一种快速自适应调整曝光方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种快速自适应调整曝光方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.在cmos传感器生成图像的过程中，曝光对于图像质量的影响非常重要，如果在出图的时候曝光程度比较低，会导致图像整体偏暗，失去部分图像纹理细节信息。而在出图的时候曝光程度比较高，则容易出现局部区域过曝光等问题，过曝光区域的主要体现为全部变为白色，丢失了图像的全部信息。适当的曝光有助于整个图像信号处理和色彩还原算法，也更方便人眼看图。所以说自动曝光技术在整个图像信号处理领域应用很多，甚至可以说，自动曝光调节的优劣，会影响整个图像信号处理的后续操作。在cmos传感器中，对于曝光的调整主要有两个模块，一个是调整增益来调整图像的曝光，一个是调整曝光时间来调整曝光。
3.戈志伟等的《一种应用于cmos图像传感器的快速自动曝光控制方法》发表于《天津大学学报》。这种方案通过查找表的方式，快速的缩短曝光调整时所需要的帧数。这种方案同时兼顾了调整增益和曝光时间来调整曝光，但是并没有进一步平衡增益和曝光之间的关系。而且这种方法的应用场景单一，只适用于固定拍摄场景下，即摄像头拍摄的内容必须不变，因为一旦改变会造成图像像素值的变化，目前这种算法并无法区分这种像素值变化是光照引起的还是场景更换引起的。
4.现有方法的适用场景单一，其曝光调节模块要求图像内容没有变化。但是在实际使用自动曝光算法时，经常会转变场景，比如摄像头的移动，拍摄物体的移动等。那么目前的一些方法的设计并不满足于工业界大量应用的实际场景。
5.目前的图像传感器上的方法，需要使用了大量的内存来存储数据，比如进行直方图分析等。在图像传感器上，内存是非常有限的资源。对于大量目前在用的cmos传感器芯片，以图片的一行为单位进行数据存储。目前很多方法需要几帧图像的计算资源。这在cmos传感器的实际开发过程中是很难被容忍的。
6.在实际曝光的调节过程中，容易出现一帧过亮，一帧过暗，反复多帧调整后仍无法到达理想曝光位置的问题，或者持续缓慢的变暗但是整体图像仍然偏亮、持续的缓慢的变亮但是整体图像仍然偏暗，或者出现了调整过后，整体图像亮度符合标准，但是局部区域过曝，导致图像丢失信息。或者由于单方面的调整增益或者曝光时间，导致噪音问题以及帧频降低等问题。


技术实现要素：

7.本发明为解决上述问题，提供一种快速自适应调整曝光方法、装置、设备及介质。
8.第一方面，本发明实施例中提供一种快速自适应调整曝光方法，应用于图像传感器，包括：
9.获取待处理图像，将所述待处理图像划分为n*m个子块，其中n和m为正整数；
10.遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x；
11.当确定所述过曝像素点个数x大于预设过曝像素点个数阈值时采用预设的超大步长减小曝光；
12.当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况；
13.当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数；
14.当所述场景发生未变化时，将预设惩罚参数作为惩罚系数；
15.基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止。
16.作为一种可选的方案，所述遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x，包括：
17.预先设置过曝像素阈值；
18.依次遍历每一个像素时，判断是否大于所述过曝像素阈值，如果大于则所述过曝像素点个数加1，如果小于则累加像素和，得到m*n个和m*n个过曝点像素个数；
19.对于每一个子块计算像素均值：
20.子块像素均值＝累加像素和/(子块像素总个数-过曝像素点个数)
21.其中，所述子块像素点总个数基于通过m、n的数值设置预先推算得到
22.对各个子块平均数进行加权平均得到所述待处理图像的像素均值p。
23.作为一种可选的方案，所述当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况，包括：
24.确定曝光亮度相关变化系数k，k的计算公式是：
25.k＝(p-暗电流黑电平)/当前曝光时间；
26.其中，暗电流黑电平是像素的本底数值；
27.判断场景更换情况有三个判断依据，满足其中一个即可，包括：
28.当判断相邻图像帧k变化超过变化阈值，则确定场景更换；
29.如果没有调节曝光以及增益，相邻图像帧的像素均值p变化超过预设值，则确定场景更换；
30.如果相邻图像帧的曝光增益调节的方向和像素均值p的变化方向相反，则确定场景更换。
31.作为一种可选的方案，所述当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数之前，还包括：
32.读取一个历史图像帧均值变化方向，设置参数期望均值bestv，这两个数值由上一帧以及上上一帧的结果判断；
33.对于一个历史图像帧曝光均值变化方向为hise，计算为：
34.如果相邻历史图像帧曝光均值跨越bestv，记为-1；
35.如果相邻历史图像帧曝光均值没有跨越bestv，记为1；
36.如果相邻历史图像帧曝光增益没有变，则记为0；
37.设置一个中间变量hisv，具体计算为全幅图均值减去期望均值的绝对值；
38.得到两个历史图像帧变化方向后，进入到惩罚系数计算环节，预先配置惩罚权重参数为j，最低的惩罚权重参数为wmin，最高的惩罚权重参数为wmax，惩罚系数迭代更新，初始化为1.0。
39.作为一种可选的方案，所述当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数，包括：
40.输入hise和hisv，之前帧算出的惩罚系数，判断调控判断系数hise是否大于零，若大于零，惩罚系数＝惩罚系数/(1+j)*(bestv-hisv)/bestv，若不大于零则继续判断所述调节判断系数是否等于零，若等于零则惩罚系数不变，若不等于零则继续判断是否小于零，若小于零则惩罚系数＝惩罚系数/(1+j)*bestv/(bestv-hisv)；
41.当惩罚系数大于wmax，则将wmax作为惩罚系数；
42.当惩罚系数小于wmin，则将wmin作为惩罚系数。
43.作为一种可选的方案，所述基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止，包括：
44.设置最大曝光阈值，如果当前所述待处理图像过暗，则先增大曝光时间以提升曝光；如果当前所述待处理图像已经到达最大曝光阈值，再按预设步长增大增益；如果所述待处理图像过亮，则确定降低所述待处理图像的曝光度，降低曝光度时只降低曝光时间数值；
45.预先配置曝光度最小边界bmin和曝光度最大边界bmax；
46.输入所述待处理图像的像素均值p；
47.当所述像素均值p大于曝光度最小边界bmin且小于曝光度最大边界bmax时，判断所述像素均值p是否大于bestv；
48.若小于等于bestv则减小曝光时间(bestv-p)/k*惩罚系数；
49.若大于bestv则增加曝光时间(p-bestv)/k*惩罚系数，继续判断曝光时问是否大于最大曝光阈值，当确定大于最大曝光阈值则曝光时间等于最大曝光阔值，数字增益增大固定步长，直至所述待处理图像的曝光度位于目标曝光区间内。
50.作为一种可选的方案，所述m和所述n均为6。
51.第二方面，本发明实施例中提供一种快速自适应调整曝光装置，包括：
52.获取单元，用于获取待处理图像，将所述待处理图像划分为n*m个子块，其中n和m为正整数；
53.遍历单元，用于遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x；
54.判断单元，用于当确定所述过曝像素点个数x大于预设过曝像素点个数阈值时采用预设的超大步长减小曝光；
55.所述判断单元，还用于当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况；
56.所述判断单元，还用于当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数；
57.所述判断单元，还用于当所述场景发生未变化时，将预设惩罚参数作为惩罚系数；
58.所述判断单元，还用于基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字
增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止。
59.第三方面，本发明实施例中提供一种计算机设备，包括：
60.至少一个处理器；以及
61.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
62.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的快速自适应调整曝光方法。
63.第四方面，本发明实施例中提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的快速自适应调整曝光方法。
64.与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：
65.1、通过精简逻辑，可以看到上述整个自动曝光系统，均在简单的逻辑下完成，不涉及复杂的数学公式和大面积的内存。所以对比于其它的自动曝光方案，所需的内存更少。实际应用的可能性更高。
66.2、本发明实施例中充分在计算的时候充分考虑了过曝光的像素点所带来的影响，这样的话可以很大程度上避免过曝光的像素点带来的误差
67.3、本发明实施例中相比于其它算法，应用场景更加多样化。本发明考虑了场景变化对于调控逻辑带来的影响，如果不考虑场景变化，那么一边调控曝光一边更换场景，必定会让整个算法陷入到混乱的状态。本发明通过先确定场景是否更换，再进入到调控曝光逻辑中。整个系统的逻辑更加严谨，更加适用于日常的应用场景。
68.4、本发明实施例中通过增加惩罚系数使曝光调节可以更快速的收敛，如果调控的过大，可以通过惩罚系数在下次调节时更加保守，如果调控的过小，可以通过惩罚系数在下次调节时调控幅度更加大。
附图说明
69.图1是根据本发明具体实施方式中提供的一种快速自适应调整曝光方法的流程示意图；
70.图2是根据本发明具体实施方式中提供的一种快速自适应调整曝光方法中子块划分的示意图；
71.图3是根据本发明具体实施方式中提供的一种快速自适应调整曝光方法中惩罚系数计算环节的流程示意图；
72.图4是根据本发明具体实施方式中提供的一种快速自适应调整曝光方法中调控过程的流程示意图；
73.图5是根据本发明具体实施方式中提供的一种快速自适应调整曝光装置的结构框图；
74.图6是根据本发明具体实施方式中提供的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
75.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
76.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
77.结合图1所示，本发明实施例中提供一种快速自适应调整曝光方法，应用于图像传感器，包括：
78.s101、获取待处理图像，将所述待处理图像划分为n*m个子块，其中n和m为正整数。
79.如图2所示，预先将一副待处理图像划分为n*m块，实际的芯片运行是从左至右，从上至下，这样可以通过行坐标和列坐标确定每个像素点属于哪个子块中，本实施例中，m和n可以分别设置为6，这样也可以降低所需要的内存，减少内存的占用率。
80.s102、遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x。
81.对于每个子块，需要计算两个数值，一个是累加像素和，一个是过曝像素点的个数x，为了确定过曝像素点，需要配置过曝像素阈值，通过过曝像素阈值对每个像素点是否过曝进行判断。依次遍历每一个像素时，需要判断是否大于过曝像素阈值，如果大于那么过曝像素点个数加1，如果小于那么累加像素和，最终得到m*n个累加像素和还有m*n个过曝点像素个数。
82.对于每一个子块计算均值：
83.子块均值＝累加像素和/(子块像素总个数-过曝像素点个数)；
84.其中，子块像素点总个数可以通过m、n的数值设置预先推算出。预先还会存储m乘n个权重信息，即每个像素点的方格预先都会配置一个权重参数，最终整幅图像的像素均值就是各个子块平均数的加权平均，整幅图像的过曝像素点个数就是各个子块过曝像素点个数的累加和。
85.s103、当确定所述过曝像素点个数x大于预设过曝像素点个数阈值时采用预设的超大步长减小曝光。
86.输入一帧待处理图像，依次相加每个子块中的像素，计算得到整幅待处理图像的像素均值p，以及整幅待处理图像中过曝光点个数x。此时需要判断过曝光的个数是否超过过曝像素点个数阈值。过曝像素点个数阈值是预先配置的参数，过曝像素点个数x超过过曝像素点个数阈值，此时需要超大步长减小曝光。超大步长的曝光减小量是一个输入参数，可以根据需要进行设置，对此不做限定。
87.s104、当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况。
88.确定曝光亮度相关变化系数k，k的计算公式是：
89.k＝(p-暗电流黑电平)/当前曝光时间；
90.其中，暗电流黑电平是像素的本底数值。
91.判断场景更换情况有三个判断依据，满足其中一个即可，包括：
92.当判断相邻图像帧k变化超过变化阈值，则确定场景更换，反之如果未超过变化阈值则确定场景未发生更换；
93.如果没有调节曝光以及增益，相邻图像帧的像素均值p变化超过预设值，则确定场景更换，反之，如果未超过，则场景未发生更换；
94.如果相邻图像帧的曝光增益调节的方向和像素均值p的变化方向相反，则确定场景更换，反之，如果不相反则确定场景未发生更换。
95.如果判定场景变换，那么可以设置惩罚系数为1.0，如果判定场景没有变化，可以继续进入到惩罚系数计算环节，即s105步骤。
96.s105、当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数。
97.结合图3所示，进入到惩罚系数计算环节之前，需要读取一个历史图像帧均值变化方向，设置参数期望均值bestv，这两个数值由上一帧以及上上一帧的结果判断；
98.对于一个历史图像帧曝光均值变化方向为hise，计算为：
99.如果相邻历史图像帧曝光均值跨越bestv，记为-1；
100.如果相邻历史图像帧曝光均值没有跨越bestv，记为1；
101.如果相邻历史图像帧曝光增益没有变，则记为0；
102.设置一个中间变量hisv，具体计算为全幅图均值减去期望均值的绝对值；
103.得到两个历史图像帧变化方向后，进入到惩罚系数计算环节，预先配置惩罚权重参数为j，最低的惩罚权重参数为wmin，最高的惩罚权重参数为wmax，惩罚系数迭代更新，初始化为1.0。
104.得到两个历史图像帧变化方向后，进入到惩罚系数计算环节。惩罚权重设置为j，是一个配置参数。最低的惩罚权重为wmin，最高的惩罚权重为wmax，惩罚系数迭代更新，初始化为1.0。具体的惩罚系数计算如下：
105.输入hise和hisv，之前帧算出的惩罚系数，判断调控判断系数hise是否大于零，若大于零，惩罚系数＝惩罚系数/(1+j)*(bestv-hisv)/bestv，若不大于零则继续判断所述调节判断系数是否等于零，若等于零则惩罚系数不变，若不等于零则继续判断是否小于零，若小于零则惩罚系数＝惩罚系数/(1+j)*bestv/(bestv-hisv)；
106.当惩罚系数大于wmax，则可以将wmax作为惩罚系数；
107.当惩罚系数小于wmin，则可以将wmin作为惩罚系数。
108.s106、当所述场景发生未变化时，将预设惩罚参数作为惩罚系数。
109.如果判定场景变换，那么可以设置惩罚系数为1.0，需要说明的是，惩罚系数可以根据需要进行设置，对此不做限定。
110.s107、基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止。
111.得到惩罚系数后，进入到曝光和增益调节环节。调节曝光度的时候，涉及到两个参数，一个是曝光时间，一个是数字增益。如果想提高图像的曝光度那么可以增大曝光时间或者增大数字增益数值。如果想降低图像的曝光度那么可以减小曝光时间或者减小数字增益数值。对于如果平衡曝光时间和数字增益的调节关系。本发明的具体策略如下：
112.设置最大曝光阈值，如果此时待处理图像过暗，即曝光度数字小于设定阈值，需要提升曝光，那么先增大曝光时间。如果此时已经到达最大曝光阈值，再按步增大增益，这里步长为参数设置。如果此时待处理图像过亮，即曝光度数字大于设定阈值，需要降低待处理图像的曝光度，降低曝光度时只降低曝光时间数值，这里提到设定阈值可以根据需要进行选择，对此不做限定。
113.结合图4所示，在调控过程中，可以设置两个期望的边界，曝光度最小边界bmin和曝光度最大边界bmax。如果调控后处于bmin和bmax之间，则调控可以结束，具体的调控过程如下：
114.预先配置曝光度最小边界bmin和曝光度最大边界bmax；
115.输入所述待处理图像的像素均值p；
116.当所述像素均值p大于曝光度最小边界bmin且小于曝光度最大边界bmax时，判断所述像素均值p是否大于bestv；
117.若小于等于bestv则减小曝光时间(bestv-p)/k*惩罚系数；
118.若大于bestv则增加曝光时间(p-bestv)/k*惩罚系数，继续判断曝光时问是否大于最大曝光阈值，当确定大于最大曝光阈值则曝光时间等于最大曝光阔值，数字增益增大固定步长，直至所述待处理图像的曝光度位于目标曝光区间内，这里提到的目标曝光区间就是想要得到理想曝光区间。
119.具体地，首先计算得到当前全幅待处理图像的像素均值p，判断p是否落在目标曝光区间内，如果是，则不需要做任何调控，如果不是，则需要进一步调控。比对当前像素均值p和bestv之间的关系进行曝光调控。如果大于那么增加曝光时间。如过增加曝光时间后，当前的总曝光时间大于最大曝光阈值，那么当前总曝光时间等于最大曝光阈值。且数字增益需要增大设定的固定步长。如果像素均值p小于bestv，那么按照公式减小曝光时间，最终使曝光程度停留在目标曝光区间内。
120.在调节曝光上加上惩罚系数，帮助其快速收敛。如果一次调节跨越了目标曝光区间，那么需要适当减小调控程度，这个惩罚参数帮助减小调控程度。如果一次调节没有跨越目标曝光区间，则需要适当增大调控程度，这个惩罚参数帮助增大调控程度。
121.在曝光上增加的惩罚参数和调控幅度有关系。如果一次调节跨越了目标曝光区间且跨越的幅度比较大，则减小调控的幅度，减小的幅度随着跨越幅度的增大而减小。如果一次调节没有跨越目标曝光区间且幅度比较小，则增大调控程度，随着幅度变小调控程度逐渐增大。本发明实施例中在调控曝光时间和数字增益上，要求先调控曝光时间，等曝光时间调控到一定程度后，才开始调控数字增益，明确先后顺序。
122.本发明提供的快速自适应调整曝光方法可以适用的场景是图像传感器芯片及cmos芯片上，方法的优势一是简单逻辑实现自适应调整曝光功能。二是简单逻辑很简单可以在图像传感器上实现。
123.本发明实施例中提供的快速自适应调整曝光方法，具有以下有益优点：
124.1、通过精简逻辑，可以看到上述整个自动曝光系统，均在简单的逻辑下完成，不涉及复杂的数学公式和大面积的内存。所以对比于其它的自动曝光方案，所需的内存更少。实际应用的可能性更高。
125.2、本发明实施例中充分在计算的时候充分考虑了过曝光的像素点所带来的影响，这样的话可以很大程度上避免过曝光的像素点带来的误差
126.3、本发明实施例中相比于其它算法，应用场景更加多样化。本发明考虑了场景变化对于调控逻辑带来的影响，如果不考虑场景变化，那么一边调控曝光一边更换场景，必定会让整个算法陷入到混乱的状态。本发明通过先确定场景是否更换，再进入到调控曝光逻辑中。整个系统的逻辑更加严谨，更加适用于日常的应用场景。
127.4、本发明实施例中通过增加惩罚系数使曝光调节可以更快速的收敛，如果调控的过大，可以通过惩罚系数在下次调节时更加保守，如果调控的过小，可以通过惩罚系数在下次调节时调控幅度更加大。
128.结合图5所示，相应地，本发明实施例中提供一种快速自适应调整曝光装置，包括：
129.获取单元501，用于获取待处理图像，将所述待处理图像划分为n*m个子块，其中n和m为正整数；
130.遍历单元502，用于遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x；
131.判断单元503，用于当确定所述过曝像素点个数x大于预设过曝像素点个数阈值时采用预设的超大步长减小曝光；
132.所述判断单元，还用于当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况；
133.所述判断单元，还用于当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数；
134.所述判断单元，还用于当所述场景发生未变化时，将预设惩罚参数作为惩罚系数；
135.所述判断单元，还用于基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止。
136.本发明实施例中提供一种快速自适应调整曝光方法，应用于图像传感器，包括：获取待处理图像，将所述待处理图像划分为n*m个子块，遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x，当确定所述过曝像素点个数x大于预设过曝像素点个数阈值时采用预设的超大步长减小曝光，当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况，当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数，当所述场景发生未变化时，将预设惩罚参数作为惩罚系数，基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止，均在图像传感器上完成，通过精简逻辑和参数，内存占用非常小，实际可用性很强，在调节曝光上加上惩罚系数，帮助调控过程快速收敛。
137.相应地，根据本发明的实施例，本发明还提供了一种计算机设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
138.图6为本发明实施例中提供的一种计算机设备12的结构示意图。图6示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图6显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
139.如图6所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
140.计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，
系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
141.总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
142.计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
143.系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)30和/或高速缓存存储器。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图6未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图6中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom、dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
144.具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
145.计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
146.处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的快速自适应调整曝光方法。
147.本发明实施例中还提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时本技术所有发明实施例提供的快速自适应调整曝光方法。
148.本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或
者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
149.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
150.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(lan)或广域网(wan)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
151.本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据上述的快速自适应调整曝光方法。
152.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
153.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种快速自适应调整曝光方法，应用于图像传感器，其特征在于，包括：获取待处理图像，将所述待处理图像划分为n*m个子块，其中n和m为正整数；遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x；当确定所述过曝像素点个数x大于预设过曝像素点个数阈值时采用预设的超大步长减小曝光；当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况；当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数；当所述场景发生未变化时，将预设惩罚参数作为惩罚系数；基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止。2.根据权利要求1所述的快速自适应调整曝光方法，其特征在于，所述遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x，包括：预先设置过曝像素阈值；依次遍历每一个像素时，判断是否大于所述过曝像素阈值，如果大于则所述过曝像素点个数加1，如果小于则累加像素和，得到m*n个和m*n个过曝点像素个数；对于每一个子块计算像素均值：子块像素均值＝累加像素和/(子块像素总个数-过曝像素点个数)其中，所述子块像素点总个数基于通过m、n的数值设置预先推算得到对各个子块平均数进行加权平均得到所述待处理图像的像素均值p。3.根据权利要求1所述的快速自适应调整曝光方法，其特征在于，所述当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况，包括：确定曝光亮度相关变化系数k，k的计算公式是：k＝(p-暗电流黑电平)/当前曝光时间；其中，暗电流黑电平是像素的本底数值；判断场景更换情况有三个判断依据，满足其中一个即可，包括：当判断相邻图像帧k变化超过变化阈值，则确定场景更换；如果没有调节曝光以及增益，相邻图像帧的像素均值p变化超过预设值，则确定场景更换；如果相邻图像帧的曝光增益调节的方向和像素均值p的变化方向相反，则确定场景更换。4.根据权利要求1或3所述的快速自适应调整曝光方法，其特征在于，所述当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数之前，还包括：读取一个历史图像帧均值变化方向，设置参数期望均值bestv，这两个数值由上一帧以及上上一帧的结果判断；对于一个历史图像帧曝光均值变化方向为hise，计算为：如果相邻历史图像帧曝光均值跨越bestv，记为-1；
如果相邻历史图像帧曝光均值没有跨越bestv，记为1；如果相邻历史图像帧曝光增益没有变，则记为0；设置一个中间变量hisv，具体计算为全幅图均值减去期望均值的绝对值；得到两个历史图像帧变化方向后，进入到惩罚系数计算环节，预先配置惩罚权重参数为j，最低的惩罚权重参数为wmin，最高的惩罚权重参数为wmax，惩罚系数迭代更新，初始化为1.0。5.根据权利要求1所述的快速自适应调整曝光方法，其特征在于，所述当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数，包括：输入hise和hisv，之前帧算出的惩罚系数，判断调控判断系数hise是否大于零，若大于零，惩罚系数＝惩罚系数/(1+j)*(bestv-hisv)/bestv，若不大于零则继续判断所述调节判断系数是否等于零，若等于零则惩罚系数不变，若不等于零则继续判断是否小于零，若小于零则惩罚系数＝惩罚系数/(1+j)*bestv/(bestv-hisv)；当惩罚系数大于wmax，则将wmax作为惩罚系数；当惩罚系数小于wmin，则将wmin作为惩罚系数。6.根据权利要求1所述的快速自适应调整曝光方法，其特征在于，所述基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止，包括：设置最大曝光阈值，如果当前所述待处理图像过暗，则先增大曝光时间以提升曝光；如果当前所述待处理图像已经到达最大曝光阈值，再按预设步长增大增益；如果所述待处理图像过亮，则确定降低所述待处理图像的曝光度，降低曝光度时只降低曝光时间数值；预先配置曝光度最小边界bmin和曝光度最大边界bmax；输入所述待处理图像的像素均值p；当所述像素均值p大于曝光度最小边界bmin且小于曝光度最大边界bmax时，判断所述像素均值p是否大于bestv；若小于等于bestv则减小曝光时间(bestv-p)/k*惩罚系数；若大于bestv则增加曝光时间(p-bestv)/k*惩罚系数，继续判断曝光时问是否大于最大曝光阈值，当确定大于最大曝光阈值则曝光时间等于最大曝光阔值，数字增益增大固定步长，直至所述待处理图像的曝光度位于目标曝光区间内。7.根据权利要求1所述的快速自适应调整曝光方法，其特征在于，所述m和所述n均为6。8.一种快速自适应调整曝光装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取待处理图像，将所述待处理图像划分为n*m个子块，其中n和m为正整数；遍历单元，用于遍历每个子块中像素，得到所述待处理图像的像素均值p以及过曝像素点个数x；判断单元，用于当确定所述过曝像素点个数x大于预设过曝像素点个数阈值时采用预设的超大步长减小曝光；所述判断单元，还用于当确定所述过曝像素点个数x小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换情况；所述判断单元，还用于当所述场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图
像帧均值变化方向确定惩罚系数；所述判断单元，还用于当所述场景发生未变化时，将预设惩罚参数作为惩罚系数；所述判断单元，还用于基于所述惩罚系数调整所述待处理图像的曝光时间或数字增益数值，直到所述像素均值p处于目标曝光区间为止。9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7中任一项所述的快速自适应调整曝光方法。10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至7中任一项所述的快速自适应调整曝光方法。

技术总结
本发明涉及图像处理技术领域，涉及一种快速自适应调整曝光方法、装置、设备及介质，包括：将待处理图像划分为N*M个子块，遍历每个子块中像素，得到待处理图像的像素均值P以及过曝像素点个数X，当确定过曝像素点个数X大于预设过曝像素点个数阈值时采用超大步长减小曝光，当确定过曝像素点个数X小于等于预设过曝像素点个数阈值时判断是否存在场景更换，当场景发生变化时进入惩罚系数计算环节，并利用历史图像帧均值变化方向确定惩罚系数，基于惩罚系数调整曝光时间或数字增益数值，直到像素均值P处于目标曝光区间为止，以上操作均在图像传感器上完成，通过精简逻辑和参数，内存占用小，同时在调节曝光上加上惩罚系数，帮助调控过程快速收敛。过程快速收敛。过程快速收敛。


技术研发人员：宋昊泽 刘洋 马成 乔羽
受保护的技术使用者：大连长光辰芯微电子有限公司 杭州长光辰芯微电子有限公司
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/10/15