[发明专利]通过环境切换对图像传感器自动曝光控制的方法和设备

说明书

一种通过环境切换对图像传感器自动曝光控制的方法和设备。在一实例中，该方法包含：通过一第一环境设置一图像传感器阵列，以将具有相对较长的曝光时间的一高解析度图像输出到一后端设备。根据该高解析度图像和一宽收敛区间，将该第一环境切换到一第二环境；通过该第二环境设置该图像传感器阵列，以输出具有相对较短的曝光时间的一个或多个低解析度图像，以根据该一个或多个低解度图像更新一曝光值；以及根据一窄收敛区间来更新该曝光值，从而设置该图像传感器阵列。

技术领域

本发明涉及图像传感器的自动曝光控制，尤其涉及通过环境切换(contextswitching)手段，对图像传感器进行自动曝光控制的方法和设备。

背景技术

自动曝光是数码相机的基础功能，用于补偿图像传感器的有限动态范围。自动曝光可以自动计算和操控相机的曝光设定(例如，曝光时间、传感器增益)，从而提供：(a)对人眼来说更舒适观赏的图像，或(b)适合进行计算机视觉任务的图像(例如，脸部识别、物体/动态检测)。除了提供曝光良好的图像外，能够在光照剧烈变化发生时(例如，开/关灯)，立刻进行快速曝光控制，从而缩短获得曝光良好的图像的所需时间也很重要。

通常，图像传感器会被设置成输出低解析度图像，以加速自动曝光控制。自动曝光控制机制将分析低解析度图像，以获得最佳曝光值，并使用该值决定当前场景的曝光设定。一旦找到最佳曝光值后，便将图像传感器阵列设置成输出高解析度图像，以此作为最终输出。这是因为低解析度图像的读取与分析速度较快。为了加速自动曝光控制，图像传感器还会被设置为在输出低解析度图像时使用较短的曝光时间(以及高增益)。

然而，当场景是由交流电供电的人造光源所照明时，短曝光时间可能导致不准确和不稳定的自动曝光控制。由于光源可能在特定频率(例如100Hz 或120Hz)下运作，且光源强度可能会在照明周期内发生变化(称为“闪烁”)。因此，若曝光时间短于光源的照明周期，可能会导致提取到的低解析度图像之间存在亮度波动。如此一来，基于低解析度图像所决定的曝光值，可能不适合用于产生具有较长曝光时间的高解析度图像。在最坏的情况下，可能导致高解析度图像的曝光值不稳定，并且让提取到的高解析度图像之间出现明显可见的闪烁。有鉴于此，有必要提供一种改善自动曝光控制机制的方法。

发明内容

为了解决前述的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于监控相机系统或动态启动(motion-activated device)装置中的图像提取设备的自动曝光控制机制。本发明实施例通过环境切换(context switching)来快速设置图像提取设备，从而针对不同用途提供图像，例如，图像提取或场景感测(例如，照度估计)。更具体来说，图像提取设备可以被一个环境(context)设置为输出高解析度与高质量的图像，以用于图像提取，而由另一个环境设置为输出低解析度图像，以用于照度估计。此外，本发明还提供了不同的自动曝光控制策略，从而适应不同的情境(例如，不同的照度条件)。根据本发明的多个实施例，图像提取设备可以使用不同的收敛区间，进行曝光控制和环境切换。因此，本发明提出了一种自动曝光控制机制，可以在短时间内提供准确的曝光结果，并且对不同情境有着良好的适应性。

本发明的一实施例提供一种根据一启动信号进行运作的图像提取设备。该图像提取设备包含：一图像传感器阵列、一环境切换控制单元以及一曝光控制单元。该图像传感器阵列可通过一第一环境所设置，以将具有相对较长的曝光时间的一高解析度图像输出到一后端设备，并通过一第二环境所设置，以输出具有相对较短的曝光时间的一个或多个低解析度图像，以根据该一个或多个低解度图像更新一曝光值。该环境切换控制单元用于根据该高解析度图像和一宽收敛区间，将该第一环境切换到该第二环境。该曝光控制单元由这些环境所设置，用于根据一窄收敛区间来更新该曝光值，从而设置该图像传感器阵列。