[发明专利]一种可调谐光谱相机上自动获取最优曝光值的方法及装置

说明书

本发明提供了一种可调谐光谱相机上自动获取最优曝光值的方法及装置，其中方法包括以下步骤：步骤1，定义一个ROI来包含目标区域；步骤2，遍历所有谱段，给定一个初始的曝光值，确保所有谱段的平均亮度值适中；步骤3，找到平均亮度值最大的谱段，并切换到该谱段；步骤4，计算当前谱段ROI内达到最大亮度值的像素占比，定义该占比为n；步骤5，预先设定一个n的取值范围区间为[N0,N1],判断n的值是否落入此范围内并不断调整；步骤6，根据步骤5中最终曝光值，更新光谱相机的曝光值。本发明可以确保光谱相机所拍摄出的不同谱段上的光谱图像既不会出现过渡曝光也不会出现曝光不足的问题，使曝光值达到一个最适合进行光谱图像分析的最优值。

技术领域

本发明属于可调谐光谱相机技术领域，尤其涉及一种可调谐光谱相机上自动获取最优曝光值的方法及装置。

背景技术

使用光谱相机拍摄光谱图像时，周围环境光光强越大，或者曝光时间变长，拍摄出来的光谱图像会变亮，反之，光谱图像会变暗。若曝光时间过长，那么整张光谱图像都会变得过亮，其背后所反应的是图像传感器上的大多数像素的亮度值已经超过图像传感器亮度范围的极限；若曝光时间不足，那么整张光谱图像都会变得过暗，其背后所反应的是图像传感器上的大多数像素的亮度值都非常低。

以一个亮度输出范围是10-bit的CMOS Sensor为例，若拍摄光谱图像的过程中过渡曝光，那么光谱图像上的大多数像素的亮度值均会达到1024；若曝光不足，那么光谱图像上的大多数像素的亮度值会比较接近0；而以上两种情况所拍摄出来的光谱图像，均不适合后期进一步做光谱图像分析，从而也就失去了拍摄光谱图像的意义。

可调谐光谱相机指的是在近红外谱段，可通过软件可调的方式，能够支持拍摄多个谱段的光谱图像。相比只能拍摄单谱段的光谱相机来说，可调谐光谱相机所面临的选取最优曝光值问题更具挑战，因为可调谐光谱相机需要确保所拍摄的每个谱段的光谱图像均不能产生过渡曝光或者曝光不足的问题。然后受到周围环境光在不同谱段的光强不同和图像传感器对不同谱段的感光敏感度不同的影响和曝光时间的不同，可调谐光谱相机在拍摄多个谱段的光谱图像时，每个谱段的光谱图像的亮度值又是不一样的(如图1所示)；若曝光时间过短，那么各个谱段的光谱图像会明显偏暗，产生曝光不足的现象(如图2所示)；若曝光时间过长，那么各个谱段的光谱图像会明显偏亮，产生过渡曝光的现象(如图3所示)。现有的自动曝光技术方案主要用在数码相机装置上，用来自动调节数码相机在拍摄单张图像时的曝光值。目前市面上并没有发现能够适用于可以拍摄多个谱段光谱图像的可调谐光谱相机的自动曝光技术方案。

发明内容

针对上述问题，本发明一方面提供了一种可调谐光谱相机上自动获取最优曝光值的方法，包括以下步骤：

步骤1，定义一个ROI来包含目标区域；

步骤2，遍历所有谱段，给定一个初始的曝光值，确保所有谱段的平均亮度值适中；

步骤3，遍历所有谱段，找到平均亮度值最大的谱段，并切换到该谱段；

步骤4，计算当前谱段ROI内达到最大亮度值的像素占比，定义该占比为n；

步骤5，预先设定一个n的取值范围区间为[N0,N1],判断当前谱段ROI内达到最大亮度值的像素占比n是否处于区间[N0,N1]内，若nN0，调大曝光值，若nN1，调小曝光值，直到n的值落入范围区间[N0,N1]内；

步骤6，根据步骤5中不断调整得到的最终曝光值，更新光谱相机的曝光值。

优选的，所述步骤1中定义一个ROI的方法为，在图像中间按照一定的图像长宽比例选定一个大小固定的ROI。

优选的，所述步骤5中n的取值范围区间[N0,N1]，其中N0＝0，N1＝2％。

优选的，所述步骤2中，所述谱段的平均亮度值的范围为[100，900]。