一種動態幀率條件下的自動曝光裝置的製作方法
2023-04-25 10:57:06 1
專利名稱：一種動態幀率條件下的自動曝光裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數碼攝像裝置中對圖像質量的自動曝光控制領域，尤其涉及動態幀率條件下的自動曝光裝置。
背景技術：
數碼影流的幀率隨著光學傳感器的曝光時間的增大而遞減，光學傳感器曝光時間對於圖像亮度更新的生效時間，由傳感器的型號、數碼影流的當前幀率和曝光時間更新發生點來決定。現有技術中的動態幀率條件下的自動曝光裝置，一般由自動曝光控制程序單元、曝光時間控制單元、數位化亮度增益調節單元、其他圖像信號處理單元和中斷控制單元構成。所述其他圖像信號處理單元包括一個亮度統計模塊。它們的電連接關係為自動曝光控制程序單元分別連接曝光時間控制單元、數位化亮度增益調節單元和中斷控制單元，所述曝光時間控制單元與光學傳感器連接，所述光學傳感器還與數位化亮度增益調節單元連接，所述數位化亮度增益調節單元還與包含有亮度統計模塊的其它圖像信號處理單元連接，所述亮度統計模塊連接終端控制單元。
為清楚的描述各個模塊之間的連接關係，下面以它的動態工作流程描述各個連接之間的信號流向關系所述亮度統計模塊掃描接收到圖像數據的每個象素的亮度分量，並在數碼影流的每幀圖像的結尾處，實時計算出當前幀的圖像亮度統計值，再通過中斷控制單元將該值以中斷形式輸入自動曝光控制程序單元。所述自動曝光控制程序單元根據每一個中斷請求，啟動自動曝光控制程序，並根據所得的亮度統計值和當前曝光時間計算出更新的曝光時間和數位化亮度增益(可能部分或完全保持穩態)。所述自動曝光控制程序單元輸出更新曝光時間指令給所述曝光時間控制單元，所述曝光時間控制單元將新的曝光時間參數配置輸入光學傳感器，所述光學傳感器在新的曝光時間條件下採集原始圖象數據，並將其轉化為數字CFA格式的圖象數據A，所述光學傳感器將圖像數據A傳送入數位化亮度增益調節單元，所述數位化亮度增益調節單元根據自動曝光控制程序單元發送的新的亮度增益參數，對圖像數據A的每個象素數據在亮度增益的可調範圍內進行增益調節轉變為圖象數據B，然後再將圖像數據B傳輸到其它圖象信號處理單元進一步優化整合，並最終轉化為YUV格式的圖象數據。這樣便完成了自動曝光功能。
這裡，自動曝光控制程序單元作為一個軟體程序單元，它與其它硬體單元相比運行速度較慢。自動曝光控制程序單元由於程序的不可控性，從接收到中斷控制單元的中斷指令到作出中斷響應的延遲具有不可控性。因此，對每幀圖像進行圖像質量調節時，硬體單元都要花費一定的時間等待自動曝光控制程序單元(軟體單元)的運行和響應。現有技術存在著這樣的問題1)在幀率較快的情況下，仍然要對每幀圖像都進行圖像質量調整，各硬體單元等待軟體單元的時間很長，自動曝光控制程序單元(軟體單元)的頻繁運行也佔用了大量的系統資源，增加了軟硬體的通訊耗費。2)亮度統計模塊可以在幀的任意位置發出中斷請求，使得自動曝光控制的生效不可控，造成圖像的閃爍現象。
實用新型內容針對現有技術中的問題和不足，本實用新型的目的在於提供了一種動態幀率條件下的自動曝光裝置。它縮減了硬體單元等待軟體單元的時間，提高了自動曝光控制的功效，減少了系統資源和通訊資源的耗費。
為了實現上述發明目的，本實用新型的技術方案以如下方式實現一種動態幀率條件下的自動曝光裝置，包括自動曝光控制程序單元、曝光時間控制單元、數位化亮度增益調節單元、其他圖像信號處理單元和中斷控制單元，所述其他圖像信號處理單元包括一個亮度統計模塊；所述亮度統計模塊連接所述中斷控制單元，所述中斷控制單元以中斷形式輸出來自亮度統計模塊的亮度統計值至所述自動曝光控制程序單元；所述自動曝光控制程序單元分別連接曝光時間控制單元、數位化亮度增益調節單元，以將根據所得的亮度統計值和當前曝光時間計算出的更新的曝光時間參數輸入至所述曝光時間控制單元，將根據所得的亮度統計值和當前曝光時間計算出的更新的亮度增益參數輸入至所述數位化亮度增益調節單元；
所述曝光時間控制單元連接光學傳感器，以將新的曝光時間參數配置輸入至光學傳感器，使其在新的曝光時間條件下採集原始圖象數據，並將其轉化為數字CFA格式的圖象數據A後，輸入數位化亮度增益調節單元；所述數位化亮度增益調節單元連接其它圖像信號處理單元，以在根據自動曝光控制程序單元發送的新的亮度增益參數，對圖像數據A的每個象素數據在亮度增益的可調範圍內進行增益調節轉變為圖象數據B後，將圖像數據B傳輸到所述其它圖象信號處理單元進一步優化整合，並最終轉化為YUV格式的圖象數據；所述自動曝光控制程序單元還連接所述亮度統計模塊，以根據當前的幀率情況輸出控制中斷頻率的指令至所述亮度統計模塊，使所述亮度統計模塊根據接收到的控制中斷頻率的指令，以相應的頻率輸出亮度統計值的中斷信號至所述中斷控制單元。
所述亮度統計模塊根據接收到的控制中斷頻率的指令所發送中斷的頻率可以指數遞增或者遞減的形式變化。
上述亮度統計模塊還包括使其固定在幀尾發出中斷請求的幀同步控制電路。
上述數位化亮度增益調節單元的數位化亮度增益的可調範圍在隨著曝光時間的增大而遞減。數位化亮度增益的可調範圍可以通過曝光時間和光學傳感器的特徵參數來配置。
上述數位化亮度增益調節單元的增益參數為N/M。增益參數N/M中的N和M可以分別進行調節。
上述數位化亮度增益調節單元還包括一個當自動曝光處於穩定狀態時，屏蔽掉亮度增益功能的屏蔽電路模塊。
本實用新型還包括同步控制單元，所述同步控制單元根據曝光時間控制單元發送的曝光幀數與預置的亮度增益生效延遲幀數相比較，如果達到延遲幀數，所述同步控制單元發送亮度生效的控制指令給所述數位化亮度增益調節單元。同步控制單元預先設置的亮度增益生效延遲幀數是可以調節的。
在幀率較慢的情況下，對圖像必須逐幀連續進行圖像調整；而在幀率較快的情況下，在人類視覺分辨能力容忍的範圍內，對圖象質量的調整可以間隔一定數量幀進行。本實用新型由於使自動曝光控制程序單元連接亮度統計模塊，從而可以根據當前的幀率情況發送控制中斷頻率的指令給亮度統計模塊，使亮度統計模塊根據接收到的控制中斷頻率的指令發送亮度統計值的中斷指令給中斷控制單元。因此，在幀率較快的情況下，自動曝光控制程序單元發送控制中斷頻率的指令給亮度統計模塊，亮度統計模塊可以根據接收到的控制中斷頻率指令，以一定的頻率發送控制中斷信息給中斷控制單元，這樣，每間隔一定數量幀，中斷控制單元才控制自動曝光控制程序單元運行一次。因此，本實用新型縮減了硬體單元等待自動曝光控制程序單元(軟體單元)運行和響應的時間，提高了自動曝光控制的功效。本實用新型也減少了自動曝光控制程序單元(軟體單元)運行所佔用的系統資源和軟硬體通訊資源耗費。本實用新型亮度統計模塊中的幀同步控制電路使其固定在幀尾發出中斷請求，使得自動曝光控制在發出中斷請求幀的下下幀生效，保證了自動曝光調節的幀同步。
圖1為本實用新型的結構原理圖；圖2為本實用新型優選實施例的結構原理圖；圖3為本實用新型的工作流程圖。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。
具體實施方式
參看圖1，一種動態幀率條件下的自動曝光裝置，包括自動曝光控制程序單元1、曝光時間控制單元2、數位化亮度增益調節單元4、其他圖像信號處理單元5和中斷控制單元6。所述其他圖像信號處理單元5包括一個亮度統計模塊7，其中所述亮度統計模塊7連接所述中斷控制單元6，所述中斷控制單元6以中斷形式輸出來自亮度統計模塊7的亮度統計值至所述自動曝光控制程序單元1；所述自動曝光控制程序單元1分別連接曝光時間控制單元2、數位化亮度增益調節單元4和所述亮度統計模塊7；所述曝光時間控制單元2連接光學傳感器3；所述數位化亮度增益調節單元4連接其它圖像信號處理單元5。
所述亮度統計模塊7掃描接收到的圖像數據的每個象素的亮度分量，並計算每幀圖象的亮度統計值，再通過中斷控制單元6以中斷形式反饋給自動曝光控制程序單元1。所述自動曝光控制程序單元1根據所得的亮度統計值和當前曝光時間計算出更新的曝光時間和亮度增益參數，所述自動曝光控制程序單元1發送更新曝光時間指令給所述曝光時間控制單元2。所述曝光時間控制單元2將新的曝光時間參數配置作用於光學傳感器3，所述光學傳感器3在新的曝光時間條件下採集原始圖象數據，並將其轉化為數字CFA格式的圖象數據A。所述光學傳感器1將圖像數據A傳送入數位化亮度增益調節單元4，數位化亮度增益調節單元4根據自動曝光控制程序單元1發送的新的亮度增益參數，對圖像數據A的每個象素數據在亮度增益的可調範圍內進行增益調節轉變為圖象數據B。所述數位化亮度增益調節單元4將圖像數據B傳輸到其它圖象信號處理單元5進一步優化整合，並最終轉化為YUV格式的圖象數據。所述自動曝光控制程序單元1根據當前的幀率情況發送控制中斷頻率的指令給所述亮度統計模塊7，所述亮度統計模塊7根據接收到的控制中斷頻率的指令，以相應的頻率發送亮度統計值的中斷給所述中斷控制單元6。
參看圖2，本實用新型的優選實施方式是在本實用新型的基礎上還包括同步控制單元9，所述亮度統計模塊7還包括使其固定在幀尾發出中斷請求的幀同步控制電路10。所述同步控制單元9根據曝光時間控制單元2發送的曝光幀數與預置的亮度增益生效延遲幀數相比較，如果達到延遲幀數，所述同步控制單元9發送亮度生效的控制指令給所述數位化亮度增益調節單元4。上述同步控制單元9預先設置的亮度增益生效延遲幀數是可以調節的。上述數位化亮度增益調節單元4還包括一個當自動曝光處於穩定狀態時，屏蔽掉亮度增益功能的屏蔽電路模塊8。
上述數位化亮度增益調節單元4的數位化亮度增益的可調範圍在隨著曝光時間的增大而遞減。數位化亮度增益的可調範圍可以通過曝光時間和光學傳感器的特徵參數來配置。
上述數位化亮度增益調節單元4的增益參數為N/M。增益參數N/M中的N和M可以分別進行調節。曝光時間的修正，影響光學傳感器輸出的原始CFA格式的圖象數據A的亮度，數位化亮度增益調節作用於每一個原始像素(Pixe1)數據上，增益參數N/M大於1則增加圖象亮度，小於1則減少圖象亮度，等於1則保持圖象亮度。圖象數據B體現了曝光時間控制與數位化亮度增益的調節的合成作用。
參看圖3，本實用新型的工作流程為1)自動曝光控制程序單元根據當前幀率發送控制中斷頻率指令給亮度統計模塊；2)亮度統計模塊根據接收到的控制中斷頻率指令，以一定的頻率發送亮度統計值的中斷信息給中斷控制單元；3)自動曝光控制程序根據中斷控制單元的每個中斷請求，啟動自動曝光控制程序，計算新的曝光時間和數位化亮度增益參數；4)自動曝光控制程序將新的曝光時間和數位化亮度增益參數發送給其它硬體控制電路和光學傳感器；5)其它硬體控制電路和光學傳感器在新的曝光時間和數位化亮度增益下對圖像質量進行調解。
上述步驟2)中的亮度統計模塊根據接收到的控制中斷頻率的指令所發送中斷的頻率可以指數遞增或者遞減的形式變化。
權利要求1.一種動態幀率條件下的自動曝光裝置，包括自動曝光控制程序單元(1)、曝光時間控制單元(2)、數位化亮度增益調節單元(4)、其他圖像信號處理單元(5)和中斷控制單元(6)，所述其他圖像信號處理單元(5)包括一個亮度統計模塊(7)；所述亮度統計模塊(7)連接所述中斷控制單元(6)，所述中斷控制單元(6)以中斷形式輸出來自亮度統計模塊(7)的亮度統計值至所述自動曝光控制程序單元(1)；所述自動曝光控制程序單元(1)分別連接曝光時間控制單元(2)、數位化亮度增益調節單元(4)，以將根據所得的亮度統計值和當前曝光時間計算出的更新的曝光時間參數輸入至所述曝光時間控制單元(2)，將根據所得的亮度統計值和當前曝光時間計算出的更新的亮度增益參數輸入至所述數位化亮度增益調節單元(4)；所述曝光時間控制單元(2)連接光學傳感器(3)，以將新的曝光時間參數配置輸入至光學傳感器(3)，使其在新的曝光時間條件下採集原始圖象數據，並將其轉化為數字CFA格式的圖象數據A後，輸入數位化亮度增益調節單元(4)；所述數位化亮度增益調節單元(4)連接其它圖像信號處理單元(5)，以在根據自動曝光控制程序單元(1)發送的新的亮度增益參數，對圖像數據A的每個象素數據在亮度增益的可調範圍內進行增益調節轉變為圖象數據B後，將圖像數據B傳輸到所述其它圖象信號處理單元(5)進一步優化整合，並最終轉化為YUV格式的圖象數據，其特徵在於所述自動曝光控制程序單元(1)還連接所述亮度統計模塊(7)，以根據當前的幀率情況輸出控制中斷頻率的指令至所述亮度統計模塊(7)，使所述亮度統計模塊(7)根據接收到的控制中斷頻率的指令，以相應的頻率輸出亮度統計值的中斷信號至所述中斷控制單元(6)。
2.按照權利要求1所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述亮度統計模塊(7)根據接收到的控制中斷頻率的指令所發送中斷的頻率可以指數遞增或者遞減的形式變化。
3.按照權利要求1所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述亮度統計模塊(7)還包括使其固定在幀尾發出中斷請求的幀同步控制電路(10)。
4.按照權利要求1所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述數位化亮度增益調節單元(4)的數位化亮度增益的可調範圍在隨著曝光時間的增大而遞減。
5.按照權利要求3所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述數位化亮度增益調節單元(4)的數位化亮度增益的可調範圍可以通過曝光時間和光學傳感器的特徵參數來配置。
6.按照權利要求1所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述數位化亮度增益調節單元(4)的增益參數為N/M。
7.按照權利要求5所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述增益參數N/M中的N和M可以分別進行調節。
8.按照權利要求1所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述數位化亮度增益調節單元(4)還包括一個當自動曝光處於穩定狀態時，屏蔽掉亮度增益功能的屏蔽電路模塊(8)。
9.按照權利要求1所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，還包括同步控制單元(9)，所述同步控制單元(9)根據曝光時間控制單元(2)發送的曝光幀數與預置的亮度增益生效延遲幀數相比較，如果達到延遲幀數，所述同步控制單元(9)發送亮度生效的控制指令給所述數位化亮度增益調節單元(4)。
10.按照權利要求9所述的動態幀率條件下的自動曝光裝置，其特徵在於，所述同步控制單元(9)預先設置的亮度增益生效延遲幀數是可以調節的。
專利摘要本實用新型公開了一種動態幀率條件下的自動曝光裝置，屬於數碼攝像裝置中對圖像質量的自動曝光控制領域。本實用新型縮減了硬體單元等待軟體單元的時間，提高了自動曝光控制的功效，減少了系統資源和通訊資源的耗費。本實用新型其他結構同現有技術相同，其結構特點在於，自動曝光控制程序單元根據當前的幀率情況發送控制中斷頻率的指令給所述亮度統計模塊，所述亮度統計模塊根據接收到的控制中斷頻率的指令，以相應的頻率發送亮度統計值的中斷給所述中斷控制單元。
文檔編號G03B27/72GK2694318SQ20032012672
公開日2005年4月20日 申請日期2003年12月9日 優先權日2003年12月9日
發明者陳東瑛, 朱曉琳, 李國新, 周政軍 申請人:北京中星微電子有限公司