WO2019080973A1 - Belichtungssteuerung für eine kamera mit nichtlinearer kennlinie - Google Patents

Belichtungssteuerung für eine kamera mit nichtlinearer kennlinie

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WO2019080973A1
WO2019080973A1 PCT/DE2018/200059 DE2018200059W WO2019080973A1 WO 2019080973 A1 WO2019080973 A1 WO 2019080973A1 DE 2018200059 W DE2018200059 W DE 2018200059W WO 2019080973 A1 WO2019080973 A1 WO 2019080973A1
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WO
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linear
characteristic
brightness
ynl
slope
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Dieter KRÖKEL
Boris Werthessen
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71—Circuitry for evaluating the brightness variation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/73—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the exposure time

Definitions

  • the invention relates to a method for exposure control of a camera with a non-linear characteristic.
  • WO 2005/018225 Al describes a Be ⁇ clearing control for automotive cameras, in which the new exposure value is simply calculated. In the classic sense, this is also not a regulation that tries to set the actual value compared to the setpoint to a minimum deviation, but the characteristic curve is calculated so that the actual value comes to lie exactly on the setpoint.
  • the slope of the new characteristic as the ratio of Solltruckhel ⁇ ltechnik and the current brightness is multiplied by the slope of the current curve. This method is applicable to linear or linearized characteristics.
  • a disadvantage of such a method is that a low dynamic range can be represented. Furthermore, linearization is generally not always possible or requires at least additional computational effort.
  • a method for exposure control of a camera having at least one image sensor with an adjustable first non-linear characteristic wherein in this image sensor a non-linear image brightness setpoint for a scene brightness is set and a first non-linear characteristic is set according to the predetermined non-linear image brightness setpoint, wherein when changing a first Scenario brightness is calculated on a second scene brightness a second characteristic curve, wherein the characteristics of at least a first and a second linear section each having a different pitch, wherein the ratios of the slopes of the linear sections of the characteristic curves are constant, wherein between the linear sections of Characteristics Kink points are located, which have the same ordinate value in the characteristic curves, wherein the slope of the second linear section of the second characteristic curve from the slope de s second linear portion of the first characteristic, the nonlinear setpoint, a nonlinear image brightness actual value of the first characteristic after the change of the scene brightness and an ordinate intersection, and wherein the second characteristic is calculated such that the second nonlinear
  • An advantage of the method according to the invention is that it is possible to control this to a non-linear desired value, as a result of which a higher dynamic range can be mapped. Furthermore, this method is faster to perform in the present case, as can be expected directly with the non-linear characteristic and thus no linearization of the characteristic must be made in order to then apply a method according to the prior art can.
  • the specification of the nonlinear setpoint value is advantageous in this case, since the measured values for this are available directly.
  • the setpoint in linear space does not match the setpoint in non-linear space for all characteristics, so in this case, depending on the characteristic curve, a non-constant setpoint would be regulated.
  • the scene brightness is preferably an average of brightness distributions.
  • the non-linear Schmhellig ⁇ keitssollwert is constant.
  • the same image brightness is always set, whereby a reliable detection of the environment is ensured by the camera.
  • the characteristic curves have an equally large predetermined offset on the ordinate.
  • the first characteristic is set such that the non-linear image brightness target value is in the second linear portion of the first non-linear characteristic.
  • a new non-linear characteristic is calculated, wherein the non-linear image brightness setpoint is again in the second linear section of the second non-linear characteristic due to the specified conditions of the characteristic curves. .
  • the slopes continue to decrease from section to section, according to which the following applies: al> a2> a3 and bl> b2> b3.
  • an exposure control apparatus for a camera having at least one image sensor having an adjustable first nonlinear characteristic, the exposure control apparatus configured to set a nonlinear image brightness setpoint for scene brightness and set a first nonlinear characteristic according to the predetermined nonlinear image brightness setpoint a change of a first scene brightness to a second scene brightness a second characteristic curve is calculated, wherein the characteristic curves of at least a first and a second linear section each having a different pitch, wherein the ratios of the slopes of the linear sections of the characteristic curves are constant, between the linear sections of the characteristic curves are kink points which have the same ordinate value in the characteristic curves, wherein the slope of the second linear Section of the second characteristic curve from the slope of the second linear section of the first characteristic curve, the nonlinear nominal value value, a non-linear Schmharia- ascertained after the change in the scene brightness to the scene brightness and the ordinate intersection, and
  • the second characteristic is calculated such that the second non-linear image brightness actual value coincides with the predetermined non-linear image brightness target value.
  • the exposure control device may include a microcontroller or processor, a Digital Signal Processor (DSP), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), a Field Programmable Gate Array (FPGA), and the like, as well as software to perform the appropriate control. Include evaluation steps.
  • DSP Digital Signal Processor
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the present invention thus may be plemented in digital electronic circuitry, computer hardware, firmware or software in ⁇ .
  • Fig. 1 an exemplary representation of two non-linear
  • FIG. 2 shows an exemplary representation of non-linear characteristic curves for two different scene brightnesses with regulation to a non-linear desired value according to a method according to the invention
  • Fig. 3 is an exemplary representation of a possible
  • FIG. 1 shows an exemplary representation of two Vietnameseli ⁇ nearer characteristics Ka, Kb for two different devishel ⁇ ltechniken xi, X2 with control to a linear reference value YLIN, s o ii by a process according to the prior art.
  • the two nonlinear characteristics Ka, Kb are each composed of two linear sections Kai, Ka2, Kbl, Kb2, which each have a pitch al, a2, bl, b2.
  • the scene brightness xi exactly one setpoint Y is achieved with the characteristic curve Ka. In linearized space this is YLin, s o ii to which the nonlinear setpoint value Y NL , SO II belongs.
  • a new characteristic curve Kb can be set according to a method known from the prior art, so that the linear actual value YLin b, i st, 2 again coincides with the setpoint value YLin, soii.
  • the non-linear actual value YNL b, i st, 2 can deviate significantly from the non-linear desired value Y NL , SO II. In the example shown in FIG. 1, a much too low image brightness would thus be set.
  • the two nonlinear characteristic curves Ka, Kb are composed of two linear sections Kai, Ka2 and Kbl, Kb2 in each case.
  • the two second linear sections Ka2, Kb2 have a common intersection c with the ordinate.
  • the two characteristics Ka and Kb have an equal offset Y0 on the ordinate. It would also be characteristic curves with three or more linear sections conceivable.
  • the nonlinear nominal value YNL, S O II for the new scene brightness X2 lies in the second linear section Ka2 of the first nonlinear characteristic Ka.
  • the non-linear target value YNL, S O II, and thus the nonlinear actual value Y NL b is, 2 of the second characteristic Kb for the scene brightness X2 in the second linear portion Kb2 of the second nonlinear characteristic Kb.
  • FIG. 3 shows an exemplary representation of a possible course of a characteristic curve Ka with three linear sections Kai, Ka2, Ka3 with different gradients a1, a2, a3.
  • the slope of the sections continues to decrease (al>a2> a3).
  • the characteristic Ka finally approaches a maximum image brightness value.
  • the ordinate intersection point c of the second linear section and the ordinate intersection point d of the third linear section are shown.
  • YNL a is, 2 non-linear image brightness actual value of the first

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

Verfahren zur Belichtungssteuerung einer Kamera mit mindestens einem Bildsensor mit einer einstellbaren ersten nichtlinearen Kennlinie (Ka), wobei bei diesem Bildsensor ein nichtlinearer Bildhelligkeitssollwert (YNL, Soll) für eine Szenehelligkeit (x) vorgegeben wird und eine erste nichtlineare Kennlinie (Ka) gemäß dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert (YNL, Soll) eingestellt wird, wobei bei Änderung einer ersten Szenehelligkeit (x1) auf eine zweite Szenehelligkeit (x2) eine zweite Kennlinie (Kb) berechnet wird, wobei sich die Kennlinien (Ka, Kb) aus zumindest einem ersten (Ka1, Kb1) und einem zweiten linearen Abschnitt (Ka2, Kb2) mit jeweils unterschiedlicher Steigung (a1, a2, b1, b2) zusammensetzen, wobei die Verhältnisse der Steigungen der linearen Abschnitte der Kennlinien konstant sind (a2:a1 = b2:b1), wobei sich zwischen den linearen Abschnitten der Kennlinien Knickpunkte befinden, welche bei den Kennlinien denselben Ordinatenwert (Ykn) aufweisen, wobei die Steigung (b2) des zweiten linearen Abschnitts der zweiten Kennlinie (Kb) aus der Steigung (a2) des zweiten linearen Abschnitts (Ka2) der ersten Kennlinie (Ka), dem nichtlinearen Sollwert (YNL, soll), einem nichtlinearen Bildhelligkeitsistwert (YNL_a, Ist, 2) der ersten Kennlinie (Ka) nach der Änderung der Szenehelligkeit (x1) zu der Szenehelligkeit (x2) sowie dem Ordinatenschnittpunkt (c) ermittelt wird, und wobei die zweite Kennlinie (Kb) derart berechnet wird, dass der zweite nichtlineare Bildhelligkeitsistwert (YNL_a, Ist, 2) mit dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert (YNL, Soll) übereinstimmt.

Description

BeiichtungsSteuerung für eine Kamera mit nichtlinearer Kennlinie
Beschreibung / Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belichtungssteuerung einer Kamera mit einer nichtlinearen Kennlinie.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Belichtungsteuerung für Kameras mit einer linearen Kennlinie bekannt.
So beschreibt beispielsweise die WO 2005/018225 AI eine Be¬ lichtungssteuerung für automotive Kameras, in welcher der neue Belichtungswert einfach errechnet wird. Im klassischen Sinne handelt es sich hier auch nicht um eine Regelung, die versucht den Istwert gegenüber dem Sollwert auf eine minimale Abweichung einzustellen, sondern die Kennlinie wird so errechnet, dass der Istwert genau auf dem Sollwert zu liegen kommt. Hierbei wird die Steigung der neuen Kennlinie als Verhältnis der Sollbildhel¬ ligkeit und der aktuellen Bildhelligkeit multipliziert mit der Steigung der aktuellen Kennlinie. Dieses Verfahren ist für lineare bzw. linearisierte Kennlinien anwendbar.
Nachteilig bei einem derartigen Verfahren ist, dass ein geringer Dynamikbereich darstellbar ist. Weiterhin ist eine Lineari- sierung im Allgemeinen nicht immer möglich bzw. erfordert zumindest zusätzlichen Rechenaufwand.
Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Belichtungssteuerung bereitzustellen, mittels welchen ein höherer Dynamikbereich darstellbar ist und mittels welchem der Rechenaufwand für die Belichtungssteuerung gering gehalten wird. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausfüh¬ rungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Belichtungssteuerung einer Kamera mit mindestens einem Bildsensor mit einer einstellbaren ersten nichtlinearen Kennlinie vorgeschlagen, wobei bei diesem Bildsensor ein nichtlinearer Bildhelligkeitssollwert für eine Szenehelligkeit vorgegeben wird und eine erste nichtlineare Kennlinie gemäß dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert eingestellt wird, wobei bei Änderung einer ersten Szenehelligkeit auf eine zweite Szenehelligkeit eine zweite Kennlinie berechnet wird, wobei sich die Kennlinien aus zumindest einem ersten und einem zweiten linearen Abschnitt mit jeweils unterschiedlicher Steigung zusammensetzen, wobei die Verhältnisse der Steigungen der linearen Abschnitte der Kennlinien konstant sind, wobei sich zwischen den linearen Abschnitten der Kennlinien Knickpunkte befinden, welche bei den Kennlinien denselben Ordinatenwert aufweisen, wobei die Steigung des zweiten linearen Abschnitts der zweiten Kennlinie aus der Steigung des zweiten linearen Abschnitts der ersten Kennlinie, dem nichtlinearen Sollwert, einem nichtlinearen Bildhelligkeitsistwert der ersten Kennlinie nach der Änderung der Szenehelligkeit sowie einem Ordinatenschnittpunkt ermittelt wird, und wobei die zweite Kennlinie derart berechnet wird, dass der zweite nichtlineare Bildhelligkeitsistwert mit dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert übereinstimmt.
Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass hierbei auf einen nichtlinearen Sollwert geregelt werden kann wodurch ein höherer Dynamikbereich abbildbar ist. Weiterhin ist dieses Verfahren in dem vorliegenden Fall schneller durchzuführen, da direkt mit der nichtlinearen Kennlinie gerechnet werden kann und somit keine Linearisierung der Kennlinie vorgenommen werden muss, um dann ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik anwenden zu können. Zudem ist die Vorgabe des nichtlinearen Sollwertes in diesem Fall vorteilhaft, da die Messwerte hierfür direkt vorliegen. Im Allgemeinen stimmt der Sollwert im linearen Raum nicht mit dem Sollwert im nichtlinearen Raum für alle Kennlinien überein, weshalb in diesem Fall je nach Kennlinie auf einen nicht konstanten Sollwert geregelt werden würde . Bei der Szenehelligkeit handelt es sich bevorzugt um einen Mittelwert von Helligkeitsverteilungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Steigung des zweiten linearen Abschnitts der zweiten Kennlinie mit der folgenden Formel ermittelt: b2=a2*( YNL, soii - c) / (YNL_a, ist, 2 - c)
Bei dieser Berechnung wird der direkte Messwert (YNL a,ist,2) im nichtninearen Raum zur Einstellung der neuen Kennlinie benutzt. Hierbei gilt, dass die Verhältnisse der Steigungen z.B. al:a2 für alle Kennlinien konstant und für alle Kennlinien gleich sind. Daraus folgt die Beziehung al:a2=bl:b2. Da sich die Steigung b2 um den gleichen Faktor verändert wie a2 zu al und sich außerdem Ka2 und Kb2 in c schneiden, sind die Verhältnisse in den Dreiecken gleich. Denn es gilt wegen al:a2=bl:b2 auch bl:al=b2:a2.
Aus den Bedingungen bl/al= ( YLin, soii ~ Y0 ) / (YLin a, ist, 2 - Y0) und b2/a2= (YNL, soii - c) /YNL_a, ist, 2 - c) folgt, dass
(YLln,Soll " Y0) / (YLln_a,Ist,2 " Y0)= (YNL,Soll " C) /YNL_a, Ist, 2 " C) lSt, wodurch der nichtlineare Istwert der Kennlinie Ka bei Einstellung auf die Kennlinie Kb auf den einen nichtlinearen Sollwert zu liegen kommt. Falls der nichtlineare Bildhelligkeitssollwert bei der Ein¬ stellung der ersten nichtlinearen Kennlinie in dem ersten linearen Abschnitt liegt, so wird in der Formel für die Berechnung der Steigung der zweiten nichtlinearen Kennlinie der Ordina- tenschnittpunkt durch einen Offsetwert der Kennlinien ersetzt wonach die Formel dann wie folgt lautet: bl=al*( YNL,soii - YO) / (YNL_a,ist,2 - YO) Für einen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert im dritten linearen Abschnitt würde sich ein neuer Ordinatenschnittpunkt d der dritten linearen Abschnitte ergeben. Die Formel lautet dann wie folgt: 3 = a3 * (YNL.SOII -0)1 (YNL_a, lst,2 - d)
Weiterhin wird die Steigung des ersten und des zweiten linearen Abschnitts der zweiten nichtlinearen Kennlinie wie folgt be¬ rechnet : b2=b3* a2/a3
und
bl=b2* al/a2 Für diese Berechnung wird ebenfalls vorausgesetzt, dass die Verhältnisse der Steigungen z.B. al:a2 für alle Kennlinien konstant und für alle Kennlinien gleich sind. Weiterhin gilt, dass die Steigung von Abschnitt zu Abschnitt abnimmt. Daraus folgt al>a2 und bl>b2.
Besonders bevorzugt ist der nichtlineare Bildhellig¬ keitssollwert konstant. Somit wird immer dieselbe Bildhelligkeit eingestellt wodurch eine zuverlässige Erfassung der Umgebung durch die Kamera sichergestellt ist. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung weisen die Kennlinien ein gleich großes vorgegebenes Offset auf der Ordinate auf .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Or- dinatenschnittpunkt aus dem Ordinatenwert der Knickpunkte der Kennlinien, dem Offset und dem Verhältnis der Steigungen mit der folgenden Formel berechnet: c= Ykn- (Ykn-Y0) al/a2
Auch für diese Berechnung ist die Beziehung al : a2=bl : b2=konstant ausschlaggebend. Aus dieser Beziehung folgt, dass c für alle Kennlinien denselben Wert aufweist. Die Einhaltung dieser Bedingung ist entscheidend für ein Einstellverfahren auf einen nichtlinearen Sollwert. Der Schnittpunkt c ist in diesem Fall der gemeinsame Schnittpunkt der zweiten linearen Abschnitte der beiden Kennlinien mit der Ordinate, bei Verlängerung der Abschnitte über die Ordinate hinaus. Auch für eine dritte Kennlinie wäre der Schnittpunk c konstant. Dieser Schnittpunkt ist al¬ lerdings nur für die zweiten linearen Abschnitte konstant. Für einen dritten linearen Abschnitt würde sich ein neuer, aber ein für alle dritten linearen Abschnitte konstanter Schnittpunkt d mit der Ordinate ergeben.
In dem beschriebenen Verfahren zur Belichtungssteuerung wird die erste Kennlinie derart eingestellt, dass sich der nichtlineare Bildhelligkeitssollwert in dem zweiten linearen Abschnitt der ersten nichtlinearen Kennlinie befindet. Bei Veränderung der Szenehelligkeit wird eine neue nichtlineare Kennlinie berechnet, wobei sich durch die festgelegten Bedingungen der Kennlinien der nichtlineare Bildhelligkeitssollwert wieder in dem zweiten linearen Abschnitt der zweiten nichtlinearen Kennlinie befindet. ,
b
Grundsätzlich ist es allerdings für das Verfahren unerheblich in welchem linearen Abschnitt der vorgegebene nichtlineare Bildhelligkeitssollwert liegt, da der nichtlineare Bildhel¬ ligkeitssollwert für alle Kennlinien immer in demselben linearen Abschnitt, wie anfangs mit der ersten nichtlinearen Kennlinie eingestellt, liegt. Dies ergibt sich aus den festgelegten Bedingungen der nichtlinearen Kennlinien.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die beiden Kennlinien mindestens drei lineare Abschnitte mit Steigungen al, a2, a3 und bl, b2, b3 auf, wobei die Verhältnisse der Steigungen a2:a3 = b2:b3 konstant sind. Die Steigungen nehmen allerdings von Abschnitt zu Abschnitt weiter ab, wonach gilt: al>a2>a3 und bl>b2>b3.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Belichtungssteuerungs- vorrichtung für eine Kamera mit mindestens einem Bildsensor mit einer einstellbaren ersten nichtlinearen Kennlinie vorgeschlagen, wobei die Belichtungssteuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist, einen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert für eine Szenehelligkeit vorzugeben und eine erste nichtlineare Kennlinie gemäß dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert einzustellen, wobei bei einer Änderung einer ersten Szenehelligkeit auf eine zweite Szenehelligkeit eine zweite Kennlinie berechnet wird, wobei sich die Kennlinien aus zumindest einem ersten und einem zweiten linearen Abschnitt mit jeweils unterschiedlicher Steigung zusammensetzen, wobei die Verhältnisse der Steigungen der linearen Abschnitte der Kennlinien konstant sind, wobei sich zwischen den linearen Abschnitten der Kennlinien Knickpunkte befinden, welche bei den Kennlinien denselben Ordinatenwert aufweisen, wobei die Steigung des zweiten linearen Abschnitts der zweiten Kennlinie aus der Steigung des zweiten linearen Abschnitts der ersten Kennlinie, dem nichtlinearen Sollwert, einem nichtlinearen Bildheilig- keitsistwert der ersten Kennlinie nach der Änderung der Szenehelligkeit zu der Szenehelligkeit sowie dem Ordinaten- schnittpunkt ermittelt wird, und
wobei die zweite Kennlinie derart berechnet wird, dass der zweite nichtlineare Bildhelligkeitsistwert mit dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert übereinstimmt.
Die Belichtungssteuerungsvorrichtung kann insbesondere einen MikroController oder -prozessor, einen Digital Signal Processor (DSP) , einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit) , einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und dergleichen mehr sowie Software zur Durchführung der entsprechenden Steuerungsbzw. Auswertungsschritte umfassen.
Die vorliegende Erfindung kann somit in digitalen elektronischen Schaltkreisen, Computer-Hardware, Firmware oder Software im¬ plementiert sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Zeichnungen. Hierbei zeigen:
Fig. 1: eine exemplarische Darstellung zweier nichtlinearer
Kennlinien für zwei unterschiedliche Szenehellig¬ keiten mit Regelung auf einen linearen Sollwert nach einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2: eine exemplarische Darstellung nichtlinearer Kennlinien für zwei unterschiedliche Szenehelligkeiten mit Regelung auf einen nichtlinearen Sollwert nach einem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 3 eine exemplarische Darstellung eines möglichen
Verlaufs einer Kennlinie. 0
o
Figur 1 zeigt eine exemplarische Darstellung zweier nichtli¬ nearer Kennlinien Ka, Kb für zwei unterschiedliche Szenehel¬ ligkeiten xi, X2 mit Regelung auf einen linearen Sollwert YLin, soii nach einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Die beiden nichtlinearen Kennlinien Ka, Kb setzen sich jeweils aus zwei linearen Abschnitten Kai , Ka2, Kbl, Kb2 zusammen, welche jeweils eine Steigung al, a2, bl, b2 aufweisen. Bei der Szenehelligkeit xi wird mit der Kennlinie Ka genau ein Sollwert Y erreicht. Im linearisierten Raum ist dies YLin, soii zu dem der nichtlineare Sollwert YNL,SOII gehört. Bei einer Änderung der Szenehelligkeit von xi zu X2 , so kann eine neue Kennlinie Kb nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eingestellt werden, so dass der lineare Istwert YLin b, i st , 2 wieder mit dem Sollwert YLin, soii übereinstimmt. Je nach weiterem Verlauf der Kennlinie Kb (Lage des Knickpunktes, Steigung b2) kann der nichtlineare Istwert YNL b, i st , 2 deutlich vom nichtlinearen Sollwert YNL,SOII abweichen. In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel würde somit eine viel zu geringe Bildhelligkeit eingestellt. Figur 2 zeigt eine exemplarische Darstellung zweier nichtli¬ nearer Kennlinien Ka, Kb für zwei unterschiedliche Szenehel¬ ligkeiten xi, X2 mit Regelung auf einen nichtlinearen Sollwert YNL,SOII nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. In dem in der Figur 2 gezeigten Fall setzen sich die beiden nichtlinearen Kennlinien Ka, Kb aus jeweils zwei linearen Abschnitte Kai, Ka2 und Kbl, Kb2 zusammen. Die beiden zweiten linearen Abschnitte Ka2, Kb2 weisen einen gemeinsamen Schnittpunkt c mit der Ordinate auf. Zudem weisen die beiden Kennlinien Ka und Kb ein gleich großes Offset Y0 auf der Ordinate auf. Es wären auch Kennlinien mit drei oder mehr linearen Abschnitten denkbar.
Im Gegensatz zu dem in Figur 1 gezeigten Fall gilt in Figur 2, dass die Steigungsverhältnisse al:a2=bl:b2 konstant bleiben. Weiterhin liegen die Knickpunkte zwischen den beiden linearen _
y
Abschnitten Kai, Ka2 und Kbl, Kb2 auf gleicher Höhe an dem Punkt Ykn- Wird mit diesen Bedingungen die neue Kennlinie Kb berechnet kommt der nichtlineare Istwert der Kennlinie Kb auf dem nichtlinearen Sollwert YNL , SOII Z U liegen. Im Fall der Figur 1 wurde eine neue Kennlinie ohne diese Bedingungen berechnet, wonach auf einen zu geringen Bildhelligkeitswert geregelt werden würde, da der nichtlineare Istwert YNL b,ist, 2 der zweiten Kennlinie Kb bei der zweiten Szenehelligkeit X2 nicht mit dem vorgegebenen nichtlinearen Sollwert YNL , SOII übereinstimmt.
In der Figur 2 liegt der nichtlineare Sollwert YNL , SOII für die neue Szenehelligkeit X2 in dem zweiten linearen Abschnitt Ka2 der ersten nichtlinearen Kennlinie Ka . Bei Berechnung der zweiten nichtlinearen Kennlinie Kb liegt der nichtlineare Sollwert YNL , SOII und demnach der nichtlineare Istwert YNL b,ist, 2 der zweiten Kennlinie Kb für die Szenehelligkeit X2 in dem zweiten linearen Abschnitt Kb2 der zweiten nichtlinearen Kennlinie Kb .
Die Figur 3 zeigt eine exemplarische Darstellung eines möglichen Verlaufs einer Kennlinie Ka mit drei linearen Abschnitten Kai, Ka2, Ka3 mit unterschiedlichen Steigungen al, a2, a3. Wie in dieser Figur ersichtlich ist, nimmt die Steigung der Abschnitte immer weiter ab (al>a2>a3) . Die Kennlinie Ka nähert sich schließlich einem maximalen Bildhelligkeitswert an. Weiterhin ist in der Figur 3 der Ordinatenschnittpunkt c des zweiten linearen Abschnitts sowie der Ordinatenschnittpunkt d des dritten linearen Abschnitts gezeigt. Bezugszeichenliste
Ka erste nichtlineare Kennlinie
Kai, Ka2, lineare Abschnitte der ersten Kennlinie
Kb zweite nichtlineare Kennlinie
Kbl, Kb2 lineare Abschnitte der zweiten Kennlinie
x Szenehelligkeit
erste Szenehelligkeit
X2 zweite Szenehelligkeit
Y Bildhelligkeit
YLin, Soll linarer Sollwert
Ylin_a, Ist, 2 linearer Istwert der ersten Kennlinie bei einer zweiten Szenehelligkeit
YNL, soll nichtlinearer Sollwert
YNL a,ist,2 nichtlinearer Bildhelligkeitsistwert der ersten
Kennlinie bei der zweiten Szenehelligkeit nichtlinearer Bildhelligkeitsistwert der zweiten Kennlinie bei der zweiten Szenehelligkeit
Ykn Ordinatenschnittpunkt der Knickpunkte
Y0 Offset
c gemeinsamer Ordinatenschnittpunkt der zweiten linearen Abschnitte
gemeinsamer Ordinatenschnittpunkt der dritten linearen Abschnitte

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Verfahren zur Belichtungssteuerung einer Kamera mit mindestens einem Bildsensor mit einer einstellbaren ersten nichtlinearen Kennlinie (Ka) ,
wobei bei diesem Bildsensor ein nichtlinearer Bildhelligkeitssollwert ( YNL, soii) für eine Szenehelligkeit (x) vorgegeben wird und eine erste nichtlineare Kennlinie (Ka) gemäß dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert (YNL, soii) eingestellt wird,
wobei bei Änderung einer ersten Szenehelligkeit (xi) auf eine zweite Szenehelligkeit (x2) eine zweite Kennlinie (Kb) berechnet wird, wobei sich die Kennlinien (Ka, Kb) aus zumindest einem ersten (Kai, Kbl) und einem zweiten linearen Abschnitt (Ka2, Kb2) mit jeweils unterschied¬ licher Steigung (al, a2, bl, b2) zusammensetzen, wobei die Verhältnisse der Steigungen der linearen Abschnitte der Kennlinien konstant sind (a2:al = b2:bl), wobei sich zwischen den linearen Abschnitten der Kennlinien Knickpunkte befinden, welche bei den Kennlinien denselben Ordinatenwert (Ykn) aufweisen;
wobei die Steigung (b2) des zweiten linearen Abschnitts der zweiten Kennlinie (Kb) aus der Steigung (a2) des zweiten linearen Abschnitts (Ka2) der ersten Kennlinie
(Ka) , dem nichtlinearen Sollwert ( YNL , SOII ) r einem nichtlinearen Bildhelligkeitsistwert ( YNL a, ist, 2 ) der ersten Kennlinie (Ka) nach der Änderung der Szenehelligkeit (xi) zu der Szenehelligkeit (x2) sowie einem Ordinatenschnittpunkt (c) ermittelt wird,
und wobei die zweite Kennlinie (Kb) derart berechnet wird, dass der zweite nichtlineare Bildhelligkeitsistwert ( YNL a, ist, 2) mit dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhel¬ ligkeitssollwert (YNL, soii) übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steigung (b2) des zweiten linearen Abschnitts der zweiten Kennlinie (Kb) mit der folgenden Formel ermittelt wird: b2=a2*( YNL, soii - c) / (YNL_a, ist, 2 - c)
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steigung (bl) des ersten linearen Abschnitts (Kbl) der zweiten nichtlinearen Kennlinie (Kb) wie folgt berechnet wird: bl=b2* al/a2.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobe der nichtlineare Bildhelligkeitssollwert (YNL, soii ) kon stant ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kennlinien ein gleich großes vorgegebenes Offset (Y0) auf der Ordinate auf¬ weisen .
6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Ordinatenschnitt- punkt (c) aus dem Ordinatenwert (Ykn) der Knickpunkte der Kennlinien, dem Offset (Y0) und dem Verhältnis der Steigungen (al,a2) mit der folgenden Formel berechnet wird : c= Ykn- (Ykn-Y0) al/a2.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die beiden Kennlinien (Ka, Kb) mindestens drei lineare Abschnitte aufweisen mit Steigungen al, a2, a3 undbl, b2, b3, wobei die Verhältnisse der Steigungen a2:a3 = b2:b3 konstant sind.
Belichtungssteuerungsvorrichtung für eine Kamera mit mindestens einem Bildsensor mit einer einstellbaren ersten nichtlinearen Kennlinie (Ka) ,
wobei die Belichtungssteuerungsvorrichtung dazu konfiguriert ist,
einen nichtlinearen Bildhelligkeitssollwert (YNL, soii) für eine Szenehelligkeit (x) vorzugeben und eine erste nichtlineare Kennlinie gemäß dem vorgegebenen nichtli¬ nearen Bildhelligkeitssollwert einzustellen,
wobei bei einer Änderung der ersten Szenehelligkeit (xi) auf eine zweite Szenehelligkeit (X2) eine zweite Kennlinie (Kb) berechnet wird,
wobei sich die Kennlinien (Ka, Kb) aus zumindest einem ersten (Kai, Kbl) und einem zweiten linearen Abschnitt (Ka2, Kb2) mit j eweils unterschiedlicher Steigung (al, a2, bl, b2) zusammensetzen,
wobei die Verhältnisse der Steigungen der linearen Abschnitte der Kennlinien konstant sind (a2:al = b2:bl), wobei sich zwischen den linearen Abschnitten der Kennlinien Knickpunkte befinden, welche bei den Kennlinien denselben Ordinatenwert (Ykn) aufweisen;
wobei die Steigung (b2) des zweiten linearen Abschnitts der zweiten Kennlinie (Kb) aus der Steigung (a2) des zweiten linearen Abschnitts (Ka2) der ersten Kennlinie (Ka) , dem nichtlinearen Sollwert ( YNL , SOII ) r einem nichtlinearen Bildhelligkeitsistwert ( YNL a, ist, 2 ) der ersten Kennlinie (Ka) nach der Änderung der Szenehelligkeit (xi) zu der Szenehelligkeit (X2) sowie dem Or- dinatenschnittpunkt (c) ermittelt wird, und wobei die zweite Kennlinie (Kb) derart berechnet wird, dass der zweite nichtlinearen Bildhelligkeitsistwert (YNL a,ist,2) mit dem vorgegebenen nichtlinearen Bildhel¬ ligkeitssollwert (YNL, soii ) übereinstimmt.
PCT/DE2018/200059 2017-10-26 2018-06-12 Belichtungssteuerung für eine kamera mit nichtlinearer kennlinie Ceased WO2019080973A1 (de)

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