CN103973992B - 一种针对led白光灯的自动曝光方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种针对LED白光灯的自动曝光方法，该自动曝光方法包括步骤：S1、获取当前视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值；S2、判断所述差值是否在预设范围内，若否，则根据所述差值调整光圈大小和快门速度进行自动曝光；S3、重复步骤S1和S2，判断光圈大小和快门速度是否已调整至预设的阈值，若是，则交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益值后进行自动曝光，继续进行步骤S3直至视频结束。本发明还公开一种针对LED白光灯的自动曝光装置。本发明使自动曝光的控制精度更加准确，有效保障视频的质量效果。

Description

一种针对LED白光灯的自动曝光方法和装置

技术领域

本发明涉及电子成像领域，特别是涉及电子成像领域中一种针对LED白光灯的自动曝光方法和装置。

背景技术

2A算法即自动曝光、自动白平衡算法(Auto Exposure/Auto White Balance)，是前端数字成像设备的必备功能，其实现的好坏直接影响成像的质量。

自动曝光用以根据外界的光线条件，动态调整镜头光圈的开合、感光器件电子快门的速度、数字处理器的增益值，以实现视频亮度的恒定，保证良好的视频动态范围；自动白平衡用以保证设备在任何色温环境下都能正确还原外界物体的色彩，自然界的色温跨度极宽，我们常见的高压钠光路灯色温可低至1800K，而水域上空的晴朗蓝天色温可达27000K，自动白平衡算法可以确保成像设备在不同色温环境中的良好的颜色表现。

由于前端成像设备的感光器件存在局限性，当光照条件不好时，不能呈现良好的视频效果，主要表现在噪点增多、细节分辨能力下降、暗区物体无法辨识等问题，目前安防领域通过增加辅助光源的方案解决上述问题。当前业界的辅助光源主要有两种，即红外LED灯和白光LED灯，两者的主要区别在于光的波长不同，红外LED灯只能用于黑白视频，对于既需要良好的低照效果又需要彩色视频的场合并不适用，同时由于存在发热和寿命问题，红外LED灯一直饱受诟病。而白光LED灯是节能环保的新型绿色照明灯具，是一种可见光，属于冷光源，所以不会发热且寿命长，广泛用于安防监控的辅助照明，因成像设备夜晚在白光灯的辅助照明情况下，摄取的图像是彩色的，可满足特殊应用对于图像一直是彩色的要求。

由于白光LED灯有其特定的波长和光照特性，并且自动增益对视频质量影响较大，在使用辅助光源时，通过现有自动曝光方法所获取到的视频质量效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种针对LED白光灯的自动曝光方法，使成像设备获取的视频具有最佳的视频效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种针对LED白光灯的自动曝光方法，包括步骤：

S1、获取当前视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值；

S2、判断所述差值是否在预设范围内，若否，则根据所述差值调整光圈大小和快门速度进行自动曝光；

S3、重复步骤S1和S2，判断光圈大小和快门速度是否已调整至预设的阈值，若是，则为所述自动增益值和LED白光灯驱动电流分别设置多个阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益值后进行自动曝光，继续进行步骤S3直至视频结束。

为解决上述技术问题，本发明还公开一种针对LED白光灯的自动曝光装置，该装置包括：

一种针对LED白光灯的自动曝光装置，包括：计算单元、第一判断单元、第一调整单元、第二判断单元、第二调整单元和循环单元；

所述计算单元用于获取当前视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值；

所述第一判断单元用于判断所述差值是否在预设范围内，所述第一调整单元用于当第一判断单元的判断结果为否时，根据所述差值调整光圈大小和快门速度进行自动曝光；

所述第二判断单元用于判断光圈大小和快门速度是否已调整至预设的阈值，所述第二调整单元用于当所述第二判断单元的判断结果为是时，将所述自动增益值和LED白光灯驱动电流分别设置多个阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益值后进行自动曝光；

所述循环单元用于循环调用上述第一判断单元、第一调整单元、第二判断单元和第二调整单元直至视频结束。

本发明的有益效果在于：区别于现有技术中，只通过调整光圈大小、快门速度和自动增益值进行自动曝光，本发明将LED白光灯驱动电流纳入自动曝光调整参数范围，优化了原有自动曝光算法，使自动曝光的控制精度更加准确，同时，在进行自动曝光时优先调整光圈大小和快门速度，从而最减小了自动增益值对视频质量的影响和减小了LED白光灯的功耗，进一步地，本发明通过交替的对自动曝光值和LED白光灯驱动电流进行调整，有效的保障了视频的质量和降低了成像设备的功耗。

附图说明

图1为本发明一实施方式针对LED白光灯的自动曝光方法的方法流程图；

图2为本发明一实施方式针对LED白光灯的自动曝光装置的功能框图；

图3为本发明一实施方式针对LED白光灯的自动曝光模块的工作流程图；

主要标号说明：

10-计算单元；20-第一判断单元；30-第一调整单元；40-第二判断单元；50-第二调整单元；60-循环单元。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明最关键的构思在于：将LED白光灯驱动电流纳入自动曝光调整参数范围，同时，优先调整光圈大小和快门速度，并交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值，有效的保障了视频的质量和降低了成像设备的功耗。

请参阅图1，一种针对LED白光灯的自动曝光方法，包括步骤：

S1、获取当前视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值；

S2、判断所述差值是否在预设范围内，若否，则根据所述差值调整光圈大小和快门速度进行自动曝光；

S3、重复步骤S1和S2，判断光圈大小和快门速度是否已调整至预设的阈值，若是，则为所述自动增益值和LED白光灯驱动电流分别设置多个阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益值后进行自动曝光，继续进行步骤S3直至视频结束。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：将LED白光灯驱动电流纳入自动曝光调整参数范围，优化了原有自动曝光算法，使自动曝光的控制精度更加准确，优先调整光圈大小和快门速度进行自动曝光，当光圈大小和快门速度达到预设的阈值时才调整自动增益值和LED白光灯驱动电流，从而减小了自动增益值对视频质量的影响，同时，也有效降低成像设备的功耗。进一步地，本发明通过交替的对自动曝光值和LED白光灯驱动电流进行调整，有效的保障了视频的质量和降低了成像设备的功耗。

在步骤S2中，当当前视频亮度小于预设的目标亮度时，调整快门速度变慢、将光圈大小变大，相反的，当当前视频亮度大于预设的目标亮度时，调整快门速度变快、将光圈大小变小。所述快门速度和光圈大小的调整跨度可以根据所述差值的大小而定，当所述差值较大时，以较大的跨度调整所述快门速度和光圈大小，当所述差值较小时，以较小的跨度调整所述快门速度和光圈大小。

同时，在调整光圈大小和快门速度进行自动曝光时，可以是先调整快门速度进行自动曝光，当快门速度调整至设定的阈值后再调整光圈大进行自动曝光，也可以是先调整光圈大小进行自动曝光，当光圈大小调整至设定的阈值后再调整快门速度进行曝光，或者是同时对光圈大小和快门速度进行调整进行曝光。当快门速度和光圈大小均调整至设定的阈值后通过调整自动增益和LED白光灯驱动电流进行自动曝光。

在本实施方式中，所述自动增益和LED白光灯驱动电流分别设置有多个细化阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益至下一细化阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益后进行自动曝光。

交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益的具体实现方式为：判断自动增益值是否小于设定的第一增益阈值，若是，则判断LED白光灯驱动电流是否小于设定的第一电流阈值，若LED白光灯驱动电流小于设定的第一电流阈值，则调整LED白光灯驱动电流至第二电流阈值，若LED白光灯驱动电流大于或等于设定的第一电流阈值，则调整自动增益值至第二增益阈值，若自动增益值大于或等于设定的第一增益阈值，则将所述第一增益阈值调整至第二增益阈值，将第一电流阈值调整至第二电流阈值，重复上述步骤，直至自动增益值达到设定的最大阈值。

在本实施方式中，所述步骤S3中获取当前视频的亮度的速率为每3帧视频获取视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值，从而保证对视频亮度进行实时的自动曝光控制。

因自动增益对视频质量影响较大，当自动增益超过一定阈值而继续上调时，视频的质量就明显变差，同时，单方面的调整LED白光灯驱动电流可能明显增大成像设备的功耗。因此，通过将所述自动增益和LED白光灯驱动电流分别设置有多个细化阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益至下一细化阈值，可以有效减少自动增益和LED白光灯驱动电流过大，从而提高视频质量效果，减小成像设备功耗。

在上述实施方式中，所述交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益的具体实现方式还可以是先判断LED白光灯驱动电流是否小于设定的第一电流阈值，再判断自动增益值是否小于设定的第一增益阈值。上述两种调整自动增益值和LED白光灯驱动电流的顺序均能够实现交替的调整自动增益值和LED白光灯驱动电流，即自动增益值和LED白光灯驱动电流轮流进行调整，从而实现自动增益值和LED白光灯驱动电流联动调整，有效防止自动增益值或LED白光灯驱动电流太大影响视频质量效果。

在上述实施方式中，所述步骤S3还包括：

判断LED白光灯是否是第一次开启，若是，则以最小的电流阈值驱动LED白光灯开启。通过上述判断可以防止LED白光灯开启时驱动电流太大，一方面可以有效节省能源的消耗，另一方面防止在LED白光灯开启时，高亮度的LED白光灯导致视频亮度突变，提高了视频自动曝光的动态平稳性。

在上述实施方式中，可以通过外接光敏硬件或者软件设定启动时间来判断是否需要开启LED白光灯。

请参阅图2，本实施方式还提供一种针对LED白光灯的自动曝光装置，该自动曝光装置包括：计算单元10、第一判断单元20、第一调整单元30、第二判断单元40、第二调整单元50和循环单元60；

所述计算单元10用于获取当前视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值；

所述第一判断单元20用于判断所述差值是否在预设范围内，所述第一调整单元30用于当第一判断单元20的判断结果为否时，根据所述差值调整光圈大小和快门速度进行自动曝光；

所述第二判断单元40用于判断光圈大小和快门速度是否已调整至预设的阈值，所述第二调整单元50用于当所述第二判断单元40的判断结果为是时，将所述自动增益值和LED白光灯驱动电流分别设置多个阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益值后进行自动曝光；

所述循环单元60用于循环调用上述第一判断单元20、第一调整单元30、第二判断单元40和第二调整单元50直至视频结束。

其中，所述第二调整单元50包括第一判断模块、第二判断模块、调整模块和循环模块；

所述第一判断模块用于判断自动增益值是否小于设定的第一增益阈值；

所述第二判断模块用于当第一判断模块的判断结果为是时，判断LED白光灯驱动电流是否小于设定的第一电流阈值；

所述调整模块用于当第一判断模块的判断结果为否时，调整自动增益值至第二增益阈值，当所述第二判断模块的判断结果为是时，调整LED白光灯驱动电流至第二电流阈值；

所述循环模块用于循环调用所述第一判断模块、第二判断模块和调整模块，直至自动增益值达到设定的最大阈值。

其中，还包括第三判断单元，所述第三判断单元用于判断LED白光灯是否是第一次开启，若是，则以最小的电流阈值驱动LED白光灯开启。

其中，还包括第四判断单元，所述第四判断单元用于判断LED白光灯是否已开启，当LED白光灯未开启时，通过调整光圈大小和快门速度和自动增益进行自动曝光。

本针对LED白光灯的自动曝光装置将LED白光灯驱动电流纳入自动曝光调整参数范围，优化了原有自动曝光算法，使自动曝光的控制精度更加准确，优先调整光圈大小和快门速度进行自动曝光，当光圈大小和快门速度达到预设的阈值时才调整自动增益值和LED白光灯驱动电流，从而减小了自动增益值对视频质量的影响，同时，也有效降低成像设备的功耗。进一步地，本发明通过交替的对自动曝光值和LED白光灯驱动电流进行调整，有效的保障了视频的质量和降低了成像设备的功耗。

综上所述，本发明提供的针对LED白光灯的自动曝光方法和装置优化了原有自动曝光算法，使自动曝光的控制精度更加准确，减小了自动增益值对视频质量的影响，有效降低成像设备的功耗；并且有效的保障了视频的质量；提高了视频自动曝光的动态平稳性。

示例

下面举一具体例子进一步说明本发明的控制过程：

请参阅图3，为一实施方式中针对LED白光灯的自动曝光模块的工作流程图，成像设备每隔一若干视频帧调用针对LED白光灯的自动曝光模块。所述自动曝光模块判断LED白光灯是否是第一次开启，若是，则LED白光灯以最低阈值驱动开启，维持快门速度、光圈大小、自动增益值的参数不变，进行自动曝光；

若LED灯不是第一次开启，则判断视频亮度是否大于或等于预设的视频亮度值，若是，则进行常规自动曝光处理模块即通过调整光圈大小、快门速度和自动增益进行自动曝光；若否，则判断快门速度是否小于设定的阈值；

若快门速度小于设定的阈值，则调整快门速度变慢，其他参数维持不变进行自动曝光；若快门速度大于或等于设定的阈值，则判断光圈大小是否小于设置的阈值，若是，则调整光圈变大，其他参数维持不变进行自动曝光，直至光圈大小调整至设定的阈值；

当快门速度和光圈大小均大于等于设定的阈值时，判断自动增益值是否小于设定的第一增益阈值，若是，则判断LED白光灯驱动电流是否小于设定的第一电流阈值，若LED白光灯驱动电流小于设定的第一电流阈值，则调整LED白光灯驱动电流至第二电流阈值，其他参数维持不变进行自动曝光，若LED白光灯驱动电流大于或等于设定的第一电流阈值，则调整自动增益值至第二增益阈值，其他参数维持不变进行自动曝光，若自动增益值大于或等于设定的第一增益阈值，则将所述第一增益阈值调整至第二增益阈值，将第一电流阈值调整至第二电流阈值，重复上述步骤，直至自动增益值达到设定的最大阈值。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种针对LED白光灯的自动曝光方法，其特征在于，包括步骤：

S1、获取当前视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值；

S2、判断所述差值是否在预设范围内，若否，则根据所述差值调整光圈大小和快门速度进行自动曝光；

S3、重复步骤S1和S2，判断光圈大小和快门速度是否已调整至预设的阈值，若是，则为所述自动增益值和LED白光灯驱动电流分别设置多个阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益值后进行自动曝光，继续进行步骤S3直至视频结束；

步骤S3中所述“交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值”包括步骤：

判断自动增益值是否小于设定的第一增益阈值，若是，则判断LED白光灯驱动电流是否小于设定的第一电流阈值，若LED白光灯驱动电流小于设定的第一电流阈值，则调整LED白光灯驱动电流至第二电流阈值，若LED白光灯驱动电流大于或等于设定的第一电流阈值，则调整自动增益值至第二增益阈值，

若自动增益值大于或等于设定的第一增益阈值，则将所述第一增益阈值调整至第二增益阈值，将第一电流阈值调整至第二电流阈值，重复上述步骤，直至自动增益值达到设定的最大阈值。

2.根据权利要求1所述的针对LED白光灯的自动曝光方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

判断LED白光灯是否是第一次开启，若是，则以最小的电流阈值驱动LED白光灯开启。

3.根据权利要求1所述的针对LED白光灯的自动曝光方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：判断LED白光灯是否已开启，当LED白光灯未开启时，通过调整光圈大小和快门速度和自动增益进行自动曝光。

4.一种针对LED白光灯的自动曝光装置，其特征在于，包括：计算单元、第一判断单元、第一调整单元、第二判断单元、第二调整单元和循环单元；

所述计算单元用于获取当前视频的亮度，计算当前视频亮度与预设的视频亮度的差值；

所述第一判断单元用于判断所述差值是否在预设范围内，所述第一调整单元用于当第一判断单元的判断结果为否时，根据所述差值调整光圈大小和快门速度进行自动曝光；

所述第二判断单元用于判断光圈大小和快门速度是否已调整至预设的阈值，所述第二调整单元用于当所述第二判断单元的判断结果为是时，将所述自动增益值和LED白光灯驱动电流分别设置多个阈值，交替地调整LED白光灯驱动电流和自动增益值至下一阈值，每调整LED白光灯驱动电流或自动增益值后进行自动曝光；

所述循环单元用于循环调用上述第一判断单元、第一调整单元、第二判断单元和第二调整单元直至视频结束；

所述第二调整单元包括第一判断模块、第二判断模块、调整模块和循环模块；

所述第一判断模块用于判断自动增益值是否小于设定的第一增益阈值；

所述第二判断模块用于当第一判断模块的判断结果为是时，判断LED白光灯驱动电流是否小于设定的第一电流阈值；

所述调整模块用于当第一判断模块的判断结果为否时，调整自动增益值至第二增益阈值，当所述第二判断模块的判断结果为是时，调整LED白光灯驱动电流至第二电流阈值；

所述循环模块用于循环调用所述第一判断模块、第二判断模块和调整模块，直至自动增益值达到设定的最大阈值。

5.根据权利要求4所述的针对LED白光灯的自动曝光装置，其特征在于，还包括第三判断单元，所述第三判断单元用于判断LED白光灯是否是第一次开启，若是，则以最小的电流阈值驱动LED白光灯开启。

6.根据权利要求4所述的针对LED白光灯的自动曝光装置，其特征在于，还包括第四判断单元，所述第四判断单元用于判断LED白光灯是否已开启，当LED白光灯未开启时，通过调整光圈大小和快门速度和自动增益进行自动曝光。