CN113286094B

CN113286094B - 图像自动曝光方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN113286094B
Application number: CN202110583708.4A
Authority: CN
Inventors: 陈丽
Original assignee: Chongqing Unisinsight Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Unisinsight Technology Co Ltd
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2041-05-27
Also published as: CN113286094A

Abstract

本发明提供一种图像自动曝光方法、装置、设备及介质，该方法包括：获取图像传感器采集的可见光图像与红外图像，图像传感器为RGB‑IR图像传感器；判断当前图像传感器所处环境的昼夜模式；当检测到当前环境为白天模式时，以可见光图像为主图像利用自动曝光算法进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的可见光图像；当检测到当前环境为夜晚模式时，根据红外图像与可见光图像的曝光状态以及当前曝光参数来选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。本发明根据所处环境的昼夜模式不同，自适应切换曝光调节的主图像，从而可以选择不同的曝光策略，实现自动曝光调节，该方式操作简单、易于实现，提高了后续图像融合的图像质量。

Description

图像自动曝光方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种图像自动曝光方法、装置、设备及介质。

背景技术

RGB-IR图像传感器经由R(红)像素、G(绿)像素和B(蓝)像素获得可见光区域的彩色图像并且还经由红外线(IR)像素获得红外图像。即，单个RGB-IR传感器通过R像素、G像素、B像素和IR像素排列组合形成新的滤镜阵列。相比传统的Bayer阵列图像传感器，RGB-IR图像传感器将Bayer格式中的部分绿色滤镜换为红外滤镜，即可同时感知可见光和不可见光。在低照度、雾天等恶劣环境下，可见光图像可以获得一定的颜色信息，而红外光图像可以获得较好的细节，通过对两种图像进行融合，得到质量较好的最终图像。

然而，针对RGB-IR的滤镜阵列，由于其曝光处理策略无法同时兼顾到红外光图像与可见光图像，导致基于RGB-IR图像传感器的摄像机在自动曝光方面，容易出现红外过爆、补光不足以及曝光闪烁等现象，因此，无法满足图像的质量需求，例如，影响图像融合效果、影响基于融合图像计算的聚焦、智能分析业务。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种图像自动曝光方法、装置、设备及介质，用于解决现有技术中基于RGB-IR图像传感器曝光时，无法根据环境自适应调节，导致采集的图像质量不佳的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种图像自动曝光方法，包括：

获取图像传感器采集的可见光图像与红外图像，其中，所述图像传感器为RGB-IR图像传感器；

判断当前图像传感器所处环境的昼夜模式；当检测到当前环境为白天模式时，以可见光图像为主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的可见光图像；

当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态以及当前曝光参数来选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像

在本发明的另一目的在于提供一种图像自动曝光装置，包括：

图像获取模块，用于获取图像传感器采集的可见光图像与红外图像，其中，所述图像传感器为RGB-IR图像传感器；

昼夜判断模块，用于判断当前图像传感器所处环境的昼夜模式；

白天曝光控制模块，用于当检测到当前环境为白天模式时，以可见光图像为主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的可见光图像；

夜晚曝光控制模块，用于当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态以及当前曝光参数来选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

在本发明的另一目的在于提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理装置；

存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理装置执行，使得所述一个或多个处理装置执行所述图像自动曝光方法。

在本发明的还有一目的在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机执行所述图像自动曝光方法。

如上所述，本发明的图像自动曝光方法、装置、设备及介质，具有以下有益效果：

利用RGB-IR图像传感器得到可见光图像与红外图像，根据当前图像传感器所处环境的昼夜模式不同，自适应切换曝光调节的主图像，从而可以选择不同的曝光策略实现自动曝光调节，在确保红外图像的曝光效果前提下，能够得到符合目标曝光效果的可见光图像；该曝光方式不仅操作简单、易于实现，还大大地提高了后续图像融合的图像质量。

附图说明

图1显示为本发明提供的一种图像自动曝光方法的流程图；

图2显示为本发明提供的一种图像自动曝光方法中步骤S3流程图；

图3显示为本发明提供的一种图像自动曝光方法的夜晚曝光流程图；

图4显示为本发明提供的一种图像自动曝光方法的完整流程图；

图5显示为本发明提供的一种图像自动曝光装置的结构框图；

图6显示为本发明提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

鉴于现有的RGB-IR图像传感器采用传统的曝光策略进行曝光，所得的图像曝光效果不佳，例如，基于RGB-IR图像传感器的摄像机通常在自动曝光调节方面，很大程度上容易出现红外过爆、补光不足以及曝光闪烁等现象，无法实现曝光调节自适应环境的变化，影响最终的图像融合效果与基于融合图像进行计算的聚焦、智能分析等业务。因此，提出了一种图像自动曝光方法、装置、设备及介质，用于解决现有技术中基于RGB-IR图像传感器曝光时，无法根据环境自适应调节曝光策略，导致采集的图像质量不佳的问题。

请参阅图1，为本发明提供的一种图像自动曝光方法流程图，包括：

步骤S1，获取图像传感器采集的可见光图像与红外图像，其中，所述图像传感器为RGB-IR图像传感器；

其中，获取图像传感器采集的原始图像，对所述原始图像进行逻辑分光处理，得到红外图像与可见光图像；

具体地，对原始图像进行逻辑分光处理，得到红外图像和可见光图像。例如，可以分别获取红外图像的统计数据和可见光图像的统计数据，并根据对应的统计数据分别计算红外图像的亮度和可见光的图像亮度。又例如，将图像划分为块(划分为M×N个块)，然后对每个块的亮度数据进行计数，其中，所有M×N个块的亮度数据是图像的统计数据，M与N均为整数。

例如，对单个RGB-IR图像传感器采集的RGB-IR图像数据进行逻辑分光处理，分别得到RGB分量的图像数据(可见光图像)和IR分量图像数据(红外图像)，例如，可通过硬件FPGA、DSP等可编程器件实现逻辑分光处理。

步骤S2，判断当前图像传感器所处环境的昼夜模式；

其中，根据获取的当前图像传感器的曝光参数来判断当前所处环境的实际亮度，根据所述实际亮度与预设环境阈值来判断当前所述图像传感器所处环境的昼夜模式。

具体地，通过获取当前生效的曝光参数(包含光圈、快门、增益等)来判断当前实际环境亮度，使用快门与增益的倍数乘积Exp来作为评判环境亮度的依据，设定环境阈值范围为[Exp_min，Exp_max]，当Exp≤Exp_min时，昼夜切换为白天模式；当Exp≥Exp_max时，昼夜切换为夜晚模式；其他情况下，当前实际生效的昼夜保持上一次昼夜状态不变。最终红外截止滤镜依据当前生效的昼夜状态进行切换，在白天模式下，红外截止滤镜切换为红外截止状态，将环境中红外光截止过滤掉；在夜晚模式下，红外截止滤镜切换为不截止状态，让环境中红外光全部通过，提升红外图像的亮度，保证融合后图像低照效果。

步骤S3，当检测到当前环境为白天模式时，以可见光图像为主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的可见光图像；

具体地，针对一种类型的光图像(例如，可见光图像)执行曝光控制，可以理解的是，使用红外截止滤镜，由于红外截止滤镜可以滤除环境光中的红外光，因此，曝光参数的调节不会影响红外图像，主要影响可见光图像，因此，通过自动曝光算法进行曝光调节，能够得到符合目标曝光效果的可见光图像。

步骤S4，当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态以及当前曝光参数来选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

具体地，在夜晚模式下，由于环境照度低，可见光的图像提供的图像细节不足，此时需要采用红外图像与可见光图像进行融合输出，保证最终的图像效果。这种情况下，根据环境实时照度以及两路曝光图像的实时情况，自适应的切换曝光调节的主图像，动态选择曝光线，自动调节曝光设置与补光灯的控制逻辑，在保证红外图像的曝光效果的情况下，同时兼顾可见光图像的效果，为融合效果提供了更好的图像基础。

在本实施例中，通过采集图像的曝光统计数据进行判定，依据曝光统计数据的能够直接反映出当前设备采集的实时环境状况，从而使得摄影状态的曝光调节更加准确快捷。为了优化基于RGB-IR图像传感器的摄影设备的曝光控制模块，使得实际曝光算法能根据实时画面进行动态调节，及时控制补光灯的亮度，确保图像采集设备能够实时准确的获得最佳的拍摄状态，减少用户的工作量，扩展图像采集设备的应用范围。

另外，本发明提供了一种基于RGB-IR图像传感器的自动曝光控制方式，解决了摄像设备曝光属性需要手动配置的问题，同时，根据实时获取的曝光统计数据来判断环境变化，从而动态调整曝光策略与曝光参数的配置，确保图像的输出效果。

请参阅图2，为本发明提供的一种图像自动曝光方法中步骤S3流程图；

步骤S301，对所述可见光图像进行分块处理，计算每个子块区域的亮度得到平均亮度值，其中，采用中央权重表进行加权计算，得到可见光图像的平均亮度值；

步骤S302，根据预设的不同增益段对应的目标亮度值，获取当前环境下曝光参数的增益参数，利用线性插值法根据标定的目标亮度值与当前增益值计算当前曝光运算的实际曝光目标值；

具体地，例如：预设0dB增益段的目标值为50，预设6dB增益段的目标值为40，则3dB增益段通过插值计算所对应的目标值为45。

步骤S303，计算所述实际曝光目标值与通过曝光统计模块得出的平均亮度值之间的亮度差；当所述亮度差不大于预设阈值时，则停止曝光调节；否则，继续调整曝光，直至曝光稳定为止。

具体地，通过动态获取两路图像(可见光图像与红外图像)的曝光统计数据对当前场景进行实时判断，根据环境的昼夜状态选择不同的曝光策略，白天模式由于可见度高，白光图像足以完成较好的图像输出，且红外光的占比低，为了节省资源，一般不采用红外图像进行融合，因此，在白天环境下只需要保证可见光的图像输出，这与采用传统RGB阵列的图像传感器的曝光策略相同。

例如，白天模式时，环境中红外光很少，红外图像对最终图像的融合影响较小，因此只需保证可见光图像的曝光效果即可，选择以可见光图像为主图像，并采用传统的自动曝光算法进行曝光调节。

白天模式的调节过程如下：首先，通过RGB-IR传感器实时采集图像，经逻辑分光后分别得到可见光图像和红外图像，对可见光图像的统计数据进行分块处理，分别统计每一子块的平均亮度值后，采用中央权重表进行加权计算得到可见光图像的平均亮度Luma；然后，标定不同增益下对应的目标亮度值，实时获取当前生效的增益值，采用线性插值方法并根据标定的目标亮度值计算当前增益下实际的曝光目标值Target；最后，计算可见光图像的平均亮度值与实际的曝光目标值之间亮度差的绝对值Luma_diff，当Luma_diff小于等于设定的阈值时，则停止曝光调节，否则继续调整曝光，直至曝光稳定(例如，通过阈值判断)为止。

在本实施例中，通过上述方式，能够得到符合目标曝光效果的可见光图像，保证了可见光图像的质量。

在另一些实施例中，在上述步骤S4中，当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

具体地，在夜晚模式，通过红外图像的曝光状态来确定主图像，具体如下：

分析所述红外图像的统计数据来判断当前帧的红外图像是否处于过曝状态；

若所述红外图像处于过曝状态时，则以所述红外图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像；

若所述红外图像处于曝光稳定或曝光轻微不足的状态时，则以所述可见光图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

其中，将当前所述红外图像分割为多个子块区域，计算每个所述子块区域的平均亮度值；逐一检测所述红外图像内各个子块区域的平均亮度值是否小于预设亮度阈值，判断各个所述子块区域是否处于过曝状态；统计处于过曝状态的所述子块区域的数量当其到到预设数量阈值时，判定当前所述红外图像处于过曝状态；否则，所述红外图像处于不过曝状态。

具体地，在夜晚模式下，环境中可见光不足、且红外光较多，加之红外补光灯的影响，易造成红外图像过曝，从而影响最终图像的融合效果，因此，需优先保证在整个曝光调节过程中红外图像是否不过曝(或者，曝光状态是否稳定)。通过分析红外图像统计数据来判断当前帧的红外图像是否过曝，若红外图像处于过曝状态，则曝光调节以红外图像为主图像，优先将红外图像调整到不过曝状态，同时，采用动态择优曝光调节策略，依据图像过曝状态及图像的曝光效果动态选择主图像并进行曝光调节，以此保证红外图像和可见光图像的曝光效果。

在另一些实施例中，在步骤S4中，当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

具体地，分析所述红外图像的统计数据来判断当前帧的红外图像是否处于稳定状态；若所述红外图像处于稳定状态时，则以所述可见光图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像；若所述红外图像处于非稳定状态时，则以红外补光灯是否为最大亮度值、以及曝光参数是否都已调节最大值为判断依据，如果是，则以所述可见光图像为主图像进行曝光调节，如果否，则以所述红外图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

其中，采用上述方式来确定曝光调节的主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像，具体如下：

判断所述可见光图像的状态是否稳定，如果稳定，则曝光调节结束；如果不稳定，则以红外补光灯是否为最大亮度值、可见光补光灯是否为最大亮度值、以及曝光参数是否都调节到最大值为判断依据；如果都为最大时，则曝光调节结束；否则，判断是否存在白光灯曝光线，如果存在，则判断可见光补光灯是否为最大亮度值，如果是，或，在不存在白光灯曝光线的情况下，判断当前曝光参数是否都调节到最大值；若当前曝光参数不是都调节到最大值时，选择曝光参数所在的曝光线，计算曝光调节补偿值，根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数；若当前曝光参数都调节到最大值时，则直接根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数；如果否，选择可见光补光灯所在的曝光线，计算曝光调节补偿值，根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数。

其中，所述以所述红外图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像的步骤，包括：

判断所述红外补光灯是否为最大亮度值，若不是，则选择红外补光灯所在的曝光线，计算曝光调节补偿值，根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数；若是，则判断当前曝光参数是否都调节到最大值；若当前曝光参数都不是调节到最大值时，选择曝光参数所在的曝光线，计算曝光调节补偿值，根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数；若当前曝光参数都调节到最大值时，则直接根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数。

请参阅图4，为本发明实施例提供的一种图像自动曝光方法流程图，其中，重点阐述昼夜模式时，自动曝光流程逻辑图，具体如下：

步骤(a)，当检测到当前环境为昼夜模式时，分别获取红外图像与可见光图像的统计数据，并基于统计数据对画面亮度进行分析计算；

步骤(b)，判断所述红外图像的曝光状态是否稳定；当所述红外图像的曝光状态为稳定时，则以所述可见光图像为主图像，并判断所述可见光图像的曝光状态是否稳定，当所述可见光图像的曝光状态稳定时，则曝光调节结束；

步骤(c)，当所述可见光图像的曝光状态不稳定时，则逐一判断所述可见光补光灯所在曝光线是否为最大亮度；判断所述红外补光灯所在曝光线是否为最大亮度；判断当前光圈、快门、增益都已使用到最大值；如果白光灯与红外补光灯所在曝光线的亮度都为最大时，且当前光圈、快门、增益都已使用到最大值时，则曝光调节结束；

步骤(d)，如果白光灯和红外补光灯所在曝光线的亮度都不是最大时，且当前光圈、快门、增益都不是最大值时，判断是否存在白光灯的曝光线；如果存在，则判断当前可见光补光灯所在曝光线是否为最大亮度，如果当前可见光补光灯所在曝光线为最大亮度值时，则将当前可见光补光灯所在曝光线设置为RgbLedMaxFlag＝1；如果不存在白光灯的曝光线，则当前可见光补光灯所在曝光线设置为RgbLedMaxFlag＝1；

步骤(e)，如果当前可见光补光灯所在曝光线不为最大亮度值时，则将当前可见光补光灯所在曝光线设置为RgbLedMaxFlag＝0；

步骤(f)，计算曝光调节补偿值，例如，根据当前统计数据计算的画面平均亮度与用户设置的目标亮度值进行非线性插值计算曝光调节补偿值；

步骤(g)，根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数；例如，如果当次调节未进行分配，则继续采用上一次的曝光参数；

步骤(h)，判断当前光圈、快门、增益是否已使用到最大值时，如果不是，则选择光圈、快门、增益所在的曝光线，设置pubparam＝0，并跳转至步骤(f)；如果是，则设置pubparam＝1，并跳转至步骤(g)；

步骤(i)，当所述红外图像的曝光状态不稳定时，则逐一判断所述红外补光灯所在曝光线是否为最大亮度；以及判断当前光圈、快门、增益都已使用到最大值；如果红外补光灯所在曝光线的亮度都为最大时，且当前光圈、快门、增益都已使用到最大值时，则跳转至步骤(b)中以可见光图像为主图像的执行方案；否则，以所述红外图像为主图像，并判断当前红外补光灯是否已经最大亮度，如果是，则将当前红外补光灯所在曝光线设置为IrbLedMaxFlag＝1，并跳转至步骤(h)；如果当前红外补光灯不是最大亮度时，选择红外补光灯所在曝光线，设置IrbLedMaxFlag＝0，并跳转至步骤(f)。

在另一些实施例中，上述动态择优(动态选择最优的)曝光策略进行曝光具体细节，如下：

A、假设摄像机处于一个夜晚低照度环境，此时，先将画面的曝光状态调节至稳定，假设硬件设备支持红外补光灯(红外灯)、白光补光灯(白光灯)，光圈、快门、增益等可调节，具体操作如下：

将状态分为曝光过曝、曝光稳定、曝光不足三个状态，两两组合有如下表1的9种情形：

表1夜晚曝光状态

红外过曝、可见光过曝	红外过曝、可见光稳定	红外过曝、可见光不足
			红外稳定、可见光过曝	红外稳定、可见光稳定	红外稳定、可见光不足
红外不足、可见光过曝	红外不足、可见光稳定	红外不足、可见光不足

B、标定曝光线有如下：

第一条曝光线，标定第一条红外灯从最小到最大；

第二条曝光线，标定第二条白光灯从最小到最大；

第三条曝光线，标定第三条光圈从最小到最大值的一半；

第四条曝光线，标定第四条快门从最小到最大；

第五条曝光线，标定第五条增益从最小到一定大小(预设值)；

第六条曝光线，标定第六条光圈从一半到最大；

第七条曝光线，标定最后一条增益从一定大小(预设值)到最大。

C、对红外图像和可见光图像均进行统计数据分析，判断两路图像(红外图像与可见光图像)的曝光状态：

例如，红外稳定、可见光稳定：曝光调节结束。

例如，红外稳定、可见光不足(或可见光过曝)：确定当前曝光参数的状态，如果光圈、快门、增益等共用曝光参数已设置为最大且红外补光灯开启，其中，所述光圈、增益、快门为sensor的曝光参数；则选择第二条曝光线(白光灯)，将可见光图像调节至曝光稳定状态。如果无法达到稳定，则调整至白光灯亮度最大值，即，停止调节。(由于环境为低照度环境，如果无白光补光，白光图像不可能为画面过曝状态)；反之，如果光圈、快门、增益等共用曝光参数未设置为最大且红外补光灯开启，则选择第一条曝光线，将红外灯亮度降低，调节至光圈、快门、增益等共用曝光参数设置为最大且红外图像再次达到稳定的状态，然后，选择第二条曝光线，将可见光图像调节至曝光稳定状态；如果无法达到稳定，则调整至白光灯亮度最大值，即停止调节。

例如，红外过曝、可见光不足：确定当前红外补光灯状态，如果红外灯开启，则选择第一条曝光线，降低红外补光灯的亮度值，调节至光圈、快门、增益等共用曝光参数设置为最大且红外图像达到稳定状态，然后，判断可见光图像的状态，根据上述情况进行曝光线选择进行调节；反之，则直接调整光圈、快门、增益等共用曝光参数，使得红外图像达到稳定状态，然后进行可见光图像的调节。

例如，红外过曝、可见光过曝：确定当前补光灯状态，如果红外、可见光补光灯均已开启，此时选择第一条光线，降低红外补光灯的亮度值调节调整光圈、快门、增益等共用曝光参数为最大且红外图像达到稳定的状态，然后，进行可见光图像的调节。

例如，红外不足、可见光过曝：根据环境条件，此时，可见光补光灯一定为开启状态，判断当前的曝光参数中，红外光补光灯是否已开启最大值，增益、快门、光圈等共有曝光参数是否已达到最大，如果曝光参数都已达到最大状态，则直接选择第二条曝光线，对可见光图像进行调节，至可见光图像稳定即可；反之，如果曝光参数未达到最大状态，则对增益、快门、光圈等共有曝光参数以及红外补光灯进行调节，直至红外光图像稳定，然后，调节可见光图像。

例如，红外不足、可见光不足：先判断当前的曝光参数中，补光灯以及增益、快门、光圈等共有曝光参数是否已达到最大，如果曝光参数已达到最大状态，则曝光无法进行下一步调节，此时停止曝光调节，反之，则对增益、快门、光圈等共有曝光参数以及红外补光灯进行调节，直至红外光图像稳定，然后，调节可见光图像。

综上，先调节红外图像的曝光状态，当红外图像的曝光状态由曝光不足或曝光过曝调整为曝光稳定时，再调节可见光图像的曝光状态，使得可见光图像的曝光状态也由曝光不足或曝光过曝调整为曝光稳定，从而得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

请参阅图3，为本发明提供的一种图像自动曝光方法的夜晚曝光流程图；详述如下：

在夜晚模式下，通过逻辑分光后得到可见光图像和红外图像：

统计数据分析：通过分析红外图像的统计数据，判断红外图像当前是否存在过曝状态，具体方法如下：首先，将红外图像整体划分为M×N个子块区域，并计算图像每一个子块区域的平均亮度值，设定画面亮度过曝阈值为OverExp_max，当图像子块亮度大于等于阈值上限OverExp_max时，则认为该子块区域处于过曝状态；当图像子块亮度小于阈值上限OverExp_max时，则认为该子块区域不过曝，遍历红外图像所有子块区域，并统计总的子块区域的过曝数量N，设定过曝数量阈值范围为[Num_min，Num_max]，当N≥Num_max阈值时，则认为当前红外图像为过曝状态，在以红外图像为主图像进行曝光调节过程中，一旦红外图像过曝，则通过调节曝光参数或红外灯将红外图像调节至不过曝状态，即当前红外图像所有子块区域的过曝数量N≤Num_min时，则认为当前红外图像不过曝。

其中，需要说明的是，根据上述方式，也能判断当前红外图像在不过曝的基础上，是否处于曝光稳定状态，在此不一一赘述。

主图像选择：为兼顾可见光图像和红外图像的曝光效果，采用单个RGB-IR图像传感器进行图像采集，而光圈、快门、增益为可见光图像和红外图像二者共用的曝光参数，因此调节光圈、快门、增益任一曝光参数均会影响可见光图像和红外图像的曝光效果，因此，在曝光调节之前，先进行主图像选择，即优先保证哪一种图像的曝光效果。根据对红外图像进行统计数据分析，若红外图像过曝时，则以红外图像为主图像并进行曝光调节，否则，以可见光图像为主图像进行曝光调节。

曝光线择优选择：根据用户需求或图像效果可预先任一设定曝光参数和补光灯的调节规则(曝光策略)，如：

标定第一条光圈从最小到最大值一半；

标定第二条快门从最小到最大；

标定第三条增益从最小到一定大小；

标定第四条红外灯从最小到最大；

标定第五条白光灯从最小到最大；

标定第六条光圈从一半到最大；

标定最后一条增益从一定大小到最大。

曝光调节规则标定结束后，需要标定每一条曝光线的主图像。本实施例中，设定光圈、快门、增益对应的主图像为可见光图像或红外图像，标定红外灯对应的主图像仅为红外图像，标定白光灯的主图像仅为可见光图像，即，通过选择当前曝光调节的主图像，依据当前主图像来选择相应的曝光线，换句话说，标定的曝光线调节内容必须与主图像一致，如：当前曝光不稳定且画面亮度Luma小于设定的曝光目标值Target时需要增大曝光参数，若当前选择的主图像为红外图像，当前生效的曝光参数处于设定的第二条曝光线之间，此时曝光调节从第二条曝光线开始，同时，当前调节的曝光线标定的主图像必须为红外图像，否则直接跳到下一条曝光线，以此类推，直到曝光调节稳定，曝光状态调节为稳定的条件，详述如下：

红外图像曝光稳定：依据上述得到的红外图像的画面亮度值LumaIr和曝光目标值LumaIrTarget，计算二者差值的绝对LumaIrDiff(简称红外亮度差)，当LumaIrDiff小于设定阈值IrThr时，则表示曝光已经调节稳定，反之，则表示曝光不稳定，且需要继续调节曝光，直到满足曝光稳定条件为止。

可见光图像曝光稳定：采用根据红外图像曝光稳定状态下的曝光参数得到的白光图像的画面亮度值LumaRgb和可见光的曝光目标亮度值LumaRgbTarget，计算二者的的绝对LumaRgbDiff(简称，可见光亮度差)，当LumaRgbDiff小于设定阈值RgbThr时，则表示曝光已经调节稳定，此过程与红外图像的判定基本保持一致，但是，当红外图像稳定后，此时如果白光曝光亮度不足，如根据可见光补光灯曝光线调整曝光后，仍存在可见光的曝光不足情况，此时需重新调整红外曝光，依次选择曝光线第六条，降低红外补光灯亮度，同时设置光圈、增益、快门等参数，重新调整红外光图像重新达到稳定，如果此稳定状态下曝光参数如与上一次的稳定的曝光参数一致，则当前可见光的图像视为稳定状态，不再进行调节；反之，如果不一致，则继续调整可见光的补光灯曝光线，直至可见光图像与红外光图像均达到稳定状态为止。

在本实施例中，利用RGB-IR图像传感器得到可见光图像与红外图像，根据当前图像传感器所处环境的昼夜模式不同，自适应切换曝光调节的主图像，从而可以选择不同的曝光策略实现自动曝光调节，在确保红外图像的曝光效果前提下，能够得到符合目标曝光效果的可见光图像；该曝光方式不仅操作简单、易于实现，还大大地提高了后续图像融合的图像质量。

在另一些实施例中，将得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像进行融合，得到融合质量更佳的图像，详述如下：

计算可见光图像的环境照度值，并输出第一加权系数a1；计算可见光图像的环境雾度值，并输出第二加权系数a2；对所述可见光图像进行色域转换，得到所述可见光图像的亮度分量和色度分量，例如，将所述可见光图像从Bayer域转换到RGB域；将所述可见光图像从RGB域转换到一个亮度和色度分离的色彩空间，得到所述可见光图像的亮度分量和色度分量；由所述可见光图像的亮度分量得到可见光亮度图像，并对所述可见光亮度图像和所述红外图像进行图像分层，得到可见光亮度图像低频层、可见光亮度图像细节层和红外图像细节层；利用所述第一加权系数、所述第二加权系数、所述可见光亮度图像低频层、所述可见光亮度图像细节层和所述红外图像细节层，对所述可见光亮度分量和所述红外图像进行融合得到融合图像的亮度分量；利用所述融合图像的亮度分量和所述可见光图像的色度分量通过色域转换得到融合图像。

在本实施例中，图像融合算法还可兼容处理低照、雾霾天等场景的画面效果提升，当环境照度过低、或者环境雾度过高时，可以自适应地增加融合图像中红外成分的贡献，提升信噪比；针对红外图像与可见光图像灰度特征不一致问题，采用图像分层加细节层融合的方式，可以避免融合图像的局部亮度与色彩失真问题，得到更细腻、真实的融合图像。

请参阅图5，为本发明提供的一种图像自动曝光装置的结构框图，包括：

图像获取模块1，用于获取图像传感器采集的可见光图像与红外图像，其中，所述图像传感器为RGB-IR图像传感器；

昼夜判断模块2，用于判断当前图像传感器所处环境的昼夜模式；

白天曝光控制模块3，用于当检测到当前环境为白天模式时，以可见光图像为主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的可见光图像；

夜晚曝光控制模块4，用于当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态以及当前曝光参数来选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

其中，还需要说明的是，图像自动曝光装置与图像自动曝光方法为一一对应的关系，在此，各个模块/单元与上述流程步骤所涉及的技术细节与技术效果均相同，在此不用一一赘述，请参照上述图像自动曝光方法。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备(例如电子设备设备或服务器500的结构示意图。本公开实施例中的电子设备设备可以包括但不限于诸如手机、平板电脑、膝上型电脑、台式电脑、电脑一体机、服务器、工作站、电视、机顶盒、智能眼镜、智能手表、数码相机、MP4播放器、MP5播放器、学习机、点读机、电纸书、电子词典、车载终端、虚拟现实(VirtualReality，VR)播放器或增强现实(Augmented Reality，AR)播放器等的固定器。图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、ROM 502以及RAM503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

通常，以下装置可以连接至I/O接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如磁带、硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图6示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从ROM 502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备参照上述图像自动曝光方法。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

综上所述，本发明利用RGB-IR图像传感器得到可见光图像与红外图像，根据当前图像传感器所处环境的昼夜模式不同，自适应切换曝光调节的主图像，从而可以选择不同的曝光策略实现自动曝光调节，在确保红外图像的曝光效果前提下，能够得到符合目标曝光效果的可见光图像；该曝光方式不仅操作简单、易于实现，还大大地提高了后续图像融合的图像质量。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种图像自动曝光方法，其特征在于，包括：

当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态以及当前曝光参数来选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像；

当检测到当前环境为夜晚模式时，分析所述红外图像的统计数据来判断当前帧的红外图像是否处于稳定状态；若所述红外图像处于稳定状态时，则以所述可见光图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像；若所述红外图像处于非稳定状态时，则以红外补光灯是否为最大亮度值、以及曝光参数是否都已调节最大值为判断依据，如果是，则以所述可见光图像为主图像进行曝光调节，如果否，则以所述红外图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像；

所述以所述可见光图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像的步骤，包括：

判断所述可见光图像的状态是否稳定，如果稳定，则曝光调节结束；如果不稳定，则以红外补光灯是否为最大亮度值、可见光补光灯是否为最大亮度值、以及曝光参数是否都调节到最大值为判断依据；如果都为最大时，则曝光调节结束；否则，判断是否存在白光灯曝光线，如果存在，则判断可见光补光灯是否为最大亮度值，如果是，或，在不存在白光灯曝光线情况下，判断当前曝光参数是否都调节到最大值；若当前曝光参数不是都调节到最大值时，选择曝光参数所在的曝光线，计算曝光调节补偿值，根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数；若当前曝光参数都调节到最大值时，则直接根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数；如果否，选择可见光补光灯所在的曝光线，计算曝光调节补偿值，根据曝光调节补偿值计算曝光量，并根据选定的曝光线分配曝光参数。

2.根据权利要求1所述的图像自动曝光方法，其特征在于，还包括：获取图像传感器采集的原始图像，对所述原始图像进行逻辑分光处理，得到红外图像与可见光图像。

3.根据权利要求1或2所述的图像自动曝光方法，其特征在于，所述以可见光图像为主图像进行曝光调节的步骤，包括：

对所述可见光图像进行分块处理，计算每个子块区域的亮度得到平均亮度值，其中，采用中央权重表进行加权计算，得到可见光图像的平均亮度值；

根据预设的不同增益段对应的目标亮度值，获取当前环境下曝光参数的增益参数，利用线性插值法根据标定的目标亮度值与当前增益参数计算当前曝光下的实际曝光目标值；

计算所述实际曝光目标值与平均亮度值之间的亮度差；当所述亮度差不大于预设阈值时，则停止曝光调节；否则，继续调整曝光，直至曝光稳定为止。

4.根据权利要求1所述的图像自动曝光方法，其特征在于，所述以所述红外图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像的步骤，包括：

5.根据权利要求1或2所述的图像自动曝光方法，其特征在于，还包括：分析所述红外图像的统计数据来判断当前帧的红外图像是否处于过曝状态；若所述红外图像处于过曝状态时，则以所述红外图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像；若所述红外图像处于不过曝状态时，则以所述可见光图像为主图像，动态择优曝光策略进行曝光，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像。

6.根据权利要求5所述的图像自动曝光方法，其特征在于，所述分析红外图像的统计数据来判断当前帧的红外图像是否处于过曝状态的步骤，包括：

将当前所述红外图像分割为多个子块区域，计算每个所述子块区域的平均亮度值；逐一检测所述红外图像内各个子块区域的平均亮度值是否小于预设亮度阈值，判断各个所述子块区域是否处于过曝状态；统计处于过曝状态的所述子块区域的数量当其达到预设数量阈值时，判定当前所述红外图像处于过曝状态；否则，所述红外图像处于不过曝状态。

7.一种图像自动曝光装置，其特征在于，包括：

夜晚曝光控制模块，用于当检测到当前环境为夜晚模式时，根据所述红外图像与可见光图像的曝光状态以及当前曝光参数来选择主图像进行曝光调节，得到符合目标曝光效果的红外图像与可见光图像；

8.一种电子设备，其特征在于：包括：

一个或多个处理装置；

存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理装置执行，使得所述一个或多个处理装置实现如1至6中任一所述的图像自动曝光方法。

9.一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，所述计算机程序用于使所述计算机执行权利要求1至6中任一所述的图像自动曝光方法。