CN118138893A - 自动曝光调节方法及车辆系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自动曝光调节方法以及实现该方法的车辆系统。该自动曝光调节方法能够计算景物灰度图像的灰度均值、灰度均值附近像素比例、黑饱和像素比例以及白饱和像素比例等数据，并且能够通过将这些数据与预设阈值进行比较来区分场景整体明暗程度以及灰度值分布，并由此来确定增加曝光、减少曝光还是维持曝光。根据本发明的自动曝光调节方法以多个灰度值范围内像素所占的比例为依据对曝光参数进行调整，这使得能够获得更加合适的曝光参数，从而能够对目标进行更加有效的曝光。根据本发明的自动曝光调节方法还能够根据涉水路面、城市道路、水泥路面等不同场景来调整预设阈值，因此对于不同的场景都能够实现有效的曝光。

Description

自动曝光调节方法及车辆系统

技术领域

本发明涉及摄像头成像技术领域，更具体地，涉及一种自动曝光调节方法和实现该自动曝光调节方法的车辆系统。

背景技术

人工智能技术和无人机技术的快速发展对于汽车行驶安全和路径规划的解决具有巨大促进意义。通常可使用无人机伴飞汽车，然后利用无人机提前感知前方路况，比如在前方出现急转弯、较大驼峰或者涉水道路时，可根据无人机对前方路况的感知情况，判断车辆是否需要避让前方车辆或者绕过前方道路，这对汽车行驶安全和出行效率带来了巨大便利。

但是车载无人机对地面成像时，易受天气、地域与景物反射率等因素影响，探测器易产生曝光过度(过曝)或曝光不足(欠曝)，从而严重影响成像质量，因此车载无人机需要快速有效的自动曝光调节方法。

在本领域中，亟需一种能够自动区别场景以实现目标和背景的快速有效曝光以便提高成像质量的技术方案。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提出了一种自动曝光调节方法，其包括步骤：

S101：获取所拍摄目标的灰度图像；

S201：根据设定的最高灰度值LEV、黑饱和灰度值B以及白饱和灰度值W计算灰度均值G_AV、黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL，其中，

并且R(i)是灰度值为i的像素的比例，

S301：将灰度均值G_AV与设定的暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W进行比较，如果G_AV≤T_B，则执行S401；如果T_B<G_AV≤T_W，则执行S501；如果G_AV>T_W，则执行S601；

S401：将白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果WSL≤ST，则增加曝光；如果WSL>ST，则维持曝光；

S501：将黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL≤ST并且WSL≤ST，则维持曝光；如果BSL>ST并且WSL>ST，则维持曝光；如果BSL≤ST并且WSL>ST，则减少曝光；如果BSL>ST并且WSL≤ST，则增加曝光；以及

S601：将白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果WSL≤ST，则维持曝光；如果WSL>ST，则减少曝光。

根据本发明的一种可选实施方式，S501在于：如果BSL>ST并且WSL>ST，则增加曝光。

根据本发明的一种可选实施方式，所述自动曝光调节方法还包括步骤：

S701：将黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL>ST并且WSL≤ST，则增加曝光；如果BSL≤ST或者WSL>ST，则维持曝光；并且，

S201还在于：根据设定的背景灰度值范围b计算灰度均值附近像素比例N_AV，其中，

S301还在于：将灰度均值附近像素比例N_AV与设定的像素集中系数CT进行比较，如果G_AV≤T_B并且N_AV≤CT，则执行S701；如果G_AV≤T_B并且N_AV>CT，则执行S401。

根据本发明的一种可选实施方式，所述自动曝光调节方法还包括步骤：

S801：将黑饱和像素比例BSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL≤ST，则维持曝光；如果BSL>ST，则增加曝光；并且，

S301还在于：如果T_B<G_AV≤T_W并且N_AV≤CT，则执行S501；如果T_B<G_AV≤T_W并且N_AV>CT，则执行S801。

根据本发明的一种可选实施方式，所述自动曝光调节方法在S201之前还包括步骤：

S111：根据所使用的成像模块来设定最高灰度值LEV。

根据本发明的一种可选实施方式，S111还在于：根据所拍摄目标来设定黑饱和灰度值B和白饱和灰度值W，并且其中，

根据本发明的一种可选实施方式，S111还在于：根据所拍摄目标来设定暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W，并且其中，

根据本发明的一种可选实施方式，S111还在于：根据所拍摄目标来设定背景灰度值范围b，并且其中，

根据本发明的一种可选实施方式，所述自动曝光调节方法在S301之前还包括步骤：

S211：将灰度均值附近像素比例N_AV与设定的像素集中系数CT进行比较，如果0<N_AV≤CT，则将误曝光系数ST设定为0.01；如果N_AV>CT，则将误曝光系数ST设定为0.001。

同样为了解决上述现有技术中的问题，本发明还提出了一种车辆系统，其包括智能车和无人机，其中，所述智能车包括车载计算机模块；所述无人机包括与所述车载计算机模块信号连接的机载计算机模块以及与所述机载计算机模块信号连接的机载成像模块；其中，所述机载计算机模块装载有在被执行时实现如上所述的自动曝光调节方法的步骤的计算机程序，并且被配置成执行所述计算机程序来调整所述机载成像模块的曝光并且将所述机载成像模块采集的图像传输至所述车载计算机模块，所述车载计算机模块被配置成根据所述图像计算所述智能车的路径以及所述无人机的飞行任务。

本发明可以体现为附图中的示意性的实施例。然而，应注意的是，附图仅仅是示意性的，任何在本发明的教导下所设想到的变化都应被视为包括在本发明的范围内。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施例。这些附图不应被解释为必然地限制本发明的范围，其中：

图1是根据本发明的一种实施方式的自动曝光方法的示意性流程图；

图2是某一景物的灰度图像；

图3是根据图2所示的灰度图像生成的灰度直方图；

图4是根据本发明的另一种实施方式的自动曝光调节方法的示意性流程图；

图5是根据本发明的又一种实施方式的自动曝光调节方法的示意性流程图；

图6是根据本发明的再一种实施方式的自动曝光调节方法的示意性流程图；以及

图7是根据本发明的车辆系统的智能车以及无人机的组成部分的示意性布局图。

具体实施方式

本发明的进一步的特征和优点将从以下参考附图进行的描述中变得更加明显。附图中示出了本发明的示例性实施例，并且各个附图并不必然地按照实际比例绘制。然而，本发明可以实现为许多不同的形式并且不应解释为必然地限制于这里示出公开的示例性实施例。相反，这些示例性实施例仅仅被提供用于说明本发明以及向本领域的技术人员传递本发明的精神和实质。

本发明旨在提出一种自动曝光调节方法以及使用该自动曝光调节方法来调整曝光参数的车辆系统。该自动曝光调节方法能够计算景物灰度图像的灰度均值、灰度均值附近像素比例、黑饱和像素比例以及白饱和像素比例等数据，并且能够通过将这些数据与预设阈值进行比较来区分场景整体明暗程度以及灰度值分布，并由此来确定增加曝光、减少曝光还是维持曝光。因此，根据本发明的自动曝光调节方法是以多个灰度值范围内像素所占的比例为依据对曝光参数进行调整，这使得能够获得更加合适的曝光参数，从而能够对目标进行更加有效的曝光。另外，根据本发明的自动曝光调节方法还能够根据涉水路面、城市道路、水泥路面等不同场景来调整预设阈值，因此对于不同的场景都能够实现有效的曝光，从而具有更高的适应性。

下面参考附图详细描述根据本发明的自动曝光调节方法及车辆系统的各个可选但非限制性的实施方式。

参考图1，其中示出了根据本发明的一种实施方式的自动曝光方法的示意性流程图。如图1所示，自动曝光方法包括：

步骤S101：获取所拍摄目标的灰度图像。例如，可以通过成像模块对目标进行拍摄以获取目标的彩色图像，然后对彩色图像进行灰度处理以获取目标的灰度图像。当然，也可以通过成像模块直接拍摄出目标的灰度图像。众所周知，对目标的拍摄是通过允许来自目标的光线进入镜头从而与感光元件发生作用来实现的，这一过程也被称为曝光，因此光线进入镜头的量(通常由光圈控制)以及时间(通常由快门控制)是反映曝光强度的主要参数，曝光越强意味着光线进入镜头的量越大和/或时间越长，从而得到的图像越亮；反之，曝光越弱意味着光线进入镜头的量越小和/或时间越短，从而得到的图像越暗。

参考图2，其中示出了某一景物的灰度图像，所谓灰度图像是指图像中的每个像素都呈特定深浅的灰色，即，具有特定的灰度值，其中，灰度值越高，则像素越白，最高灰度值对应着纯白的像素；灰度值越低，则像素越黑，0灰度值对应着纯黑的像素。通过统计灰度图像中每个像素的灰度值，可以获得如图3所示的灰度直方图，所谓灰度直方图是指以灰度值为横坐标并以像素比例为纵坐标的灰度曲线图，该灰度曲线反映了具有某一灰度值的像素占总像素的比例。例如，在图2中的灰度图像中，横向像素数为M，纵向像素数为N，具有灰度值i的像素数量为h(i)，那么总像素数量L＝M×N，并且在图3的灰度直方图中的灰度曲线上，横坐标为i的点的纵坐标为R(i)，也就是说具有灰度值i的像素的比例为R(i)，其中，R(i)＝h(i)/L，即，R(i)是具有灰度值i的像素数量h(i)与总像素数量L之比。

步骤S201：根据设定的最高灰度值LEV、黑饱和灰度值B以及白饱和灰度值W计算灰度均值G_AV、黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL，其中，

其中，如前文所述，R(i)是灰度值为i的像素的比例。

如图3所示，最高灰度值LEV、黑饱和灰度值B以及白饱和灰度值W将整个象限划分成了多个区域，即，灰度值在[0,B]区间的黑饱和区域、灰度值在[B,W]区间的中间区域以及灰度值在[W,LEV]区间的白饱和区域，其中，灰度值在黑饱和区域中的像素被称为黑饱和像素，灰度值在中间区域中的像素被称为中间像素，并且灰度值在白饱和区域中的像素被称为白饱和像素。在视觉效果上，黑饱和像素较暗，白饱和像素较亮，而中间像素则明暗居中，因此与黑饱和像素和白饱和像素相比，中间像素更具备参考价值。在一般情况下，合适的曝光将使得目标的灰度图像中的中间像素较多而白饱和像素以及黑饱和像素较少，以便使得灰度图像能够提供更多有用信息，因此，调整曝光强度的目标也是为了让更多的像素处于中间区域。但是需要注意的是，减少曝光强度可能导致黑饱和像素的灰度值进一步减小甚至完全变黑，从而失去参考价值；反之，增强曝光强度可能导致白饱和像素的灰度值进一步增大甚至完全变白，从而也失去参考价值。因此，本申请的发明人提出通过判断各个灰度值范围内像素的分布来确定曝光强度的调整方向。然而，值得一提的是，针对部分黑饱和像素，还可以通过伽马变换来使其具备参考价值，但是白饱和像素却不适于此法。因此，在本发明的技术方案中，避免过曝优先于避免欠曝。

回到步骤S201，由于R(i)是灰度值为i的像素的比例，即，灰度值为i的像素数量h(i)与总像素数量L之比。因此，通过上述公式计算出的G_AV是灰度值从0至LEV的所有像素的灰度值的平均值，BSL是黑饱和像素占总像素的比例，WSL是白饱和像素占总像素的比例。在该配置下，可以根据各种像素占总像素的比例(即，像素在各个灰度值范围内的分布)来判断灰度图像的总体明暗程度，例如，如果灰度均值G_AV较小、黑饱和像素比例BSL较大而白饱和像素比例WSL较小，则表明灰度图像可能整体偏暗；反之，如果灰度均值G_AV较大、黑饱和像素比例BSL较小而白饱和像素比例WSL较大，则表明灰度图像可能整体偏亮。因此，通过这些参数可以更加准确地确定灰度图像的总体明暗程度，由此为后续曝光参数的调整指明方向。

另外，值得一提的是，所谓最高灰度值LEV影响着根据灰度图像生成的灰度直方图的灰度曲线的平滑程度，如图3所示的灰度曲线，如果最高灰度值LEV越高，则灰度曲线上相邻点之间的灰度值之差越小，曲线越平滑；反之，如果最高灰度值LEV越低，则灰度曲线上相邻点之间的灰度值之差越大，曲线越粗糙。然而，需要指出的是，最高灰度值LEV主要根据成像模块本身确定，例如，现有成像模块的最高灰度值一般为255。

因此，如图1所示，根据本发明的一种可选实施方式，自动曝光调节方法可以在步骤S201之前包括步骤S111：根据所使用的成像模块来设定最高灰度值LEV。例如，通过读取当前用于对目标进行拍摄的成像模块的参数来设定最高灰度值LEV。在不同的拍摄时段，可能会切换使用不同的成像模块来获取目标的图像，因此根据当前所使用的成像模块来设定最高灰度值使得可以在后续步骤中获得更适合于该成像模块的曝光参数，这有助于提高根据本发明的自动曝光调节方法的适应性。

另外，步骤S111还可以在于：根据所拍摄目标设定黑饱和灰度值B和白饱和灰度值W，并且其中，

在该配置下，根据所拍摄目标来设定黑饱和灰度值B和白饱和灰度值W，例如，当在晴天拍摄涉水路面等亮度较高或反射率较大的目标时，由于场景整体偏亮，因此可以适当提高黑饱和灰度值B和白饱和灰度值W，以便将在整体偏亮的场景中仍然较暗的像素划归黑饱和像素，并避免将在整体偏亮的场景中本身较亮的像素划归白饱和像素；反之，当在阴天拍摄水泥路面等亮度较低或反射率较小的目标时，由于场景整体偏暗，因此可以适当减小黑饱和灰度值B和白饱和灰度值W，以便将在整体偏暗的场景中仍然较亮的像素划归白饱和像素，并避免将在整体偏暗的场景中本身较暗的像素划归黑饱和像素。因此，该配置提高了根据本发明的自动曝光调节方法针对不同场景不同目标的适应性。另外，黑饱和灰度值B取自接近0灰度值的区间，而白饱和灰度值W取自接近最高灰度值LEV的区间，并且二者的取值区间会随着最高灰度值LEV的变化而变化，因此在根据当前所用的成像模块设定最高灰度值LEV的情况下，这有助于进一步提高根据本发明的自动曝光调节方法针对不同成像模块的适应性。

步骤S301：将计算得到的灰度均值G_AV与设定的暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W进行比较，如果G_AV≤T_B，则执行步骤S401；如果T_B<G_AV≤T_W，则执行步骤S501；如果G_AV>T_W，则执行步骤S601；

步骤S401：将计算得到的白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果WSL≤ST，则增加曝光强度；如果WSL>ST，则维持曝光强度不变。因此，在步骤S401中，将在确定灰度均值G_AV较小(因此图像总体偏暗)之后，判断白饱和像素比例WSL的大小，如果白饱和像素比例WSL也较小(即，白饱和像素较少)，则增加曝光，这可以提高后续图像中各个像素的亮度从而使其更具参考价值，并且不会有大量的白饱和像素因过曝而失去参考价值；反之，如果白饱和像素比例WSL较大(即，白饱和像素较多)，则维持曝光，这可以有效地避免后续图像中大量的白饱和像素因过曝而失去参考价值。

步骤S501：将计算得到的黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL≤ST并且WSL≤ST，则维持曝光强度不变；如果BSL>ST并且WSL>ST，则维持曝光强度不变；如果BSL≤ST并且WSL>ST，则减少曝光强度；如果BSL>ST并且WSL≤ST，则增加曝光强度。因此，在步骤S501中，将在确定灰度均值G_AV大小适中(因此图像总体明暗适中)之后，判断黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL的大小，如果黑饱和像素比例BSL较大(即，黑饱和像素较多)而白饱和像素比例WSL较小(即，白饱和像素较少)，则增加曝光，这可以使大量的黑饱和像素在后续图像中进入中间区域从而使其更具参考价值，并且不会有大量的白饱和像素因过曝而失去参考价值；如果黑饱和像素比例BSL较小(即，黑饱和像素较少)而白饱和像素比例WSL较大(即，白饱和像素较多)，则减少曝光，这可以使大量的白饱和像素在后续图像中进入中间区域从而使其更具参考价值，并且不会有大量的黑饱和像素因欠曝而失去参考价值；如果黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL均较小，则维持曝光，这是因为大部分像素都分布在中间区域因此具有较高的参考价值，因此不需要改变曝光；如果黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL均较大，则同样维持曝光，而这可以避免在后续图像中大量的黑饱和像素因欠曝而失去参考价值，同时可以避免大量的白饱和像素因过曝而失去参考价值。

步骤S601：将计算得到的白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果WSL≤ST，则维持曝光强度不变；如果WSL>ST，则减少曝光强度。因此，在步骤S601中，将在确定灰度均值G_AV较大(因此图像总体偏亮)之后，判断白饱和像素比例WSL的大小，如果白饱和像素比例WSL较小(即，白饱和像素较少)，则维持曝光，这是因为虽然图像总体偏亮，但是白饱和像素较少，因此大部分像素仍是具有较高参考价值的中间像素，从而不需要改变曝光；如果白饱和像素比例WSL较大(即，白饱和像素较多)，则减少曝光，这可以使大量的白饱和像素在后续图像中进入中间区域从而使其更具参考价值。

根据本发明的一种可选实施方式，步骤S111还在于：根据所拍摄目标设定暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W，并且其中，

在该配置下，根据所拍摄目标来设定暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W，例如，当在晴天拍摄涉水路面等亮度较高或反射率较大的目标时，由于场景整体偏亮，因此可以适当提高暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W，因为在整体偏亮的场景中灰度均值G_AV本身较大，此时不应据此认为图像偏亮；反之，当在阴天拍摄水泥路面等亮度较低或反射率较小的目标时，由于场景整体偏暗，因此可以适当减小暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W，因为在整体偏暗的场景中灰度均值G_AV本身较小，此时不应据此认为图像偏暗。因此，该配置提高了根据本发明的自动曝光调节方法针对不同场景不同目标的适应性。另外，暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W二者的取值区间会随着最高灰度值LEV的变化而变化，因此在根据当前所用的成像模块设定最高灰度值LEV的情况下，这有助于进一步提高根据本发明的自动曝光调节方法针对不同成像模块的适应性。

根据本发明的一种可选实施方式，步骤S501在于：如果BSL>ST并且WSL>ST，则增加曝光强度。因此，与上个实施方式中在黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL均较大时维持曝光不同，在该实施方式中，如果黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL均较大，则增加曝光，这是因为在实际拍摄中，如果出现了黑饱和像素和白饱和像素均较多的情况，那么往往黑饱和像素比白饱和像素更具备参考价值，因此通过增加曝光以使这些黑饱和像素在后续图像中进入中间区域从而提高其参考价值。

参考图4，其中示出了根据本发明的另一种实施方式的自动曝光调节方法的示意性流程图。与图1所示实施方式不同的是，图4所示的实施方式对步骤S201和S301进行了进一步限定并且补充了步骤S701。下文中仅详细描述图4所示实施方式与图1所示实施方式的不同之处，相同之处则不再赘述。

如图4所示，步骤S201还在于：根据设定的背景灰度值范围b计算灰度均值附近像素比例N_AV，其中，

也就是说，在步骤S201中还计算得到了灰度值在[G_AV-b,G_AV+b]区间内(即，灰度值在灰度均值G_AV附近)的像素(下文称为灰度均值附近像素)的比例，并且该比例被称为灰度均值附近像素比例N_AV。如果灰度均值附近像素比例N_AV较大，则说明灰度均值附近像素较多，像素的灰度值的分布比较集中，并且集中在灰度均值G_AV附近；反之，如果灰度均值附近像素比例N_AV较小，则说明灰度均值附近像素较少，像素的灰度值的分布比较分散。

另外，步骤S301还在于：将灰度均值附近像素比例N_AV与设定的像素集中系数CT进行比较，如果G_AV≤T_B并且N_AV≤CT，则执行步骤S701；如果G_AV≤T_B并且N_AV>CT，则执行步骤S401。特别地，可以将像素集中系数CT设定为0.8。

步骤S701在于：将黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL>ST并且WSL≤ST，则增加曝光强度；如果BSL≤ST或者WSL>ST，则维持曝光强度不变。

因此，与图1所示实施方式所不同的是，在图4所示实施方式中，如果灰度均值G_AV较小(即，图像总体偏暗)并且灰度均值附近像素比例N_AV较大(即，灰度均值附近像素较多、像素灰度值分布较集中)，则执行步骤S401，而如果灰度均值G_AV较小(即，图像总体偏暗)并且灰度均值附近像素比例N_AV较小(即，灰度均值附近像素较少、像素灰度值分布较分散)，则执行步骤S701。而步骤S701是在黑饱和像素比例BSL较大并且白饱和像素比例WSL较小的情况下才增加曝光，而在其他情况下维持曝光，这可以使大量的黑饱和像素在后续图像中进入中间区域从而使其更具参考价值，同时可以避免大量的白饱和像素因过曝而失去参考价值。

根据本发明的一种可选实施方式，步骤S111还在于：根据所拍摄目标设定背景灰度值范围b，并且其中，

在该配置下，根据所拍摄目标来设定背景灰度值范围b，例如，当在晴天拍摄涉水路面等亮度较高或反射率较大的目标时，或者，当在阴天拍摄水泥路面等亮度较低或反射率较小的目标时，由于像素灰度值分布本身比较集中，因此可以适当减小背景灰度值范围b，这是因为如果此时将背景灰度值范围b设置得较大，则灰度均值附近像素比例N_AV必然较大，这会导致灰度均值附近像素比例N_AV失去参考意义。因此，该配置提高了根据本发明的自动曝光调节方法针对不同场景不同目标的适应性。另外，背景灰度值范围b的取值区间会随着最高灰度值LEV的变化而变化，因此在根据当前所用的成像模块设定最高灰度值LEV的情况下，这有助于进一步提高根据本发明的自动曝光调节方法针对不同成像模块的适应性。

参考图5，其中示出了根据本发明的又一种实施方式的自动曝光调节方法的示意性流程图。与图4所示实施方式不同的是，图5所示的实施方式对步骤S301进行了进一步限定并且补充了步骤S801。下文中仅详细描述图5所示实施方式与图4所示实施方式的不同之处，相同之处则不再赘述。

如图5所示，步骤S301还在于：如果T_B<G_AV≤T_W并且N_AV≤CT，则执行步骤S501；如果T_B<G_AV≤T_W并且N_AV>CT，则执行步骤S801。

步骤S801在于：将黑饱和像素比例BSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL≤ST，则维持曝光强度不变；如果BSL>ST，则增加曝光强度。

因此，与图1和图4所示的实施方式所不同的是，在图5所示的实施方式中，如果灰度均值G_AV适中(即，图像总体明暗适中)并且灰度均值附近像素比例N_AV较小(即，灰度均值附近像素较少、像素灰度值分布较分散)，则执行步骤S501，如果灰度均值G_AV适中(即，图像总体明暗适中)并且灰度均值附近像素比例N_AV较大(即，灰度均值附近像素较多、像素灰度值分布较集中)，则执行步骤S801。而步骤S801是在黑饱和像素比例BSL较大的情况下增加曝光，而在黑饱和像素比例BSL较小的情况下维持曝光，这是因为在实际拍摄中，如果出现了图像总体明暗适中、像素灰度值的分布比较集中并且黑饱和像素较多的情况，则黑饱和像素往往比白饱和像素更具参考价值，因此通过增加曝光，可以使这些黑饱和像素在后续图像中进入中间区域，从而使其更具参考价值。

参考图6，其中示出了根据本发明的再一种实施方式的自动曝光调节方法的示意性流程图。与图5所示实施方式不同的是，图6所示的实施方式补充了步骤S211。如图6所示，自动曝光调节方法还可以在步骤S301之前包括步骤S211：将灰度均值附近像素比例N_AV与设定的像素集中系数CT进行比较，如果0<N_AV≤CT，则将误曝光系数ST设定为0.01；如果N_AV>CT，则将误曝光系数ST设定为0.001，即，

因此，在步骤S211中，如果灰度均值附近像素比例N_AV较大(即，灰度均值附近像素较多、像素灰度值分布较集中)，则将误曝光系数ST设定为较小的值，这使得后续特定条件下的增加曝光、减少曝光和维持曝光的操作将更容易被触发，也就是说针对像素灰度值较为集中的情况采取更加灵敏的响应措施；反之，如果灰度均值附近像素比例N_AV较小(即，灰度均值附近像素较少、像素灰度值分布较分散)，则将误曝光系数ST设定为较大的值，这使得后续特定条件下的增加曝光、减少曝光和维持曝光的操作将不易被触发，也就是说针对像素灰度值较为分散的情况采取较不灵敏的响应措施。根据像素灰度值分布的集中程度来调整响应的灵敏程度进一步提高了根据本发明的自动曝光调节方法针对不同场景不同目标的适应性。

根据本发明的一种可选实施方式，在执行增加曝光强度、减少曝光强度以及维持曝光强度中的任一操作之后返回步骤S101。在该配置下，可以实时获取目标的灰度图像并根据实时获取的目标的灰度图像不断调整曝光参数，从而确保始终能够对目标进行有效的曝光。因此，该配置对于移动拍摄来说非常有利。

本发明还提出了一种车辆系统，该车辆系统包括智能车以及装载在智能车的车顶或者可开关的中空引擎盖内的无人机。

参考图7，其中示出了根据本发明的车辆系统的智能车以及无人机的组成部分的示意性布局图。如图7所示，智能车100包括：车载计算机模块110以及与该车载计算机模块110信号连接的车载成像模块120、车载GPS模块130和车载无线通信模块140。车载计算机模块110用于计算智能车100的路径以及无人机200的飞行任务，并生成指示无人机200的飞行任务的指令。车载成像模块120用于对前方路况进行成像，然后将所成图像传输至车载计算机模块110。车载GPS模块130用于定位智能车100，然后将位置信息传输至车载计算机模块110。车载无线通信模块140用于将车载计算机模块110生成的指令发送至无人机200以及从无人机200接收所需的数据。

如图7所示，无人机200包括：机载计算机模块210以及与该机载计算机模块210信号连接的机载成像模块220、机载GPS模块230、机载无线通信模块240和飞行控制模块250。机载计算机模块210用于执行根据本发明的自动曝光调节方法，以便调整机载成像模块220的曝光强度。也就是说，机载计算机模块210装载有在被执行时实现上述自动曝光调节方法的步骤的计算机程序。机载成像模块220用于对路况、周围环境等目标进行成像，然后将所成图像传输至机载计算机模块210，机载计算机模块210根据自动曝光调节方法对图像进行分析然后调整机载成像模块220的曝光强度。机载GPS模块230用于定位无人机，然后将位置信息传输至机载计算机模块210。机载无线通信模块240与智能车100的车载无线通信模块140信号连接，以便接收由智能车100的车载计算机模块110生成的指示无人机200的飞行任务的指令，以及将智能车100所需的数据传输至智能车100的车载计算机模块110，车载计算机模块110可以根据智能车100采集的数据(例如，车载成像模块120所采集的图像、车载GPS模块130所采集的位置信息等等)以及无人机200采集的数据(例如，机载成像模块220所采集的图像、机载GPS模块230所采集的位置信息等等)计算智能车100的路径以及无人机200的飞行任务。飞行控制模块250用于根据由智能车100的车载计算机模块110生成的指令控制无人机200执行飞行任务。由于机载计算机模块210根据本发明的自动曝光调节方法来调整机载成像模块220的曝光强度，因此，机载成像模块220能够对目标进行更加有效的曝光，从而使得所成图像能够提供更多有用信息，这有助于车载计算机模块110计算出更加准确、更加合理的车辆路径以及无人机飞行任务。

虽然上文描述了将根据本发明的自动曝光调节方法应用于车辆系统的特定场景，但是本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的自动曝光调节方法显然可以应用于任何拍摄场景。因此，应用根据本发明的自动曝光调节方法的任何拍摄场景都应视为落入本发明的保护范围中。

以上借助于附图详细描述了根据本发明的自动曝光调节方法及车辆系统的可选但非限制性的实施例。对于本领域内的那些普通技术人员来说，在不偏离本公开的精神和实质的情况下，对技术和结构的修改和补充以及对各实施例中的特征的重新组合显然都应视为包括在本发明的范围内。因此，在本发明的教导下所能够设想到的这些修改和补充都应被视为本发明的一部分。本发明的范围包括在本发明的申请日时已知的等效技术和尚未预见的等效技术。

Claims (10)

1.自动曝光调节方法，其包括步骤：

S101：获取所拍摄目标的灰度图像；

S201：根据设定的最高灰度值LEV、黑饱和灰度值B以及白饱和灰度值W计算灰度均值G_AV、黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL，其中，

并且R(i)是灰度值为i的像素的比例，

S301：将灰度均值G_AV与设定的暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W进行比较，如果G_AV≤T_B，则执行S401；如果T_B<G_AV≤T_W，则执行S501；如果G_AV>T_W，则执行S601；

S401：将白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果WSL≤ST，则增加曝光；如果WSL>ST，则维持曝光；

S501：将黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL≤ST并且WSL≤ST，则维持曝光；如果BSL>ST并且WSL>ST，则维持曝光；如果BSL≤ST并且WSL>ST，则减少曝光；如果BSL>ST并且WSL≤ST，则增加曝光；以及

S601：将白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果WSL≤ST，则维持曝光；如果WSL>ST，则减少曝光。

2.根据权利要求1所述的自动曝光调节方法，其中，

S501在于：如果BSL>ST并且WSL>ST，则增加曝光。

3.根据权利要求1或2所述的自动曝光调节方法，还包括步骤：

S701：将黑饱和像素比例BSL以及白饱和像素比例WSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL>ST并且WSL≤ST，则增加曝光；如果BSL≤ST或者WSL>ST，则维持曝光；并且，

S201还在于：根据设定的背景灰度值范围b计算灰度均值附近像素比例N_AV，其中，

S301还在于：将灰度均值附近像素比例N_AV与设定的像素集中系数CT进行比较，如果G_AV≤T_B并且N_AV≤CT，则执行S701；如果G_AV≤T_B并且N_AV>CT，则执行S401。

4.根据权利要求3所述的自动曝光调节方法，还包括步骤：

S801：将黑饱和像素比例BSL与设定的误曝光系数ST进行比较，如果BSL≤ST，则维持曝光；如果BSL>ST，则增加曝光；并且，

S301还在于：如果T_B<G_AV≤T_W并且N_AV≤CT，则执行S501；如果T_B<G_AV≤T_W并且N_AV>CT，则执行S801。

5.根据权利要求3或4所述的自动曝光调节方法，在S201之前还包括步骤：

S111：根据所使用的成像模块来设定最高灰度值LEV。

6.根据权利要求5所述的自动曝光调节方法，其中，

S111还在于：根据所拍摄目标来设定黑饱和灰度值B和白饱和灰度值W，并且其中，

7.根据权利要求5所述的自动曝光调节方法，其中，

S111还在于：根据所拍摄目标来设定暗背景阈值T_B和亮背景阈值T_W，并且其中，

8.根据权利要求5所述的自动曝光调节方法，其中，

S111还在于：根据所拍摄目标来设定背景灰度值范围b，并且其中，

9.根据权利要求3-8中任一项所述的自动曝光调节方法，在S301之前还包括步骤：

S211：将灰度均值附近像素比例N_AV与设定的像素集中系数CT进行比较，如果0<N_AV≤CT，则将误曝光系数ST设定为0.01；如果N_AV>CT，则将误曝光系数ST设定为0.001。

10.车辆系统，其包括智能车(100)和无人机(200)，其中，

所述智能车(100)包括车载计算机模块(110)；

所述无人机(200)包括与所述车载计算机模块(110)信号连接的机载计算机模块(210)以及与所述机载计算机模块(210)信号连接的机载成像模块(220)；

其中，所述机载计算机模块(210)装载有在被执行时实现根据权利要求1-9中任一项所述的自动曝光调节方法的步骤的计算机程序，并且被配置成执行所述计算机程序来调整所述机载成像模块(220)的曝光并且将所述机载成像模块(220)采集的图像传输至所述车载计算机模块(110)，所述车载计算机模块(110)被配置成根据所述图像计算所述智能车(100)的路径以及所述无人机(200)的飞行任务。