一種圖像處理方法和攝像設備的製作方法
2023-09-18 23:33:05 2
專利名稱：一種圖像處理方法和攝像設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種圖像處理方法和攝像設備。
背景技術：
目前的攝像設備通常如圖1所示，包括感光模塊、增益模塊和控制模塊，其中，感光模塊用於感光並輸出感光獲得的圖像，在感光模塊中，有一個用於配置曝光時間參數的寄存器，通過調整該曝光時間參數，可以調整感光模塊感光時的曝光時間，從而使得感光模塊輸出的圖像亮度發生變化。例如，在光線較暗時，通過把感光模塊的曝光時間參數配置成較長的時間，可以使感光模塊輸出的圖像亮度比較合適。在該寄存器中配置完曝光時間參數之後，該新配置的曝光時間參數並不會在某一幀的中途生效，而只會在某一幀的起始生效，但是，從配置完曝光時間參數到其生效，往往需要一定時間的延遲。不同的生產廠家生產的感光模塊，該延遲時間可能會有所不同，一般為1幀到幾幀圖像的延遲。
增益模塊用於將接收到的感光模塊輸出的圖像進行增益處理並輸出。在具體實現時，增益模塊對圖像的亮度起到微調的作用，例如，在圖像亮度偏低時，適當提高增益參數的大小(此時的增益參數應當為大於1的數值)，可以將圖像亮度拉高，從而在一定程度上彌補感光模塊輸出圖像在亮度上的不足。
在實際應用中，需要將曝光時間和亮度增益有機地配合起來，對自動曝光過程進行控制，以自動適應不同環境光照強度，始終呈現給人們亮度適中的圖像畫面。控制模塊用於分析得到一套相匹配的曝光時間參數和增益參數，並分別輸出給感光模塊和增益模塊。
目前的攝像設備在對圖像進行亮度調節時，由於感光模塊中曝光時間參數生效的延遲時間不確定，可能會導致輸出畫面發生亮度跳變。這是由於假設控制模塊在第N幀通過計算分析得出當前所需的一套曝光時間參數和增益參數分別為T_new和DGain_new，該兩個參數應該有機的配合起來才會達到最好的亮度調節效果，但是，由於增益參數DGain_new的生效沒有延遲，則在第N+1幀時，配置給增益模塊的增益參數DGain_new已經生效，增益模塊根據DGain_new對輸入的圖像進行增益控制並輸出，但是，由於感光模塊本身的延遲，可能第N+1幀並不能按照T_new這個曝光時間參數進行曝光，因此產生了攝像設備中當前生效的曝光時間參數和增益參數之間不匹配，直接後果就是第N+1幀處理完的圖像亮度不正確，導致輸出圖像發生亮度跳變。
目前，為了避免輸出圖像在亮度上突然的跳變，採用了比較保守的強制丟幀的方法。具體而言，就是將曝光時間參數和增益參數不匹配的數據幀直接捨棄，例如，假設已知曝光時間的延遲只可能是1幀或2幀，不可能更多，那在第N+3幀時完全能確定T_new這個曝光時間參數生效，這種情況下，可以選擇比較保守的做法，將第N+1幀、N+2幀的圖像數據直接捨棄，並不向使用者呈現出來，直到T_new這個曝光時間配置100％有把握生效的第N+3幀，才繼續將圖像數據按正常流程處理並呈現給使用者。採用這種丟幀的方法會帶來視頻流暢性的損失。
發明內容
本發明提供一種圖像處理方法和攝像設備，用以在保證視頻流暢性的同時保證生效的曝光時間參數和增益參數相匹配。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種攝像設備，包括控制模塊、感光模塊和增益模塊，所述設備包括檢測模塊，其中所述控制模塊通過分析獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數並分別輸出給所述感光模塊和所述增益模塊；所述感光模塊根據所述曝光時間參數配置曝光時間，並將感光獲得的圖像輸出；所述檢測模塊檢測到所述曝光時間參數生效時，通知所述增益模塊；所述增益模塊在接收到所述通知之後，利用與所述曝光時間參數相匹配的增益參數進行所述增益處理；在接收到所述通知之前，利用原有增益參數進行所述增益處理。
進一步地，上述設備還可具有以下特點所述感光模塊將所述圖像輸出給所述檢測模塊；所述檢測模塊當檢測到所述曝光時間參數生效時，通知所述增益模塊並向其輸出所述圖像，否則，將所述圖像輸出給所述增益模塊。
進一步地，上述設備還可具有以下特點所述增益模塊包括延遲單元和增益單元，其中所述延遲單元在所述增益模塊接收到所述感光模塊輸出的圖像後，等待設定時長，並在達到所述設定時長後通知所述增益單元；所述增益單元當所述延遲單元通知等待達到設定時長時，判斷是否接收到所述檢測模塊的通知，如果是，利用與所述曝光時間參數相匹配的增益參數進行所述增益處理；否則，利用原有增益參數進行所述增益處理。
進一步地，上述設備還可具有以下特點所述控制模塊獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數時，通知所述檢測模塊開始檢測；所述檢測模塊在檢測到所述曝光時間參數生效時停止檢測。
進一步地，上述設備還可具有以下特點所述檢測模塊包括檢測單元和存儲單元，其中所述存儲單元保存接收到的圖像的亮度信息；所述檢測單元統計當前幀圖像的亮度信息，將當前幀圖像的亮度信息與所述存儲單元中的上一幀圖像的亮度信息進行比較，並且在兩者的差值大於設定閾值時確定所述曝光時間生效。
本發明還提供了一種圖像處理方法，包括以下步驟
分析獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數；判斷用於感光處理的所述曝光時間參數是否生效，如果是，利用與所述曝光時間參數相匹配的增益參數對所述感光處理得到的圖像進行增益處理；否則，利用原有增益參數進行所述增益處理。
進一步地，上述方法還可具有以下特點判斷所述曝光時間參數是否生效的方法為檢測所述感光處理得到的圖像，噹噹前幀圖像的亮度信息與其上一幀圖像的亮度信息的差值達到設定閾值時，確定所述曝光時間參數生效。
進一步地，上述方法還可具有以下特點所述亮度信息為整幀相應圖像的亮度平均值或者相應圖像中指定區域的亮度平均值。
進一步地，上述方法還可具有以下特點獲得所述亮度平均值的具體方法為統計相應區域中每行象素點的亮度平均值，並根據所述每行象素點的亮度平均值獲得相應區域的亮度平均值。
本發明有益效果如下在本發明中，分析獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數；判斷用於感光處理的曝光時間參數是否生效，如果是，利用與該曝光時間參數相匹配的增益參數對感光處理得到的圖像進行增益處理；否則，利用原有增益參數進行增益處理。採用本發明技術方案，由於沒有現有技術中的強制丟幀操作，因此，可以保證視頻流暢性；並且，保證了生效的曝光時間參數和增益參數相匹配，從而既保證了視頻的流暢性又避免了攝像設備的輸出圖像在亮度上突然的跳變。
圖1為現有技術中的攝像設備框圖；圖2為本發明實施例一中的攝像設備框圖；圖3為本發明實施例一中檢測模塊的一種處理流程圖；圖4為本發明實施例一中檢測模塊的另一種處理流程圖；
圖5為本發明實施例二中的攝像設備框圖。
具體實施例方式
本發明的核心思想是為了避免輸出圖像在亮度上突然的跳變，應該保證曝光時間參數和增益參數之間的匹配，因此，在本發明中，分析獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數；判斷用於感光處理的曝光時間參數是否生效，如果是，利用與該曝光時間參數相匹配的增益參數對感光處理得到的圖像進行增益處理；否則，利用原有增益參數進行增益處理。從而保證曝光時間參數和增益參數之間的匹配，避免輸出圖像在亮度上突然的跳變。
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步地描述。
實施例一為了檢測為感光模塊配置的曝光時間是否生效，如圖2所示，在本實施例中的攝像設備中增加了一個檢測模塊，則在本實施例中的攝像設備中包括感光模塊、增益模塊、控制模塊和檢測模塊，其中控制模塊，用於通過計算分析得出當前所需的一套曝光時間參數和增益參數，並將曝光時間參數輸出給感光模塊，將增益參數輸出給增益模塊；感光模塊，用於根據接收到的曝光時間參數配置曝光時間，並根據配置的曝光時間進行感光處理，將感光獲得的圖像輸出給檢測模塊；感光模塊從接收到控制模塊輸出的曝光時間參數到該曝光時間參數生效，往往需要一定時間的延遲。
檢測模塊，用於檢測感光模塊配置的曝光時間參數是否生效，當檢測到曝光時間參數生效時，將該圖像輸出給增益模塊並通知增益模塊該曝光時間參數生效；否則，直接將該圖像輸出給增益模塊；增益模塊，用於對接收到的圖像進行增益處理，在接收到檢測模塊的通知之後，利用與生效的曝光時間參數相匹配的增益參數進行增益處理；在接收到該通知之前，利用原有增益參數進行增益處理。
在具體實現時，增益模塊在接收到檢測模塊的通知後，採用控制模塊輸出的最新增益參數對接收到的圖像進行增益處理，否則，採用原有的增益參數對接收到的圖像進行增益處理。
在本實施例中，檢測模塊通過檢測感光模塊輸出的圖像與其上一幀圖像之間是否有明顯的亮度變化來檢測為感光模塊配置的曝光時間是否生效，因此，檢測模塊包括檢測單元和存儲單元，檢測模塊的處理流程如圖3所示，包括以下步驟步驟S101，將存儲單元清零；步驟S102，檢測單元判斷接收到的是否第一幀圖像，如果是，直接將該幀圖像輸出，結束；否則，進行步驟S103；步驟S103，檢測單元統計該幀圖像中作為亮度信息的亮度平均值；在統計該幀圖像的亮度平均值時，可以先統計該幀圖像中每行象素點的亮度平均值，並根據該每行象素點的亮度平均值計算得到整幀圖像的亮度平均值。
在本步驟中，檢測單元統計的也可以是該幀圖像中指定區域的亮度平均值。在統計指定區域的亮度平均值時，可以先統計該指定區域中每行象素點的亮度平均值，並根據該每行象素點的亮度平均值計算得到指定區域的亮度平均值。
步驟S104，檢測單元獲得該幀圖像的亮度平均值和存儲單元中保存的亮度平均值的差值，並將該幀圖像的亮度平均值保存到存儲單元；步驟S105，檢測單元判斷該差值是否大於設定閾值，如果是，進行步驟S106，否則，進行步驟S107；可見，在本步驟中，存儲單元中保存的亮度平均值為當前圖像的上一幀圖像的亮度平均值。
步驟S106，檢測單元將該幀圖像輸出給增益模塊，並通知增益模塊採用新的增益參數，結束；
當該幀圖像的亮度平均值和存儲單元中保存的亮度平均值的差值大於設定閾值時，認為新的曝光時間參數生效，可見，通過本步驟的處理，增益模塊在其收到該通知後，可以採用新的增益參數對該新的曝光時間參數生效的幀以及後續幀進行增益處理，實現新的曝光時間參數和新的增益參數的匹配。
步驟S107，檢測單元將該幀圖像輸出給增益模塊。
當該幀圖像的亮度平均值和存儲單元中保存的亮度平均值的差值不大於設定閾值時，認為新的曝光時間參數沒有生效，可見，增益模塊在其收到通知之前，可以繼續採用原有的增益參數對該新的曝光時間參數生效之前的幀進行增益處理，實現原有的曝光時間參數和原有的增益參數的匹配。
在本實施例中，檢測模塊還可以採用如圖4所示的處理流程，包括以下步驟步驟S201，初始化存儲單元；在具體實現時，在本步驟中，將存儲單元中保存的數值初始為設定值，該設定值可以是感光模塊輸出圖像的亮度平均值的經驗值。
步驟S202，檢測單元統計接收到的一幀圖像的亮度平均值；步驟S203，檢測單元獲得該幀圖像的亮度平均值和存儲單元中保存的亮度平均值的差值，並將該幀圖像的亮度平均值保存到存儲單元；步驟S204，檢測單元判斷該差值是否大於設定閾值，如果是，進行步驟S205，否則，進行步驟S206；步驟S205，檢測單元將該幀圖像的亮度平均值保存到存儲單元，將該幀圖像輸出給增益模塊，並通知增益模塊採用新的增益參數，結束；步驟S206，檢測單元將該幀圖像的亮度平均值保存到存儲單元，將該幀圖像輸出給增益模塊。
在本實施例的具體實現時，控制模塊可以在分析得出一套曝光時間參數和增益參數時，通知檢測模塊，檢測模塊可以在接收到控制模塊的通知後，才開始檢測為感光模塊配置的曝光時間參數是否生效，並在檢測到曝光時間參數生效且通知增益模塊後，停止檢測。檢測模塊在不檢測為感光模塊配置的曝光時間參數是否生效的情況下，所做的處理僅僅為將感光模塊輸出的圖像輸出給增益模塊，可見，如此處理可以減少檢測模塊的處理，降低攝像設備的負荷。
實施例二在實施例一中，由檢測模塊向增益模塊輸出圖像。而由於檢測模塊所需的處理時間可以很短，因此，在本實施例中，可以如圖5所示，由感光模塊直接向增益模塊輸出圖像，並令增益模塊延遲對圖像的增益處理來等待檢測模塊的通知。
在本實施例中，控制模塊，用於通過計算分析得出當前所需的一套曝光時間參數和增益參數，並將曝光時間參數輸出給感光模塊，將增益參數輸出給增益模塊；感光模塊根據曝光時間參數配置曝光時間，並將感光獲得的圖像分別輸出給檢測模塊和增益模塊；檢測模塊根據接收到的圖像檢測到曝光時間參數生效時，通知增益模塊；增益模塊在接收到感光模塊輸出的圖像後，等待設定時間，如果在設定時間內接收到檢測模塊的通知，則利用與生效的曝光時間參數相匹配的增益參數進行增益處理；否則利用原有增益參數進行增益處理。
增益模塊可以包括延遲單元和增益單元，其中延遲單元在增益模塊接收到感光模塊輸出的圖像後，等待設定時長，並在達到該設定時長後通知增益單元；增益單元當延遲單元通知等待達到設定時長時，判斷是否接收到檢測模塊的通知，如果是，利用生效的曝光時間參數相匹配的增益參數進行增益處理；否則，利用原有增益參數進行增益處理。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種攝像設備，包括控制模塊、感光模塊和增益模塊，其特徵在於，所述設備包括檢測模塊，其中所述控制模塊通過分析獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數並分別輸出給所述感光模塊和所述增益模塊；所述感光模塊根據所述曝光時間參數配置曝光時間，並將感光獲得的圖像輸出；所述檢測模塊檢測到所述曝光時間參數生效時，通知所述增益模塊；所述增益模塊在接收到所述通知之後，利用與所述曝光時間參數相匹配的增益參數進行所述增益處理；在接收到所述通知之前，利用原有增益參數進行所述增益處理。
2.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述感光模塊將所述圖像輸出給所述檢測模塊；所述檢測模塊當檢測到所述曝光時間參數生效時，通知所述增益模塊並向其輸出所述圖像，否則，將所述圖像輸出給所述增益模塊。
3.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述增益模塊包括延遲單元和增益單元，其中所述延遲單元在所述增益模塊接收到所述感光模塊輸出的圖像後，等待設定時長，並在達到所述設定時長後通知所述增益單元；所述增益單元當所述延遲單元通知等待達到設定時長時，判斷是否接收到所述檢測模塊的通知，如果是，利用與所述曝光時間參數相匹配的增益參數進行所述增益處理；否則，利用原有增益參數進行所述增益處理。
4.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述控制模塊獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數時，通知所述檢測模塊開始檢測；所述檢測模塊在檢測到所述曝光時間參數生效時停止檢測。
5.如權利要求1至4中任一權利要求所述的設備，其特徵在於，所述檢測模塊包括檢測單元和存儲單元，其中所述存儲單元保存接收到的圖像的亮度信息；所述檢測單元統計當前幀圖像的亮度信息，將當前幀圖像的亮度信息與所述存儲單元中的上一幀圖像的亮度信息進行比較，並且在兩者的差值大於設定閾值時確定所述曝光時間生效。
6.一種圖像處理方法，其特徵在於，包括以下步驟分析獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數；判斷用於感光處理的所述曝光時間參數是否生效，如果是，利用與所述曝光時間參數相匹配的增益參數對所述感光處理得到的圖像進行增益處理；否則，利用原有增益參數進行所述增益處理。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，判斷所述曝光時間參數是否生效的方法為檢測所述感光處理得到的圖像，噹噹前幀圖像的亮度信息與其上一幀圖像的亮度信息的差值達到設定閾值時，確定所述曝光時間參數生效。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述亮度信息為整幀相應圖像的亮度平均值或者相應圖像中指定區域的亮度平均值。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，獲得所述亮度平均值的具體方法為統計相應區域中每行象素點的亮度平均值，並根據所述每行象素點的亮度平均值獲得相應區域的亮度平均值。
全文摘要
本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種圖像處理方法和攝像設備，用以在保證視頻流暢性的同時保證生效的曝光時間參數和增益參數相匹配。在本發明中，分析獲得一套相匹配的曝光時間參數和增益參數；判斷用於感光處理的曝光時間參數是否生效，如果是，利用與該曝光時間參數相匹配的增益參數對感光處理得到的圖像進行增益處理；否則，利用原有增益參數進行增益處理。採用本發明技術方案，既保證了視頻的流暢性又避免了攝像設備的輸出圖像在亮度上突然的跳變。
文檔編號H04N5/235GK1972385SQ20061016490
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月7日 優先權日2006年12月7日
發明者王浩, 沈操, 孫餘順 申請人:北京中星微電子有限公司