CN107343157A - 一种曝光控制方法、装置及计算设备 - Google Patents
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Abstract
一种曝光控制方法、装置及计算设备，针对任一曝光要素，根据该曝光要素的取值对图像清晰度的影响，设置了该曝光要素的各个取值所分别对应的、用于表征图像清晰度水平的权重值，因此，在进行曝光控制时，可根据各个曝光要素的取值范围，以及各个曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定出曝光值等于期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合，即可使得曝光效果满足期望图像亮度，又可保证图像清晰度水平最高，从而提高图像采集的质量。
Description
技术领域
本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种曝光控制方法、装置及计算设备。
背景技术
图像采集，例如，拍照，就是当图像采集装置的快门被按下时，快门打开后随即关上，在快门打开这一小段时间内，光线从镜头透射进来，照在感光元件上，感光元件上数以万计的感光点记录感应到的光的色彩，这样就采集到图像了。
摄影就是用光的艺术，可见，曝光对于采集图像的质量起到至关重要作用。曝光可通过曝光时间、增益等曝光要素进行控制。曝光时间是传感器(感光元件)采集数据时，像素累计电荷的时间，曝光时间越长，采集到的图像的亮度越大，但同时图像中由于物体运动产生的拖影越严重。增益是传感器采集到的数据信号被放大的倍数，增益越大，也就是放大倍数越大，图像的亮度越大，但同时图像引入的噪声也越大。
自动曝光是指图像采集装置根据拍摄场景的亮度，自动调整曝光时间和/或增益等曝光要素，以使得采集的图像亮度符合期望亮度的过程。现有技术的自动曝光方法，在通过曝光时间、增益等曝光要素调节图像亮度的同时，会对图像效果产生其它负面影响，例如，会增加图像的运动拖尾、引入更多噪声等。因此，如何兼顾图像亮度和图像清晰度是自动曝光方法所面临的难题。
发明内容
本发明实施例提供了一种曝光控制方法、装置及计算设备，用以解决现有曝光方法在通过调整曝光要素提升图像亮度的同时会降低图像清晰度的问题。
本发明实施例提供了一种曝光控制方法，所述方法包括：
确定检测到曝光调整触发操作；
确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；
根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；
根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
相应地，本发明实施例还提供了一种装置，包括：
检测单元，用于确定检测到曝光调整触发操作；
计算单元，用于确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；以及，根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；
执行单元，用于根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
本发明实施例还提供了一种计算设备，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行：确定检测到曝光调整触发操作；以及，确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；并根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；最后，根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供了一种曝光控制方法、装置及计算设备，可在确定检测到曝光调整触发操作后，确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；并根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；最后，根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。也就是说，针对任一曝光要素，根据该曝光要素的取值对图像清晰度的影响，设置了该曝光要素的各个取值所分别对应的、用于表征图像清晰度水平的权重值，因此，在进行曝光控制时，可根据各个曝光要素的取值范围，以及各个曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定出曝光值等于期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合，即可使得曝光效果满足期望图像亮度，又可保证图像清晰度水平最高，从而提高图像采集的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1所示为本发明实施例一中的曝光控制方法的步骤流程图；
图2所示为本发明实施例二中的装置的结构示意图；
图3所示为本发明实施例三中的计算设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例一提供了一种曝光控制方法，所述方法可适用于相机、摄像机、视频监控等设备的曝光控制。具体地，如图1所示，其为本发明实施例一中所述方法的步骤流程图，所述方法可包括以下步骤：
步骤101：确定检测到曝光调整触发操作。
可选地，所述确定检测到曝光调整触发操作，可具体包括以下任意一项或多项：
确定所述当前图像亮度值超出图像亮度期望取值范围；
确定当前光圈孔径超出当前镜头放大倍率所对应的光圈孔径期望取值范围；
确定任一曝光要素的取值范围发生变化。
也就是说，当确定当前图像亮度值超出图像亮度期望取值范围时，可以触发本发明实施例所述的曝光控制方法。需要说明的是，所述图像亮度期望取值范围可以根据实际使用情况灵活设置。所述当前图像亮度值，针对视频监控设备而言，可以是该视频监控设备当前采集的视频图像帧的亮度值或距离当前时刻最近采集到的视频图像帧的亮度值；针对拍照设备而言，可以是该拍照设备当前采集的照片的亮度值或距离当前时刻最近采集到的照片的亮度值，本实施例在此不作任何限定。
另外，针对任一图像，计算其图像亮度值可以采用所用像素求和再求平均的方法。例如，针对YUV域的图像，可以将全部像素的亮度信号Y的值相加后再除以总像素数，将得到的平均值作为该图像的亮度值。再如，针对RGB域的图像，可以首先根据亮度公式Y＝0.3R+0.59G+0.11B计算每个像素的亮度信号Y的值，再将全部的Y的值相加后除以总像素数，将得到的平均值作为该图像的亮度值。当然，也可采用其它方法计算任一图像的图像亮度值，本实施例在此不作任何限定。
可选地，当确定当前光圈孔径超出当前镜头放大倍率所对应的光圈孔径期望取值范围时，也可以触发本发明实施例所述的曝光控制方法。需要说明的是，针对镜头的任一放大倍率，可设置一个与之匹配的光圈孔径期望取值范围。由于当镜头的放大倍率为所述任一放大倍率时，若当前光圈孔径不在与所述任一放大倍率相匹配的光圈孔径期望取值范围之内，则可能会导致引入杂光、图片清晰度下降等问题；所以，为了确保图像采集的质量，应该确保当前光圈孔径总是处于当前镜头放大倍率所对应的光圈孔径期望取值范围之内。
因此，在镜头变倍过程中，若确定当前光圈孔径超出当前镜头放大倍率所对应的光圈孔径期望取值范围时，则进行曝光调整；由此可见，本实施例提供的所述方法考虑到了镜头变倍过程中光圈对图像清晰度的影响，从而可进一步提高图像采集的质量。另外，与任一放大倍率相匹配的光圈孔径期望取值范围可根据实际使用情况灵活设置，本实施例在此不作任何限定。
同样可选地，当确定任一曝光要素的取值范围发生变化时，也可以触发本发明实施例所述的曝光控制方法。需要说明的是，任一曝光要素的取值范围可以根据实际使用情况灵活设置，当确定设置的一个或多个曝光要素的取值范围发生变化时，则重新进行曝光调整，以确保始终可以达到最佳的曝光效果。
步骤102：确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值。
由于在设定的光环境下，图像亮度值与曝光值之间的比例是设定值；因此，当前时刻(当前光环境下)，图像亮度值与曝光值之间的比例可以根据当前图像亮度值与当前曝光值之比确定，再根据获取到的期望图像亮度值，便可确定当前时刻与期望图像亮度值相对应的期望曝光值。
进一步可选地，所述曝光要素可包括：曝光时间、增益和光圈孔径。当曝光要素包括曝光时间、增益和光圈孔径时，曝光值可通过公式(1)确定：
E＝c1(T)+c2(G)+c3(A) 公式(1)；
其中，E为曝光值；T为曝光时间，T＝T1，T2…TN，且Tn-1<Tn，1<n≤N，N为大于1的正整数，c1(T)为用于将时间单位转换为计数单位分贝(dB)的第一设定转换函数；G为增益，G＝G1，G2…GM，且Gm-1<Gm，1<m≤M，M为大于1的正整数，c2(G)为用于将放大倍数转换为分贝的第二设定转换函数；A为光圈孔径，A＝A1，A2…AK，且Ak-1<Ak，1<k≤K，K为大于1的正整数，c3(K)为用于将长度单位转换为分贝的第三设定转换函数。
需要说明的是，第一设定转换函数c1(T)、第二设定转换函数c2(G)以及第三设定转换函数c3(K)可根据实际使用情况灵活选取。由于曝光时间、增益以及光圈孔径的单位各不相同，因此，优选地，可将时间单位、倍数以及长度单位转换为同一计数单位分贝，也就是说，将曝光时间的取值、增益的取值以及光圈孔径的取值分别转换为同一计数单位下的等效值，再将三个等效值相加即得到曝光值。
例如，假设曝光时间T的最小值为T_min，在设定场景(光环境)下，曝光时间T_min对应的图像亮度为Y_min；在场景、增益和光圈孔径均不变的情况下，曝光时间TN，对应的图像亮度为YN；那么曝光时间TN对应的曝光值c1(TN)(dB)＝20log(YN/Y_min)；其中，在任一场景、增益和光圈孔径情况下，T_min对应的Y_min，以及TN对应的YN均可通过统计得到。另外，可依据相同的原理确定第二设定转换函数c2(G)和第三设定转换函数c3(K)，本实施例在此不再赘述。
将当前时刻的曝光时间的取值、增益的取值以及光圈半径的取值分别带入公式(1)，便可确定当前曝光值，本实施例在此不再赘述。
步骤103：根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比。
针对曝光时间，其取值范围为T＝T1，T2…TN，Tn-1<Tn，1<n≤N，N为大于1的正整数。由于曝光时间越短，采集到的图像的亮度越小，但同时图像中由于物体运动产生的拖影越轻微；反之，曝光时间越长，采集到的图像的亮度越大，同时图像中由于物体运动产生的拖影越严重。因此，可设置用于表征图像清晰度水平的、与曝光时间的取值范围相对应的权重范围为 且与T1、与Tn一一对应；也就是说，曝光时间的取值越小，该取值所对应的权重值越大；反之，曝光时间的取值越大，该取值所对应的权重值越小。
针对增益，其取值范围为G＝G1，G2…GM，且Gm-1<Gm，1<m≤M，M为大于1的正整数。由于增益越小，图像的亮度越小，但同时图像引入的噪声也越小；反之，增益越大，图像的亮度越大，同时图像引入的噪声也越大。因此，可设置用于表征图像清晰度水平的、与增益的取值范围相对应的权重范围为且与G1、与Gm一一对应；也就是说，增益的取值越小，该取值所对应的权重值越大；反之，增益的取值越大，该取值所对应的权重值越小。
针对光圈孔径，其取值范围为A＝A1，A2…AK，且Ak-1<Ak，1<k≤K，K为大于1的正整数。由于光圈孔径越小，图像的亮度越小，但同时景深越深，图像引入的杂光也越少；反之，光圈孔径越大，图像的亮度越大，同时景深越浅，图像引入的杂光也越多。因此，可设置用于表征图像清晰度水平的、与光圈孔径的取值范围相对应的权重范围为且 与A1、与Ak一一对应；也就是说，光圈孔径的取值越小，该取值所对应的权重值越大；反之，光圈孔径的取值越大，该取值所对应的权重值越小。
任一曝光要素的取值范围可为硬件所支持的默认取值范围，也可为用户根据实际使用需求设置的取值范围。相应地，与所述任一曝光要素的取值范围相对应的权重范围的最大值和最小值可预先设置，当所述任一曝光要素的取值范围设置好后，再通过插值计算得到对应的权重范围的各个中间值。
进一步可选地，所述根据所述期望曝光值、各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合，可具体包括：
将曝光时间Tx和Tx所对应的权重值增益Gy和Gy所对应的权重值以及光圈孔径Az和Az所对应的权重值带入以下方程组，其中，1≤x≤N，1≤y≤M，1≤z≤K：
其中，E0为所述期望曝光值；λ为权重之和；
确定出一个或多个满足E0＝c1(T)+c2(G)+c3(A)、且使得λ最大的其中，1≤x0≤N，1≤y0≤M，1≤z0≤K。
也就是说，满足曝光条件，即满足E0＝c1(T)+c2(G)+c3(A)的各曝光要素取值的组合可能有多个；再基于设定算法，例如梯度下降法，找出使得各曝光要素的取值所分别对应的权重值之和最大的各曝光要素取值的组合即为各曝光要素取值的最优组合，根据各曝光要素取值的最优组合对曝光进行调整，则既可使得曝光效果满足期望图像亮度，又可保证图像清晰度水平最高。
进一步可选地，在确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合后，所述方法还可包括：
根据预设规则，从确定出的一个或多个各曝光要素取值的最优组合中，筛选出一个最佳的各曝光要素取值的最优组合。
例如，将所述方法应用于动态场景监控时，如道路监控，由于曝光时间越短，物体运动拖影越小，图像效果越佳，因此，可从确定出的一个或多个各曝光要素取值的最优组合中，筛选出一个曝光时间最短的各曝光要素取值的最优组合作为最佳的各曝光要素取值的最优组合，并根据筛选出的该各曝光要素取值的最优组合对曝光进行调整。
步骤104：根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
可见，各曝光要素同步进行调整，可迅速实现最优的曝光效果。另外，可选地，可根据各曝光要素取值的最优组合，将各曝光要素的最优取值分别设置到各曝光要素的驱动电路中，对曝光进行快速调整。
优选地，为了避免跳闪，所述根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光，可具体包括：
针对每一曝光要素，根据该曝光要素的当前取值以及所述各曝光要素取值的最优组合，确定该曝光要素的最优取值与该曝光要素的当前取值的差值；
基于设定规则以及所述差值，确定该曝光要素的调整步长；
确定该曝光要素的当前取值与该曝光要素的调整步长之和为该曝光要素的目标取值；
根据该曝光要素的目标取值调整该曝光要素。
也就是说，可根据各曝光要素取值的最优组合以及各曝光要素的当前取值，确定各曝光要素的调整步长；再将各曝光要素的当前取值与各曝光要素的调整步长分别相加，确定各曝光要素的目标取值；并将各曝光要素的目标取值分别设置到各曝光要素的驱动电路中；再跳转至步骤101判断是否需要进行曝光调整，因此，可使得图像亮度平稳地达到期望图像亮度值。
需要说明的是，可以基于调整时间或者亮度变化引发的主观感受是否舒服来设置用于计算调整步长的设定规则，例如，当需要调整时间较短时，则可设置规则使得调整步长较大；当需要亮度变化引发的主观感受尽量舒服时，则可设置规则使得调整步长较小，本实施例在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的曝光控制方法，可在确定检测到曝光调整触发操作后，确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；并根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；最后，根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。也就是说，针对任一曝光要素，根据该曝光要素的取值对图像清晰度的影响，设置了该曝光要素的各个取值所分别对应的、用于表征图像清晰度水平的权重值，因此，在进行曝光控制时，可根据各个曝光要素的取值范围，以及各个曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定出曝光值等于期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合，即可使得曝光效果满足期望图像亮度，又可保证图像清晰度水平最高，从而提高图像采集的质量。
另外，本实施例提供的所述方法不仅考虑到了光圈对曝光效果的影响，还考虑到了镜头变倍过程中光圈对图像清晰度的影响，从而可进一步提高图像采集的质量。
实施例二：
基于同样的发明构思，本发明实施例二提供了一种装置，所述装置可为相机、摄像机、视频监控等设备。具体地，如图2所示，其为本发明实施例二中所述装置的结构示意图，所述装置可包括：
检测单元201，用于确定检测到曝光调整触发操作；
计算单元202，用于确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；以及，根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；
执行单元203，用于根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
可选地，所述检测单元201可具体用于通过以下任意一个或多个方式确定检测到曝光调整触发操作：
确定所述当前图像亮度值超出图像亮度期望取值范围；
确定当前光圈孔径超出当前镜头放大倍率所对应的光圈孔径期望取值范围；
确定任一曝光要素的取值范围发生变化。
可选地，所述曝光要素可包括：曝光时间、增益和光圈孔径。
可选地，当曝光要素包括曝光时间、增益和光圈孔径时，曝光值可通过以下方式确定：
E＝c1(T)+c2(G)+c3(A)；
其中，E为曝光值；T为曝光时间，T＝T1，T2…TN，且Tn-1<Tn，1<n≤N，N为大于1的正整数，c1(T)为用于将时间单位转换为计数单位分贝的第一设定转换函数；G为增益，G＝G1，G2…GM，且Gm-1<Gm，1<m≤M，M为大于1的正整数，c2(G)为用于将放大倍数转换为分贝的第二设定转换函数；A为光圈孔径，A＝A1，A2…AK，且Ak-1<Ak，1<k≤K，K为大于1的正整数，c3(K)为用于将长度单位转换为分贝的第三设定转换函数。
进一步可选地，所述计算单元202可具体用于通过以下方式根据所述期望曝光值、各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合：
将曝光时间Tx和Tx所对应的权重值增益Gy和Gy所对应的权重值以及光圈孔径Az和Az所对应的权重值带入以下方程组，其中，1≤x≤N，1≤y≤M，1≤z≤K：
其中，E0为所述期望曝光值；λ为权重之和；λT为与曝光时间T相对应的权重，且与T1、与Tn一一对应；λG为与增益G相对应的权重，且与G1、与Gm一一对应；λA为与光圈孔径A相对应的权重，且与A1、与Ak一一对应；
确定出一个或多个满足E0＝c1(T)+c2(G)+c3(A)，且使得λ最大的其中，1≤x0≤N，1≤y0≤M，1≤z0≤K。
可选地，所述执行单元303，可具体用于针对每一曝光要素，根据该曝光要素的当前取值以及所述各曝光要素取值的最优组合，确定该曝光要素的最优取值与该曝光要素的当前取值的差值；以及，基于设定规则以及所述差值，确定该曝光要素的调整步长；并确定该曝光要素的当前取值与该曝光要素的调整步长之和为该曝光要素的目标取值；最后，根据该曝光要素的目标取值调整该曝光要素。
综上所述，本发明实施例提供的装置，可在确定检测到曝光调整触发操作后，确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；并根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；最后，根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。也就是说，针对任一曝光要素，根据该曝光要素的取值对图像清晰度的影响，设置了该曝光要素的各个取值所分别对应的、用于表征图像清晰度水平的权重值，因此，在进行曝光控制时，可根据各个曝光要素的取值范围，以及各个曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定出曝光值等于期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合，即可使得曝光效果满足期望图像亮度，又可保证图像清晰度水平最高，从而提高图像采集的质量。
另外，不仅考虑到了光圈对曝光效果的影响，还考虑到了镜头变倍过程中光圈对图像清晰度的影响，从而可进一步提高图像采集的质量。
实施例三：
本发明实施例三提供了一种计算设备，如图3所示，其为本发明实施例中所述的计算设备的结构示意图。该计算设备具体可以为相机、摄像机、视频监控设备等。具体地，由图3可知，本发明实施例中所述的计算设备可以包括中央处理器301(Center ProcessingUnit，CPU)、存储器302、输入设备303以及输出设备304等，输入设备303可以包括按键和/或触摸屏等，输出设备304可以包括显示设备，如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等。
存储器302可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，并向中央处理器301提供存储器302中存储的程序指令和数据。在本发明实施例中，存储器302可以用于存储曝光控制方法的程序。
中央处理器301通过调用存储器302存储的程序指令，中央处理器301可用于按照获得的程序指令执行：确定检测到曝光调整触发操作；以及，确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；并根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；最后，根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
另外，需要说明的是，附图和说明书中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (13)
1.一种曝光控制方法，其特征在于，所述方法包括：
确定检测到曝光调整触发操作；
确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；
根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；
根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定检测到曝光调整触发操作，具体包括以下任意一项或多项：
确定所述当前图像亮度值超出图像亮度期望取值范围；
确定当前光圈孔径超出当前镜头放大倍率所对应的光圈孔径期望取值范围；
确定任一曝光要素的取值范围发生变化。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝光要素包括：曝光时间、增益和光圈孔径。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当曝光要素包括曝光时间、增益和光圈孔径时，曝光值通过以下方式确定：
E＝c1(T)+c2(G)+c3(A)；
其中，E为曝光值；T为曝光时间，T＝T1，T2…TN，且Tn-1<Tn，1<n≤N，N为大于1的正整数，c1(T)为用于将时间单位转换为计数单位分贝的第一设定转换函数；G为增益，G＝G1，G2…GM，且Gm-1<Gm，1<m≤M，M为大于1的正整数，c2(G)为用于将放大倍数转换为分贝的第二设定转换函数；A为光圈孔径，A＝A1，A2…AK，且Ak-1<Ak，1<k≤K，K为大于1的正整数，c3(K)为用于将长度单位转换为分贝的第三设定转换函数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述期望曝光值、各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合，具体包括：
将曝光时间Tx和Tx所对应的权重值λTx、增益Gy和Gy所对应的权重值λGy，以及光圈孔径Az和Az所对应的权重值λAz带入以下方程组，其中，1≤x≤N，1≤y≤M，1≤z≤K：
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其中，E0为所述期望曝光值；λ为权重之和；λT为与曝光时间T相对应的权重，λT＝λT1，λT2…λTN，且λTn-1>λTn，1<n≤N，λT1与T1、λTn与Tn一一对应；λG为与增益G相对应的权重，λG＝λG1，λG2…λGM，且λGm-1>λGm，1<m≤M，λG1与G1、λGm与Gm一一对应；λA为与光圈孔径A相对应的权重，λA＝λA1，λA2…λAK，且λAk-1>λAk，1<k≤K，λA1与A1、λAk与Ak一一对应；
确定出一个或多个满足E0＝c1(T)+c2(G)+c3(A)，且使得λ最大的其中，1≤x0≤N，1≤y0≤M，1≤z0≤K。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光，具体包括：
针对每一曝光要素，根据该曝光要素的当前取值以及所述各曝光要素取值的最优组合，确定该曝光要素的最优取值与该曝光要素的当前取值的差值；
基于设定规则以及所述差值，确定该曝光要素的调整步长；
确定该曝光要素的当前取值与该曝光要素的调整步长之和为该曝光要素的目标取值；
根据该曝光要素的目标取值调整该曝光要素。
7.一种装置，其特征在于，所述装置包括：
检测单元，用于确定检测到曝光调整触发操作；
计算单元，用于确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；以及，根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；
执行单元，用于根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述检测单元具体用于通过以下任意一个或多个方式确定检测到曝光调整触发操作：
确定所述当前图像亮度值超出图像亮度期望取值范围；
确定当前光圈孔径超出当前镜头放大倍率所对应的光圈孔径期望取值范围；
确定任一曝光要素的取值范围发生变化。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述曝光要素包括：曝光时间、增益和光圈孔径。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，当曝光要素包括曝光时间、增益和光圈孔径时，曝光值通过以下方式确定：
E＝c1(T)+c2(G)+c3(A)；
其中，E为曝光值；T为曝光时间，T＝T1，T2…TN，且Tn-1<Tn，1<n≤N，N为大于1的正整数，c1(T)为用于将时间单位转换为计数单位分贝的第一设定转换函数；G为增益，G＝G1，G2…GM，且Gm-1<Gm，1<m≤M，M为大于1的正整数，c2(G)为用于将放大倍数转换为分贝的第二设定转换函数；A为光圈孔径，A＝A1，A2…AK，且Ak-1<Ak，1<k≤K，K为大于1的正整数，c3(K)为用于将长度单位转换为分贝的第三设定转换函数。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述计算单元具体用于通过以下方式根据所述期望曝光值、各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合：
将曝光时间Tx和Tx所对应的权重值λTx、增益Gy和Gy所对应的权重值λGy，以及光圈孔径Az和Az所对应的权重值λAz带入以下方程组，其中，1≤x≤N，1≤y≤M，1≤z≤K：
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2
其中，E0为所述期望曝光值；λ为权重之和；λT为与曝光时间T相对应的权重，λT＝λT1，λT2…λTN，且λTn-1>λTn，1<n≤N，λT1与T1、λTn与Tn一一对应；λG为与增益G相对应的权重，λG＝λG1，λG2…λGM，且λGm-1>λGm，1<m≤M，λG1与G1、λGm与Gm一一对应；λA为与光圈孔径A相对应的权重，λA＝λA1，λA2…λAK，且λAk-1>λAk，1<k≤K，λA1与A1、λAk与Ak一一对应；
确定出一个或多个满足E0＝c1(T)+c2(G)+c3(A)，且使得λ最大的其中，1≤x0≤N，1≤y0≤M，1≤z0≤K。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述执行单元，具体用于针对每一曝光要素，根据该曝光要素的当前取值以及所述各曝光要素取值的最优组合，确定该曝光要素的最优取值与该曝光要素的当前取值的差值；以及，基于设定规则以及所述差值，确定该曝光要素的调整步长；并确定该曝光要素的当前取值与该曝光要素的调整步长之和为该曝光要素的目标取值；最后，根据该曝光要素的目标取值调整该曝光要素。
13.一种计算设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行：确定检测到曝光调整触发操作；以及，确定当前图像亮度值、当前曝光值以及期望图像亮度值，将所述当前曝光值与所述期望图像亮度值的乘积与所述当前图像亮度值之比确定为期望曝光值；并根据所述期望曝光值、获取到的各曝光要素的取值范围以及各曝光要素的取值范围所分别对应的权重范围，确定使得曝光值等于所述期望曝光值、且权重之和最大的各曝光要素取值的最优组合；其中，曝光值根据各曝光要素的取值确定，权重之和等于各曝光要素的取值所分别对应的权重值的和；针对任一曝光要素，取值越大，取值所对应的权重值越小，所述任一曝光要素的取值与图像采集的亮度呈正比、清晰度呈反比；最后，根据确定出的所述各曝光要素取值的最优组合调整曝光。
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