CN1525228A

CN1525228A - 一种自动修正数字影像设备曝光条件的装置与方法

Info

Publication number: CN1525228A
Application number: CNA031052126A
Authority: CN
Inventors: �½�ѫ; 陈建勋
Original assignee: Tianhan Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Tianhan Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-09-01

Abstract

本发明公开了一种自动修正数字影像设备曝光条件的装置与方法，该装置包括有：一光感应器，检测环境亮度，产生一光度参数；一对应表，至少储存一曝光条件资料；以及一处理器，连接该光感应器与该对应表，接收该光度参数，根据该光度参数在对应表中找出该光度参数所对应的一曝光条件后，将该曝光条件传送至一影像撷取设备。该方法包括以下步骤：A－撷取光度参数；B－找出该光度参数所对应的曝光条件；以及C－将该曝光条件送入一影像撷取装置。

Description

一种自动修正数字影像设备曝光条件的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种自动修正数字影像设备曝光条件的装置与方法，特别是一种利用一维对应表转换光度参数与曝光条件的自动修正数字影像设备曝光条件的装置与方法。

背景技术

随着科技的进步，生活上出现了一些高科技的数字影像设备，如数字摄影机、数字相机等。然而，除了对照相学有基本研究的使用者外，大部分的使用者会希望数字影像设跟傻瓜相机一样便利，也就是说只要负责取景的工作，其它的问题包括光圈、快门的调整问题都交由机器去处理，并且就可以得到不错的影像。因此，如何做好自动调整曝光条件，一直是数字影像科技中，维持影像品质的重点。

曝光条件的控制变因共有两个：影像撷取装置的曝光时间(exposure)与增益值(gain)。请参照图1，此为目前数字摄影机曝光条件自动适应环境的架构图。影像撷取装置11所撷取的影像，经过色彩数字信号处理器12(colordigit signal processor，CDSP)后，会产生一与环境亮度相关的信息，也就是所谓明暗度参数120。此时，一控制装置13会根据该明暗度参数值120及一转换表14，经过运算，调整曝光条件，再回馈控制影像撷取装置11更新曝光条件，使明暗度参数值120保持在理想的工作范围中。目前影像撷取装置1有两种主要的形式，分别是CCD式影像撷取装置与CMOS式影像撷取装置，这两种影像撷取装置1的特性稍有不同，CCD式影像撷取装置的影像品质稍佳，但成本较贵，而CMOS式影像撷取装置的影像品质虽略逊，但较低的造价，却是其具有竞争力的地方。影像撷取装置1出厂时已对其增益值作一最佳设定，一般不予更动。但在室内光源为有频光的场合，为了与该频率匹配，曝光时间的选择会受到限制。举例来说，如果在室内使用日光灯，其频率60Hz，就只能选择如1/15秒、1/30秒、1/60秒的曝光时间，否则画面品质会因为频率不匹配而受到影响。所以在曝光时间有限条件下，不调整增益值，CMOS式及部分CCD式影像撷取装置就会出现一条一条的噪声，此时只有调整增益值。虽然调整增益值有可能使噪声也被同步被放大，但如果还在可接受范围内，这是一个权宜的作法。

请参阅图2，此为传统方法的适应步骤流程图。

步骤21：由一CCD或CMOS式影像撷取装置1将影像撷取进来。

步骤22：所撷取的影像送入色彩数字信号处理器12作影像处理，处理的结果会对环境的光度产生一明暗度参数120。

步骤23：检查该明暗度参数120是否在工作范围内？若为是，执步骤26行；否则执行步骤24。通常会设定一个明暗度参数120最佳的范围，一来可以减少回馈控制的次数，二来回馈控制时比较容易达到目标。

步骤24：根据该明暗度参数120，利用查表的方法，找出最适合目前环境的的曝光条件。

步骤25：将该曝光条件，回馈控制该影像撷取器1，执行步骤21。

步骤26：固定该曝光条件，影像撷取装置1以此曝光条件撷取影像。

其中步骤24之查表法，以一实施例作详细说明，以CMOS式的影像撷取装置1为例。请参阅图3，此为传统查表法的示意图。在色彩数字信号处理器12处理所撷取影像之后，会产生一明暗度参数值120(Y’)，此时影像撷取装置工作的曝光时间值为e’，增益值为g’。查表时根据该曝光时间e’先找到其专属的对应表，如图3所示，该对应表之纵轴为明暗度参数120值，横轴为照度参考值，图上的曲线为不同增益值(g、g’、g”)所形成之曲线。由Y’与g’可以找到所对应的一照度参考值L₁，每个照度参考值都会有其对应的最佳明暗度参数值的工作范围，如图所示，照度L₁对应的较佳工作范围为[Y₁、Y₂]，为了将明暗度参数120符合工作范围[Y₁、Y₂]，于是调整增益值从g’调整到g，于是明暗度参数120值变为Y。符合要求。影像撷取装置1之曝光条件便修正为曝光时间值e’及增益值为g撷取影像。如果再次回传的明暗度参数值还不在最佳工作范围内，则继续执行环境适应的工作，再次修正曝光条件。

综上所述，传统的自动曝光时间调整方法其实是查一个三维立体转换表14，该转换表14有三个变量：明暗度参数120值、曝光时间值及增益值。在固定一个变量：曝光时间或增益后，三维立体对应表就转为明暗度参数120对增益值/曝光时间的二维对应表，再利用这个二维对应表来作环境适应的工作。

传统自动调节曝光条件方法可以在一般条件或光暗变化小的区域顺利执行，但是在光暗变化较大的区域，如从室内到室外的情况，由于需要较多的适应步骤，在适应期间品质不好的影像会被自动舍弃，也就是说，有效帧速率(frame rate)无形中就下降了，会使得影像不够平滑，产生跳格现象，影响连续影像的品质。其次，以目前的处理架构中，需要一个由色彩数字信号处理器所产生的环境明暗度参数，来作判断的标准，由于处理运算需要时间，所以所产生的明暗度参数除了不够实时反应光的变化的缺点外，也未能充分表达整个环境照度改变，使回馈控制未能收敛，而延长适应时间，影响影像品质。据此本发明人提供一种新的曝光条件适应方法及装置，以改善上述缺点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种使数字影像设备快速适应环境亮度变化的自动修正数字影像设备曝光条件装置与方法。

本发明的次要目的是一种可以主动检测环境光度变化的自动修正数字影像设备曝光条件装置与方法。

为了达到上述目的，本发明提供一种自动修正数字影像设备曝光条件的装置，包括有：

一光感应器，检测环境亮度，产生一光度参数；

一对应表，至少储存一曝光条件资料；

以及

一处理器，连接该光感应器与该对应表，接收该光度参数，根据该光度参数在对应表中找出该光度参数所对应的一曝光条件后，将该曝光条件传送至一影像撷取设备。

此外，本发明提供了一种数字影像设备自动修正曝光条件的方法，包括以下步骤：

A：撷取光度参数；

B：找出该光度参数所对应的曝光条件；以及

C：将该曝光条件送入一影像撷取装置。

为了便于了解本发明的的特征、目的及功能，下面结合附图以具体实例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是目前曝光条件自动适应环境的架构图；

图2是传统方法的适应步骤流程图；

图3是传统查表法的示意图；

图4是本发明之装置架构图；

图5是本发明流程。

附图标记说明：11-影像撷取装置；12-色彩数字信号处理器；120-明暗度参数；13-控制装置；14-转换表；21～26-传统自动修正曝光条件步骤；31-影像撷取设备；33-处理器；34-对应表；36-光感应器；360-光度参数；51-53-本发明自动修正曝光条件步骤。

具体实施方式

本发明提供了一种自动修正数字影像设备曝光条件的装置与方法。即使在光暗变化大的区域，仍可快速适应。请参见图4，此为本发明之装置架构图。本发明包括有，一光感应器36，检测环境亮度，产生一光度参数360；一对应表34，储存曝光条件资料；一处理器33，连接该光感应器与该对应表34，接收该光度参数360，根据该光度参数360在对应表34中找出该光度参数360所对应之一曝光条件，并将该曝光条件传送至一影像撷取设备31，使该影像处理设备31以此曝光条件，撷取影像。其中，该曝光条件包括有一曝光时间及一增益值，也就是该处理器33会传给该影像撷取设备31的是一曝光时间及一增益值两参数。

请参阅图5，此为本发明流程图：本发明步骤如下：

步骤51，撷取光度参数360：由一光感应器36撷取环境光度参数，由于环境的光度是决定曝光条件的重要因素，所以一个精密而灵敏的光感应器36就能快速反应环境光度的变化。如果条件许可，一个专门检测的光感应器36会得到最好的效果，否则，也可直接利用影像撷设备31所撷取到的光度信息。但即使直接利用影像撷设备31所撷取到的光度信息，与传统方法有一很大不同的是，本发明不是利用色彩数字信号处理器所处理过后的明暗度参数120，而是直接撷取光度信息。

步骤52，找出该光度参数360所对应的曝光条件：根据光度参数360，到一对应表34找到所对应的曝光条件。这个步骤与从传统三维对应表寻找答案是截然不同的，本发明的对应表34由一光度参数360直接对应最佳曝光条件，不像传统方法还需要计算才能求到最佳曝光条件。由于CD与CMOS式的影像撷取装置特性不一样，所以两种影像撷取设备31的对应表必然不同。

步骤53，将该曝光条件送入一影像撷取设备31：将该环境较佳的曝光条件输入影像撷取装置，使该影像撷取装置能撷取到较佳的影像品质。

与传统的流程相比，本发明至少有以下几点比传统方法优异的地方。首先是本发明为主动修正的机制，光感应器36随时接受环境光度改变，产生光度参数360，一旦光度参数360出现改变，立即修正影像撷取设备31的曝光条件，可以实时有效随着光度变化作调整。而传统的方法是将明暗度参数值120控制在一个范围，当明暗度参数120值超出这个范围才作修正的工作，面对有较大的光暗变化，反应就会比较迟钝。其次，请参阅图2及图5，将传统与本发明处理流程比较，明显传统方法较复杂。传统方法除了步骤较多浪费时间外，执行流程上形成一个循环，使得执行效率也较差。第三，本发明由一光度参数360寻找对应的曝光条件，也就使说，这是在一维的对应表中找答案，一个光度就对应一个曝光条件，不需要其它的计算动作。而传统的方法是一个三维(固定参数后为二维)的对应表，不但变因多，效果也不一定好，而且还需额外的计算，相当浪费时间。第四，传统方法则是利用色彩数字信号处理器12所处理后的参数，会出现无法充分描述环境光变化的情况，然而本发明所采用的光度参数是直接由环境所撷取，就无失真的困扰。

本发明最重要的课题就是对应表34的制作，因为对应表34的良窳会直接影响曝光条件修正的效果。制表除了需要大量的数据来推估外，更可引进专家系统(Expert system)来使对应表更加准确，最后在以实验实际方式作验证与修正，以求得最佳对应关系。本发明的精神在于事前就把一个精密的对应表做好，与其制作一个复杂的三维对应表，使用时还要复杂的计算与步骤求取适当的曝光条件，倒不如在制表时多花些功夫，以节省实际适应环境的时间与步骤，以增加影像品质与。这是一个具体可行且正确的思考方向。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，不能用来限制本发明的范围。即凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明之要义所在，亦不脱离本发明之精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施。

Claims

1、一种自动修正数字影像设备曝光条件的装置，包括：

一光感应器，检测环境亮度，产生一光度参数；

一对应表，至少储存一曝光条件资料；

以及

2、如权利要求1所述的自动修正数字影像设备曝光条件的装置，其中该曝光条件包括有一曝光时间及一增益值。

3、如权利要求1所述之自动修正数字影像设备曝光条件的装置，其中该光感应器为独立检测装置。

4、如权利要求1所述的自动修正数字影像设备曝光条件的装置，其中该对应表为一光度参数对应一曝光条件的关系。

5、一种数字影像设备自动修正曝光条件的方法，包括以下步骤：

A：撷取光度参数；

B：找出该光度参数所对应的曝光条件；以及

C：将该曝光条件送入一影像撷取装置。

6、如权利要求第5项所述的自动修正数字影像设备曝光条件的方法，其中该A步骤用一光感应器检测环境亮度，产生该光度参数。

7、如权利要求6所述之自动修正数字影像设备曝光条件的方法，其中A步骤随时主动撷取光度参数。

8、如权利要求5所述之自动修正数字影像设备曝光条件的方法，其中该B步骤可用一对应表表示光度参数与曝光条件的关系。

9、如权利要求8所述之自动修正数字影像设备曝光条件的方法，其中该对应表为一光度参数对应一曝光条件的关系。

10、如权利要求5所述的自动修正数字影像设备曝光条件的方法，其中该曝光条件包括有一曝光时间及一增益值。