[发明专利]基于色彩加权的自动曝光方法

说明书

技术领域

本发明涉及数码成像领域，特别是一种基于色彩加权的自动曝光方法。

背景技术

随着高分辨率的照相机的迅速普及，用户对成像质量的要求也越来越高。精确地控制照相相机的曝光量也成为提高最终成像质量的关键参数之一。相机的测光系统是按被摄物体18％的反光率设计的，对于大多数场景，明暗部分综合后反光率可认为18％，使用相机测光后提供的曝光组合，就可得到综合后18％灰色调照片，这是大多数情况下的正常影调。实际上相机的测光系统测出的曝光量与被摄对象的颜色存在着特定的联系。不同颜色的反光度不同，当拍摄画面以某种颜色为主调时，往往会降低相机测光的准确性，必须对相机曝光值进行适当的调整。曝光会对色彩的表现产生特殊的影响，不同的颜色在不同的亮度达到它们的饱和值，这意味着对于每一种颜色来说，都有一个理想的曝光能提供最佳的亮度和纯度。过曝会减弱任何色调的强度，反之，欠曝会使之加强，但对于特定的色彩只能达到一定的程度。例如红色反光度偏高，相机测光系统会自动判定环境光线较强，从而降低曝光量，容易将红色拍成暗红色。而对于紫色反光度偏低，相机测光系统会自动判定环境光线较弱，从而增加曝光量，容易将紫色冲淡，变成淡紫色。场景中大面积的色彩往往降低测光准确性，并使最终成像的图片色彩失真。

自动曝光算法的核心部分是如何定义和计算图像亮度指标和理想的亮度指标。当前相机中应用最广的自动曝光算法假定景物中的全部反光面的平均反光率是18％。基于这个假定，图像亮度指标就等同于整幅或部分图像的平均亮度值，理想的亮度指标在灰度级上表现为52％的最大灰度级。对于存在大面积低反光率和高反光率的场景会出现色彩失真。改变曝光会改变颜色的亮度，作为一个一般的规律，轻微的欠曝可以获得鲜艳的颜色，而强烈的欠曝会使颜色变暗而转为黑色。过曝会减弱色相的主要特性，产生越来越苍白的色调。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于色彩加权的自动曝光方法，解决了场景中某种颜色占据主导时曝光使颜色失真的问题，在获得合适亮度的同时，得到更鲜艳的色彩。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于色彩加权的自动曝光方法，方法步骤如下：

步骤1)获得前一帧目标图像，通过A/D转换模块，将其转换为目标的数字图像；

步骤2)通过数据采集模块获得目标数字图像信息，以及其曝光时间T_i-1和增益值G_i-1，其中i＝1,2,3……；

步骤3)通过色彩特征值提取模块提取上述目标的数字图像的色彩特征值以及图像亮度均值，其中色彩特征值包括：

a)上述目标数字图像中的红、绿、蓝各个色彩分量的均值，即红色分量均值Ravg，绿色分量均值Gavg，蓝色分量均值Bavg；

b)色彩分量中最大值Cmax，即Cmax＝MAX(Ravg，Gavg，Bavg)；

c)色彩分量中最小值Cmin，即Cmin＝MIN(Ravg,Gavg,Bavg)；

d)色彩分量均值Cavg＝(Ravg+Gavg+Bavg)/3；

e)色彩场景特征值Ctv＝Cmax-Cmin；

f)图像亮度均值Y，即Y＝0.3Ravg+0.6Gavg+0.1Bavg；

步骤4)根据上述目标的数字图像的色彩特征值，通过权重分配模块确定相应的权重；

步骤5)根据相应的权重，通过亮度指标模块确定目标数字图像的亮度指标Yopt，公式为Yopt＝W₁Y+W₂Cmax+W₃Cmin，其中W₁为图像亮度均值Y的权重，W₂为色彩分量中最大值Cmax的权重，W₃为色彩分量中最小值Cmin的权重；

步骤6)自适应步长模块根据目标的数字图像亮度指标Yopt和亮度阈值Yth确定自适应步长，即曝光时间调整步长ΔT和增益调整步长ΔG，方法为：

a)获得初始曝光时间调节步长λ_T和初始增益调节步长λ_G；

b)获得步长调整因子Step＝|1-Yopt/Yth|；

c)确定曝光时间调整步长ΔT＝Step*λ_T，确定增益调整步长ΔG＝Step*λ_G。

步骤7)曝光参数调整模块根据图像亮度指标Yopt判断是否需要进行曝光调节，其中最佳亮度区间为[YL,YH]，其中YL为亮度低阈值，YH为亮度高阈值，