CN112672070A - 一种摄像头拍摄参数调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供摄像头拍摄参数调节方法，通过获取明亮区域与阴影区域的明暗分界线、明亮区域和阴影环境环境光强度，确定明亮区域和阴影区域对应的拍摄参数，在满足过渡拍摄模式触发条件时，以过渡拍摄模式拍摄图像并通过处理得到最终图像，实现了传感器曝光的连续性，保证画面亮度连续稳定。

Description

一种摄像头拍摄参数调节方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种摄像头拍摄参数调节方法。

背景技术

车辆在行驶过程中，环境光照会发生比较复杂的变化，经常在光照明亮的环境与阴影环境中来回穿梭，车载摄像头在不同的光照环境下，需要对应地调节其曝光时间，以保证摄像头拍摄画面的清晰度。

为了解决上述问题，现有的摄像头通常具有自动补光功能，其原理是实时监控摄像头所处位置的光照强度，进行自适应调节。然而，这种调节方式在明亮和阴暗的区域交接处，环境光亮度会出现快速变化，导致摄像头曝光不及时，引起画面亮度的明显波动，这对于自动驾驶车辆来说，会引起前方路况识别错误，从而导致安全事故。

因此，现有技术有待进一步改进。

发明内容

本发明提供一种摄像头拍摄参数调节方法，旨在解决现有技术中的缺陷，实现传感器曝光的连续性，保证画面亮度连续稳定。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提供一种摄像头拍摄参数调节方法，包括：

步骤1、标定环境光强度与图像亮度的关系，所述图像亮度为摄像头拍摄的图像的亮度；

步骤2、当检测图像中有明亮区域及阴影区域后，获取明亮区域与阴影区域的明暗分界线；

步骤3、获取明亮区域环境光强度、阴影环境环境光强度，确定明亮区域对应的第一拍摄参数、阴影区域对应的第二拍摄参数，所述拍摄参数包括曝光时间、增益；

步骤4、获取启动过渡拍摄模式的触发条件；

步骤5、以过渡拍摄模式拍摄图像，所述过渡拍摄模式为以第一拍摄参数、第二拍摄参数交替控制摄像头的传感器曝光，获得各行像素；

步骤6、根据预设合成规则对各行像素进行处理得到初始图像，所述预设合成规则为：当需要合并的相邻两行的全部像素都处于明亮区域，则以第一拍摄参数曝光得到的像素行作为有效像素行，丢弃以第二拍摄参数曝光得到的像素行，否则以第二拍摄参数曝光得到的像素行作为有效像素行；

步骤7、将所述初始图像通过插值运算得到最终图像；

步骤8、获取关闭过渡拍摄模式的触发条件；

步骤9、根据摄像头当前所处区域的环境光亮度、目标图像亮度调节拍摄参数。

具体地，所述步骤1包括：

A11、获取预设环境光强度范围内环境光强度与图像亮度的第一线性关系；

A12、固定曝光时间和增益，获取环境光强度与图像亮度的第二线性关系。

具体地，所述步骤1包括：通过对预设环境光强度范围内的环境光强度取值，获取对应的图像亮度，建立环境光图像亮度数组。

具体地，所述建立环境光图像亮度数组包括：

A21、根据环境光亮度取值步进长度确定环境光图像亮度数组长度。

A22、设定目标图像亮度为，在当前环境光强度下，将待定增益设置为最小增益值。

A23、判断在系统曝光时间范围内使预设等式成立的待定曝光时间是否存在，是则将所述待定曝光时间确定为目标曝光时间、最小增益值确定为目标增益，写入到环境光图像亮度数组对应位置，否则进入下一步。

A24、将所述目标曝光时间设置为最大曝光时间，以预设步长在预设增益范围内改变待定增益的值，直至所述预设等式成立，则将最大曝光时间确定为目标曝光时间、待定增益确定为目标增益，写入到环境光图像亮度数组对应位置。

具体地，所述确定所述第一拍摄参数的步骤包括：根据明亮区域的环境光强度、目标图像亮度、第二线性关系式或环境光图像亮度数组确定所述第一曝光时间、第一增益。

具体地，所述确定所述第二拍摄参数的步骤包括：根据阴影区域的环境光强度、目标图像亮度、第二线性关系式或环境光图像亮度数组确定所述第二曝光时间、第二增益。

具体地，所述步骤4包括：

B11、若阴影区域的像素面积持续增加，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比超过第一预设比例时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立；

B12、若阴影区域的像素面积持续减少，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比小于第一预设比例时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立。

具体地，所述步骤4包括：若明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与图像中心点的距离等于0时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立。

具体地，所述步骤8包括：

C11、若阴影区域的像素面积持续增加，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比超过第二预设比例时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立；

C12、若阴影区域的像素面积持续减少，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比低于第三预设比例时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立。

具体地，所述步骤8包括：

D11、若阴影区域持续增加，明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与垂直中线下端点的距离等于0时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立；

D12、若明亮区域持续增加，明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与垂直中线下端点的距离等于0时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立。

本发明的有益效果在于：本发明通过获取明亮区域与阴影区域的明暗分界线、明亮区域和阴影环境环境光强度，确定明亮区域和阴影区域对应的拍摄参数，在满足过渡拍摄模式触发条件时，以过渡拍摄模式拍摄图像并通过处理得到最终图像，实现了传感器曝光的连续性，保证画面亮度连续稳定。

附图说明

图1是本发明的摄像头拍摄参数调节方法的流程示意图；

图2是本发明的明暗区域示意图；

图3是本发明的明暗区域像素示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1所示，本实施例提供一种摄像头拍摄参数调节方法，包括：

步骤1、标定环境光强度与图像亮度的关系，所述图像亮度为摄像头拍摄的图像的亮度。

在本实施例中，所述步骤1包括：

A11、获取预设环境光强度范围内环境光强度与图像亮度的第一线性关系。

所述第一线性关系为：E＝A'*Y/(T*G)+B',其中，A'、B'为待标定参数，E为环境光强度，Y为图像亮度，T为曝光时间，G为增益。

A12、固定曝光时间和增益，获取环境光强度与图像亮度的第二线性关系。

所述第二线性关系为：E＝A*Y+B，A、B为已标定参数，E为环境光强度，Y为图像亮度。

容易理解，在设定不同的曝光时间或/和增益时，标定参数A、B是不同的，即标定参数A、B与曝光时间、增益有一一对应的关系。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤1包括：

通过对预设环境光强度范围内的环境光强度取值，获取对应的图像亮度，建立环境光图像亮度数组。

即F＝[Y,Ei,Gi,Ti]，其中F表示环境光图像亮度数组，Y表示目标图像亮度，Ei表示预设环境光强度范围内的环境光强度，Gi表示目标增益，Ti表示目标曝光时间。

具体包括如下步骤：

A21、根据环境光亮度取值步进长度确定环境光图像亮度数组长度。

例如，环境光亮度取值步进长度为10lux，则从10lux到10000lux这个区间需999个步进长度，因此环境光图像亮度数组长度为999。

A22、设定目标图像亮度为Y，在当前环境光强度Ei下，将待定增益Gi设置为最小增益值Gmin。

A23、判断在系统曝光时间范围[Tmin,Tmax]内使预设等式成立的待定曝光时间Ti是否存在，是则将所述待定曝光时间Ti确定为目标曝光时间、最小增益值Gmin确定为目标增益，写入到环境光图像亮度数组对应位置，否则进入下一步。

所述预设等式为：Ti*Gi＝(Ai*Y)(Ei+Bi)，其中Y表示目标图像亮度，Ei表示预设环境光强度范围内的环境光强度，Gi表示目标增益，Ti表示目标曝光时间。

Tmin、Tmax与摄像头拍摄视频时的帧曝光时间范围有关，由摄像头本身的参数(如帧率、分辨率)决定)。

A24、将所述目标曝光时间设置为最大曝光时间Tmax，以预设步长在预设增益范围[Gmin,Gmax]内改变待定增益Gi的值，直至所述预设等式成立，则将最大曝光时间Tmax确定为目标曝光时间、待定增益Gi确定为目标增益，写入到环境光图像亮度数组对应位置。

通过改变环境光强度的值，获得所有环境光强度下，曝光时间T和增益G与图像亮度Y的关系组。

Gmin、Gmax由摄像头本身参数决定。

步骤2、当检测图像中有明亮区域及阴影区域后，获取明亮区域与阴影区域的明暗分界线。

将拍摄的图像进行灰度化处理，通过图像识别的方式即可获得明暗分界线，如图2所示，图中P1P2即为明暗分界线，当然，在实际应用中，明暗分界线可能是不规则的线条。

在图2中，V1V2为图像的垂直中线，V1为垂直中线的上端点，V2点为垂直中线下端点；H1H2为图像的水平中线，H1为水平中线左端点，H2为水平中线右端点；O点为垂直中线和水平中线的交点，即图像中心点。

步骤3、获取明亮区域环境光强度、阴影环境环境光强度，确定明亮区域对应的第一拍摄参数、阴影区域对应的第二拍摄参数，所述拍摄参数包括曝光时间、增益。

按照步骤1的方法即可获取明亮区域环境光强度Em、阴影区域环境光强度Eu。

确定所述第一拍摄参数的步骤包括：根据明亮区域的环境光强度Em、目标图像亮度Y、第二线性关系式或环境光图像亮度数组确定所述第一曝光时间T1、第一增益G1。

确定所述第二拍摄参数的步骤包括：根据阴影区域的环境光强度Eu、目标图像亮度Y、第二线性关系式或环境光图像亮度数组确定所述第二曝光时间T2、第二增益G2。

步骤4、获取启动过渡拍摄模式的触发条件。

在本实施例中，所述步骤4包括：

B11、若阴影区域的像素面积持续增加，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比超过第一预设比例(例如50％)时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立；

B12、若阴影区域的像素面积持续减少，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比小于第一预设比例(例如50％)时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤4包括：若明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与图像中心点的距离等于0时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立。

步骤5、以过渡拍摄模式拍摄图像，所述过渡拍摄模式为以第一拍摄参数、第二拍摄参数交替控制摄像头的传感器曝光，获得各行像素。

如图3所示，传感器获得的像素共有n行(n为传感器的垂直分辨率，为偶数)，其中第1行、第3行、第5行……第n-1行(即奇数行)是以第一拍摄参数控制控制摄像头的传感器曝光得到的像素行，第2行、第4行、第6行……第n行(即偶数行)是以第二拍摄参数控制控制摄像头的传感器曝光得到的像素行。

步骤6、根据预设合成规则对各行像素进行处理得到初始图像，所述预设合成规则为：当需要合并的相邻两行的全部像素都处于明亮区域，则以第一拍摄参数曝光得到的像素行作为有效像素行，丢弃以第二拍摄参数曝光得到的像素行，否则以第二拍摄参数曝光得到的像素行作为有效像素行。

例如，如图3所示，由于第1行和第2行的全部像素都在阴影区域，因此将第1行和第2行合成新的第1行像素时，仅保留第1行像素，丢弃第2行像素，合成新的第1行像素。

第3行和第4行的第11-第14个像素，上下两个像素有一个像素处在阴影区，则选择第3行的像素作为有效像素。

第n行和n-1行的全部像素都在明亮区域，因此将第n行和第n-1行合成新的第n/2行像素时，仅保留第n行像素，丢弃第n-1行像素，合成新的第n/2行像素。

步骤7、将所述初始图像通过插值运算得到最终图像。

通过插值运算，将垂直分辨率为n/2的初始图像变为垂直分辨率为n的最终图像。

步骤8、获取关闭过渡拍摄模式的触发条件。

在本实施例中，所述步骤8包括：

C11、若阴影区域的像素面积持续增加，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比超过第二预设比例(例如75％)时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立；

C12、若阴影区域的像素面积持续减少，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比低于第三预设比例(例如25％)时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤8包括：

D11、若阴影区域持续增加，明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与垂直中线下端点的距离等于0时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立；

D12、若明亮区域持续增加，明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与垂直中线下端点的距离等于0时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立。

步骤9、根据摄像头当前所处区域的环境光亮度、目标图像亮度调节拍摄参数。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，包括：

步骤1、标定环境光强度与图像亮度的关系，所述图像亮度为摄像头拍摄的图像的亮度；

步骤2、当检测图像中有明亮区域及阴影区域后，获取明亮区域与阴影区域的明暗分界线；

步骤3、获取明亮区域环境光强度、阴影环境环境光强度，确定明亮区域对应的第一拍摄参数、阴影区域对应的第二拍摄参数，所述拍摄参数包括曝光时间、增益；

步骤4、获取启动过渡拍摄模式的触发条件；

步骤5、以过渡拍摄模式拍摄图像，所述过渡拍摄模式为以第一拍摄参数、第二拍摄参数交替控制摄像头的传感器曝光，获得各行像素；

步骤6、根据预设合成规则对各行像素进行处理得到初始图像，所述预设合成规则为：当需要合并的相邻两行的全部像素都处于明亮区域，则以第一拍摄参数曝光得到的像素行作为有效像素行，丢弃以第二拍摄参数曝光得到的像素行，否则以第二拍摄参数曝光得到的像素行作为有效像素行；

步骤7、将所述初始图像通过插值运算得到最终图像；

步骤8、获取关闭过渡拍摄模式的触发条件；

步骤9、根据摄像头当前所处区域的环境光亮度、目标图像亮度调节拍摄参数。

2.根据权利要求1所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述步骤1包括：

A11、获取预设环境光强度范围内环境光强度与图像亮度的第一线性关系；

A12、固定曝光时间和增益，获取环境光强度与图像亮度的第二线性关系。

3.根据权利要求1所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述步骤1包括：通过对预设环境光强度范围内的环境光强度取值，获取对应的图像亮度，建立环境光图像亮度数组。

4.根据权利要求3所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述建立环境光图像亮度数组包括：

A21、根据环境光亮度取值步进长度确定环境光图像亮度数组长度。

A22、设定目标图像亮度为，在当前环境光强度下，将待定增益设置为最小增益值。

A23、判断在系统曝光时间范围内使预设等式成立的待定曝光时间是否存在，是则将所述待定曝光时间确定为目标曝光时间、最小增益值确定为目标增益，写入到环境光图像亮度数组对应位置，否则进入下一步。

A24、将所述目标曝光时间设置为最大曝光时间，以预设步长在预设增益范围内改变待定增益的值，直至所述预设等式成立，则将最大曝光时间确定为目标曝光时间、待定增益确定为目标增益，写入到环境光图像亮度数组对应位置。

5.根据权利要求2所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述确定所述第一拍摄参数的步骤包括：根据明亮区域的环境光强度、目标图像亮度、第二线性关系式或环境光图像亮度数组确定所述第一曝光时间、第一增益。

6.根据权利要求2所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述确定所述第二拍摄参数的步骤包括：根据阴影区域的环境光强度、目标图像亮度、第二线性关系式或环境光图像亮度数组确定所述第二曝光时间、第二增益。

7.根据权利要求1所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述步骤4包括：

B11、若阴影区域的像素面积持续增加，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比超过第一预设比例时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立；

B12、若阴影区域的像素面积持续减少，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比小于第一预设比例时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立。

8.根据权利要求1所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述步骤4包括：若明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与图像中心点的距离等于0时，则判断启动过渡拍摄模式的触发条件成立。

9.根据权利要求1所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述步骤8包括：

C11、若阴影区域的像素面积持续增加，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比超过第二预设比例时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立；

C12、若阴影区域的像素面积持续减少，则当阴影区域的像素面积在整个图像像素面积中的占比低于第三预设比例时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立。

10.根据权利要求1所述的摄像头拍摄参数调节方法，其特征在于，所述步骤8包括：

D11、若阴影区域持续增加，明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与垂直中线下端点的距离等于0时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立；

D12、若明亮区域持续增加，明暗分界线与垂直中线存在交点，且所述交点中最近者与垂直中线下端点的距离等于0时，则判断关闭过渡拍摄模式的触发条件成立。

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