差Δt存在最小值的限制，因而预设消隐行数V_blanking存在上限值，即，预设消隐行数V_blanking不能无限大。为此，当预设消隐行数V_blanking不足以完全避免曝光的帧间重叠时，可以通过减小每行的单行曝光时长T_line来弥补。

具体地，每行的单行曝光时长T_line在帧周期的周期时长T_frame中的占比小于或等于预设比值(例如二分之一)，其中，对于不同的监控场景，单行曝光时长T_line可以适当调整，如果摄像机用于抓拍，则，为了避免移动速度较快的监控目标在图像中的运动模糊问题，单行曝光时长T_line可以设置得较小(比如周期时长T_frame的四分之一)，而对于摄像机用于监控移动速度相对缓慢的场景，则单行曝光时长T_line可以设置得略大。

通过设定预设比值来约束每行的单行曝光时长T_line在帧周期的周期时长T_frame中的占比，可以减小每行的单行曝光时长T_line在帧周期的周期时长T_frame中的占比，相对小的单行曝光时长T_line同样有助于避免曝光的帧间重叠。

即，图像传感器阵列在每个帧周期的周期时长T_frame内逐行曝光的单帧曝光行数V_total可以为图像传感器阵列的阵列规格行数V_array与预设消隐行数V_blanking之和，并且，单行曝光时长T_line在帧周期的周期时长T_frame中的占比小于或等于预设比值(例如二分之一)，可以使得图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠，由此可以避免各帧周期的补光发生帧间干扰，并且可以支持针对每个帧周期的独立补光。

从图3可以看出，对于每个帧周期，从时间段(时长为Δt)t1开始，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数从一行开始逐步递增，然后，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数再逐步递减，直至时间段tn(n为大于3的正整数)递减至一行。

图4为基于如图3所示的时序设计的亮度积累示意图。请参见图4，可以控制补光模组产生与帧周期同步频闪的亮度L(t)，并且，使频闪的亮度L(t)在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步，以在图像传感器阵列的亮度积累(由积分时间信号32处的阴影部分的面积表示)具有自两边至中部由弱渐变为强的差异化分布。

其中，亮度L(t)在图4中的变化过程包括提升渐变时长T_up和回降渐变时长T_down，并且，图4中分别以线性变化趋势来表达亮度L(t)在提升渐变时长T_up内的单调渐变提升、以及在回降渐变时长T_down内的单调渐变回落，但可以理解的是，单调渐变提升和单调渐变回落也可以具有其他任意形式的渐变趋势，例如具有预设波形的平滑渐变趋势。

从而，对应于近景区域的一边由于亮度积累弱而可以避免产生局部过曝，在优化补光效果的同时还减少了功耗，并且，对应于远景区域的另一边由于亮度积累弱而可以减小由于无效补光而无谓消耗的能量，由此进一步减少了功耗。

图5为一个实施例中为图像传感器阵列的逐行曝光提供的另一时序设计原理图。在图5中，图像传感器阵列在每个帧周期的周期时长T_frame内逐行曝光的单帧曝光行数V_total，仍可以像图3那样设定为图像传感器阵列的阵列规格行数V_array与预设消隐行数V_blanking之和，并且，单行曝光时长T_line在帧周期的周期时长T_frame中的占比比图3更小(例如四分之一)，从而同样可以使得图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠，甚至，图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光之间还存在未发生真实曝光的消隐间隔T_idle。

并且，从图5可以看出，对于每个帧周期，从时间段(时长为Δt)t1开始，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数从一行开始逐步递增；然后，从时间段t3之后的连续多个时间段，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数会持续保持在最大同时刻曝光行数(不超过阵列规格行数V_array)，此后，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数再逐步递减，直至时间段tm(m为大于3的正整数)递减至一行。

也就是，相比于图3，图5中由于设置了更小的单行曝光时长T_line，而使得图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数进一步存在最大同时刻曝光行数的高亮平稳期、以及持续为零(仅有消隐行曝光)的低亮平稳期。或者，也可以理解为，图3中的高亮平稳期和低亮平稳期的持续时长为零。

图6为基于如图5所示的时序设计的亮度积累示意图。请参见图6，可以控制补光模组产生与帧周期同步频闪的亮度L(t)，并且，使频闪的亮度L(t)在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步，以在图像传感器阵列的亮度积累(由积分时间信号32处的阴影部分的面积表示)具有自两边至中部由弱渐变为强的差异化分布。

其中，亮度L(t)在图6中的变化过程包括提升渐变时长T_up、峰值持续时长T_high(可以认为图4中存在取值为零的峰值持续时长T_high)、回降渐变时长T_down以及低亮持续时长T_low(可以认为图4中存在取值为零的低亮持续时长T_low)，低亮持续时长T_low可以对应于如图5所示的消隐间隔T_idle；并且，图6中分别以线性变化趋势来表达亮度L(t)在提升渐变时长T_up内的单调渐变提升、以及在回降渐变时长T_down内的单调渐变回落，但可以理解的是，单调渐变提升和单调渐变回落也可以具有其他任意形式的渐变趋势，例如具有预设波形的平滑渐变趋势。

而且，由于存在低亮持续时长T_low，补光模组的功耗可以被进一步降低。

图7a和图7b为一个实施例中在图像传感器阵列的亮度积累形成差异化分布的原理图。其中，图7a表示峰值持续时长T_high和低亮持续时长T_low均为零的情况，图7b表示峰值持续时长T_high和低亮持续时长T_low均大于零的情况。请参见图7a和图7b，并结合图3和图5的比对、以及图4和图6的比对，单行曝光时长T_line在帧周期的周期时长T_frame中的占比，可以改变图像传感器阵列的首行曝光结束时刻t_first_end与末行曝光起始时刻t_last_start之间的相对时序，由此影响图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数V(t)变化方式，即，峰值持续时长T_high和低亮持续时长T_low是否为零，但无论图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数V(t)变化方式如何，只要补光模组的亮度L(t)的变化趋势与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数V(t)变化趋势同步，都可以在图像传感器阵列的亮度积累形成差异化分布，以助于在优化补光效果的同时兼顾节省功耗。

基于以上原理，在本实施例中，提供了一种补光控制方法。

图8为一个实施例中的补光控制方法的示例性流程示意图。请参见图8，在该实施例中，补光控制方法可以包括：

S810：获取为图像传感器阵列设定的用于在每个帧周期内逐行曝光的单行曝光时长，其中，图像传感器阵列被配置为在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠。

例如，图像传感器阵列在每个帧周期内逐行曝光的单帧曝光行数可以为图像传感器阵列的阵列规格行数与预设消隐行数之和，并且，单行曝光时长在帧周期的周期时长中的占比可以小于或等于预设比值(比如二分之一)，以使得图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠。

S820：利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数。

例如，本步骤可以利用单行曝光时长，配置频闪补光参数包括的提升渐变时长T_up、峰值持续时长T_high(取值可以为零)、回降渐变时长T_down以及低亮持续时长T_low(取值可以为零)，以使得：

在提升渐变时长T_up内，补光模组的亮度从预设的第一亮度阈值单调渐变提升至预设的第二亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数递增；

在跟随于提升渐变时长T_up的峰值持续时长T_high内，补光模组的亮度保持在第二亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数持续保持在最大同时刻曝光行数；

在跟随于峰值持续时长T_high的回降渐变时长T_down内，补光模组的亮度从第二亮度阈值单调渐变回落至第一亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数递减；以及

在跟随于回降渐变时长T_down的低亮持续时长T_low内，补光模组的亮度保持在第一亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数为零；

并且，提升渐变时长T_up、峰值持续时长T_high、回降渐变时长T_down以及低亮持续时长T_low之和，等于帧周期的周期时长T_frame，其可以表示为：

T_up+T_high+T_down+T_low＝T_frame 表达式(4)

作为一种优选方式，若通过配置单帧曝光行数V_total和单行曝光时长T_line而使得图像传感器阵列存在最大同时刻曝光行数的高亮平稳期、并且在相邻两个帧周期的逐行曝光之间还存在未发生真实曝光的消隐间隔，即，峰值持续时长T_high和低亮持续时长T_low的取值不应为零，则，在配置频闪补光参数包括的提升渐变时长T_up、峰值持续时长T_high、回降渐变时长T_down以及低亮持续时长T_low时：

(1)、可以将提升渐变时长T_up设定为单行曝光时长T_line的第一倍数，例如，将提升渐变时长T_up设定为与单行曝光时长T_line相同，即，第一倍数为1倍，在此情况下，提升渐变时长T_up可以从图像传感器阵列在当前帧周期的首行曝光开始持续至当前帧周期的首行曝光结束。

(2)、可以设定峰值持续时长T_high，使峰值持续时长T_high与提升渐变时长T_up之和在帧周期的周期时长T_frame中的时长占比，与阵列规格行数V_array在单帧曝光行数V_total中的行数占比相同，其可以表示为：

(T_high+T_up)/V_array＝T_frame/V_total 表达式(5)

例如，在提升渐变时长T_up设定为与单行曝光时长T_line相同的情况下，可以将峰值持续时长T_high设定为，帧周期的周期时长T_frame中满足行数占比的时长部分，与，单行曝光时长T_line的差，其可以表示为：

T_high＝(V_array/V_total)×T_frame-T_line 表达式(6)

在此情况下，峰值持续时长T_high可以从图像传感器阵列在当前帧周期的首行曝光结束至当前帧周期的末行曝光开始。

(3)、可以将回降渐变时长T_down设定为单行曝光时长T_line的第二倍数，例如，将回降渐变时长T_down设定为与单行曝光时长T_line相同，即，第一倍数为1倍，在此情况下，回降渐变时长T_down可以从图像传感器阵列在当前帧周期的末行曝光开始持续至当前帧周期的末行曝光结束；并且

(4)、结合表达式(4)，即可利用帧周期的周期时长T_frame、提升渐变时长T_up、峰值持续时长(T_high以及回降渐变时长T_down，设定低亮持续时长T_low。

例如，在提升渐变时长T_up和回降渐变时长T_down均设定为与单行曝光时长T_line相同的情况下，可以将低亮持续时长T_low设定为，帧周期的周期时长T_frame中除去满足行数占比的时长部分之外的残差部分，与，单行曝光时长T_line的差，其可以表示为：

T_low＝(1-V_array/V_total)×T_frame-T_line 表达式(7)

在此情况下，低亮持续时长T_low可以从图像传感器阵列在当前帧周期的末行曝光结束至下一帧周期的首行曝光开始。

S830：控制补光模组基于频闪补光参数产生在预设的第一亮度阈值和第二亮度阈值之间变化、并且与帧周期同步频闪的亮度，其中，频闪的亮度在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步。

基于上述流程，图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光可以被设定为不交叠，以避免各帧周期的补光发生帧间干扰、并支持针对每个帧周期的独立补光，而且，可以控制补光模组产生与帧周期同步频闪的亮度，并使频闪的亮度在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步，从而可以在图像传感器阵列的亮度积累具有自两边至中部由弱渐变为强的差异化分布，其中，对应于近景区域的一边由于亮度积累弱而可以避免产生局部过曝，可以在优化补光效果的同时还减少了功耗，并且，对应于远景区域的另一边由于亮度积累弱而可以减小由于无效补光而无谓消耗的能量，由此可以进一步减少功耗。

图9a和图9b为一个实施例中用于补光模组与图像传感器阵列同步的实例原理图。

其中，图9a表示峰值持续时长T_high和低亮持续时长T_low均为零的情况，图9b表示峰值持续时长T_high和低亮持续时长T_low均大于零的情况。请参见图9a和图9b，作为上述流程中的S830的一种优选方式，可以将用于触发图像传感器阵列的数据读出的同步信号VD，同步发送至补光模组，以供以补光模组将峰值持续时长T_high的起始时刻同步于同步信号VD。

在上述流程的S820之后，该实施例中的补光控制方法可以进一步包括：

根据输入的第一配置指令(例如用户输入)，更新单行曝光时长；

利用更新完成后的单行曝光时长，更新频闪补光参数，例如，更新频闪补光参数中的提升渐变时长T_up、峰值持续时长T_high、回降渐变时长T_down以及低亮持续时长T_low。

相应地，补光模组可以响应于同步信号触发更新的生效，即，按照峰值持续时长T_high、回降渐变时长T_down、低亮持续时长T_low以及提升渐变时长T_up的顺序依次生效。

在上述流程的S820之后，该实施例中的补光控制方法还可以进一步包括：

根据输入的第二配置指令(例如用户输入)或者获取到的场景检测信息，调节第一亮度阈值和第二亮度阈值中的至少之一。

其中，不同于用户输入的第二配置指令，场景检测信息可以是对摄像机所在场景的亮度检测、目标探测等各种智能信息，例如，当场景检测信息表示场景的环境亮度随时间的变化发生大幅改变时，第一亮度阈值和第二亮度阈值可以同时被提升或降低；再例如，当场景检测信息表示摄像机的视野范围内暂不会出现监控目标时，第二亮度阈值可以被调低至接近、甚至等于第一亮度阈值，以产生类似于补光休眠的效果，但当场景检测信息表示摄像机的视野范围内即将出现监控目标时，第二亮度阈值可以被回调升高至指定值，以确保补光模组的频闪补光效果。

另外，在正常频闪补光时，第二亮度阈值相比于第一亮度阈值的增幅可以小于或等于预设的亮度差阈值(尤其是在补光模组的光源产生白光的情况下)，以避免产生刺激人眼的闪烁幅度，并且，第一亮度阈值可以大于零，即，补光模组的低亮状态不设置为关闭或近似于关闭的无光状态，以避免补光模组的频闪补光具有光源在开启和关闭之间切换的视觉冲击。

在另外一个实施例中，还提供了一种摄像机。图10为另一个实施例中摄像机的原理性结构示意图，请参见图10，该摄像机可以包括：

成像模组1010，该成像模组1010包括图像传感器阵列1020，该图像传感器阵列1020被配置为在每个帧周期内逐行曝光，并且，该图像传感器阵列1020还被配置为在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠；

补光模组1030，该补光模组1030的补光范围覆盖图像传感器阵列1020的成像视野；以及，

处理器1040，该处理器1040用于通过执行如前述实施例提供的补光控制方法控制补光模组1030。

对于上述摄像机，补光模组103可以集成于该摄像机，或者，补光模组103也可以(可拆卸地)外接于该摄像机。

并且，该摄像机还可以包括非瞬时计算机可读存储介质1050，该非瞬时计算机可读存储介质1050可以存储指令，其中一部分指令在由处理器1040执行时，可以使得处理器1040执行前述实施例提供的补光控制方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种补光控制方法，其特征在于，包括：

获取为图像传感器阵列设定的用于在每个帧周期内逐行曝光的单行曝光时长，其中，图像传感器阵列采用卷帘曝光模式，所述卷帘曝光模式为所述图像传感器阵列的每一行的曝光积累信号相对于前一行的曝光积累信号具有预定时长的延迟，并且所述图像传感器阵列被配置为在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠；

利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数；

控制补光模组基于频闪补光参数产生在预设的第一亮度阈值和第二亮度阈值之间变化、并且与帧周期同步频闪的亮度，其中，频闪的亮度在每个帧周期内的变化趋势，与图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步；

其中，利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数，包括：

利用单行曝光时长，配置频闪补光参数包括的提升渐变时长、峰值持续时长、回降渐变时长以及低亮持续时长，以使得：

在提升渐变时长内，补光模组的亮度从预设的第一亮度阈值单调渐变提升至预设的第二亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数递增；

在跟随于提升渐变时长的峰值持续时长内，补光模组的亮度保持在第二亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数持续保持在最大同时刻曝光行数；

在跟随于峰值持续时长的回降渐变时长内，补光模组的亮度从第二亮度阈值单调渐变回落至第一亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数递减；以及

在跟随于回降渐变时长的低亮持续时长内，补光模组的亮度保持在第一亮度阈值，并且，图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数为零；

并且，提升渐变时长、峰值持续时长、回降渐变时长以及低亮持续时长之和，等于帧周期的周期时长。

2.根据权利要求1所述的补光控制方法，其特征在于，

图像传感器阵列在每个帧周期内逐行曝光的单帧曝光行数为图像传感器阵列的阵列规格行数与预设消隐行数之和，和/或，单行曝光时长在帧周期的周期时长中的占比小于或等于预设比值，以使得图像传感器阵列在相邻两个帧周期的逐行曝光不交叠；并且，

利用单行曝光时长，配置所述频闪补光参数中的提升渐变时长、峰值持续时长、回降渐变时长以及低亮持续时长，包括：

将提升渐变时长设定为单行曝光时长的第一倍数；

设定峰值持续时长，使峰值持续时长与提升渐变时长之和在帧周期的周期时长中的时长占比，与阵列规格行数在单帧曝光行数中的行数占比相同；

将回降渐变时长设定为单行曝光时长的第二倍数；

利用帧周期的周期时长、提升渐变时长、峰值持续时长以及回降渐变时长，设定低亮持续时长。

3.根据权利要求2所述的补光控制方法，其特征在于，

将提升渐变时长设定为单行曝光时长的第一倍数，包括：将提升渐变时长设定为与单行曝光时长相同；

设定峰值持续时长，使峰值持续时长与提升渐变时长之和在帧周期的周期时长中的占比，与阵列规格行数在单帧曝光行数中的占比相同，包括：将峰值持续时长设定为，帧周期的周期时长中满足行数占比的时长部分，与，单行曝光时长的差；

将回降渐变时长设定为单行曝光时长的第二倍数，包括：将回降渐变时长设定为与单行曝光时长相同。

4.根据权利要求1所述的补光控制方法，其特征在于，控制补光模组基于频闪补光参数产生与帧周期同步的频闪，包括：

将用于触发图像传感器阵列的数据读出的同步信号，同步发送至补光模组。

5.根据权利要求1所述的补光控制方法，其特征在于，利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数之后，进一步包括：

根据输入的第一配置指令，更新单行曝光时长；

利用更新完成后的单行曝光时长，更新频闪补光参数。

6.根据权利要求1所述的补光控制方法，其特征在于，利用单行曝光时长，配置补光模组的频闪补光参数之后，进一步包括：

根据输入的第二配置指令或者获取到的场景检测信息，调节第一亮度阈值和第二亮度阈值中的至少之一。

7.根据权利要求1所述的补光控制方法，其特征在于，所述第二亮度阈值相比于所述第一亮度阈值的增幅小于或等于预设的亮度差阈值，并且，所述第一亮度阈值大于零。

8.根据权利要求1所述的补光控制方法，其特征在于，频闪的亮度在每个帧周期内与跟随于图像传感器阵列中同时处于曝光状态的行数变化趋势同步的变化趋势，具有预设波形的平滑渐变趋势或者线性渐变趋势。

9.一种摄像机，其特征在于，包括：

成像模组，所述成像模组包括图像传感器阵列，所述图像传感器阵列被配置为在每个帧周期内逐行曝光；以及，

处理器，所述处理器用于通过执行如权利要求1至8中任一项所述的补光控制方法控制补光模组，其中，所述补光模组集成或外接于所述摄像机，并且，所述补光模组的补光范围覆盖所述图像传感器阵列的成像视野。

Images