數字攝像機的自動曝光控制方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及曝光技術，特別涉及一種數字攝像機的自動曝光控制方法、以及一種 數字攝像機的自動曝光控制裝置。
【背景技術】
[0002] 曝光是數字攝像機的工作流程中最重要的環節之一，即，數字攝像機的感光元件 接收光信號、感應電信號并儲存電信號的過程。眾所周知，快門時間越長，感光元件的每個 像素單元接收的光信號量越多、感應并存儲的電信號量就越多，從而在圖像中形成的對應 像素點的亮度也就越高。反之，快門時間越短，則感光元件的每個像素單元在圖像形成的對 應像素點的亮度就也低。另外，除了快門之外，增益及光圈開口孔徑等也是影響曝光的重要 因素。通常，業界將影響曝光的各種因素綜合作用產生的結果等效稱為光通量。光通量越 大，圖像中的像素亮度越高，反之，光通量越小，圖像中的像素亮度越低。
[0003] 相應地，曝光控制實際上可以理解為調節光通量（例如通過控制快門時間、調節 增益、調整光圈值等方式來實現）的過程，該過程是以控制數字攝像機的曝光強度為目的。
[0004] 對于曝光控制，最簡單的方法就是利用圖像的整幀平均亮度平均值（本文后續將 "整幀平均亮度平均值"簡稱為"整幀平均亮度"）作為亮度控制信息、并依據亮度控制信息 與整幀標定亮度的差值來控制光通量的調整量，當圖像的整幀平均亮度大于整幀標定亮度 時，減小光通量、直至圖像的整幀平均亮度減小至鄰近整幀標定亮度的指定亮度區間內，以 防止在亮場拍攝時曝光過度，反之，增大光通量、直到圖像的整幀平均亮度增大至上述的指 定亮度區間內，防止在暗場拍攝時曝光不足。
[0005] 上述的方法可以稱為整幀平均亮度法，其主要適用于光照均勻的拍攝場景，例如 鏡頭朝向蔚藍天空、綠茵草地等，但對于光照不均勻的拍攝場景，整幀平均亮度法的可行性 不高、甚至完全不可行。
[0006] 例如，在車站的安檢入口，數字攝像機位于安檢入口靠近室內的一側、且其鏡頭朝 向安檢入口的室外一側，只要室外亮度與室內亮度不一致，人臉與室外場景形成的背景就 會存在亮度差異，而且，由于背景在圖像中所占的面積比例相對大，因而圖像中的背景亮度 會在很大程度上影響圖像的整幀平均亮度。假設白天的室外光照使室外亮度明顯高于室內 亮度，則會由于圖像中的背景亮度過高而導致圖像的整幀平均亮度較高，此時，若采用上述 的整幀平均亮度法，則會由于圖像的整幀平均亮度較高而調低光通量，從而導致圖像的整 幀平均亮度被降低至適合背景的較低程度、并使得圖像中低亮度的人臉亮度被進一步降低 至難以辨識的程度。反之，假設夜晚的室內燈光使得室內亮度明顯高于室外亮度，則會由于 圖像中的背景亮度過低而導致圖像的整幀平均亮度較低，此時，若采用上述的整幀平均亮 度法，則會由于圖像的整幀平均亮度較低而調高光通量，從而導致圖像的整幀平均亮度被 提升至適合背景的較低程度、并使得圖像中高亮度的人臉亮度被進一步提升至丟失細節的 程度。
[0007] 綜上所述，由于實際的拍攝場景的光照多樣性和復雜性，拍攝所關注的目標主體 (例如人臉或車牌等）可能會處于光照不均勻的場景下，對于這樣的情況，上述的整幀平均 亮度法顯然是不適用的。為此，現有技術還提出了如下的幾種用于曝光控制的方法：
[0008] 1、圖像區域分割法：按照預定的規則預先對圖像進行區域分割，然后針對不同的 區域分別賦予不同的亮度加權值。
[0009] 相比于整幀平均亮度法，在目標主體的位置相對確定、并且圖像分割規則以及分 塊亮度權值取值均適當的情況下，圖像區域分割法能夠針對目標主體取得更好的曝光效 果。
[0010] 但是，圖像區域分割法并不適用于目標主體的位置隨機性大的拍攝場景。
[0011] 2、亮度分布直方圖法：對圖像的亮度分布直方圖進行分析，以一定步長亮度等級 將亮度分布直方圖劃分若干等間距的亮度區間，然后對不同的亮度區間分配對應的加權系 數；然后，通過統計落入在不同亮度區間的像素分布個數，確定像素分布個數最多的亮度區 間為峰值區間；此后，再為峰值區間的像素分配小于其它亮度區間的加權系數；最后，統計 圖像的所有像素亮度加權平均值作為最終的亮度平均值。
[0012] 相比于圖像區域分割法，亮度分布直方圖法能夠進一步適用于目標主體的位置隨 機性大的拍攝場景、并且能夠抑制大面積的背景對目標主體的曝光干擾。
[0013] 但是，對于越來越多需要數字攝像機具備人臉檢測和采集功能的情況，曝光必須 優先保證人臉的成像效果，但亮度直方圖僅能夠體現像素的亮度分布、而無法依據亮度直 方圖區分出哪些像素屬于目標主體，因而亮度直方圖無法有針對性地確保目標主體的成像 效果；再者，亮度分布直方圖法的計算過程繁瑣、而且選用不同的亮度區間的權值對算法的 性能影響很大。
[0014] 3、目標主體檢測法：檢測圖像中的目標主體，若成功檢測到目標主體，則獲取目標 主體所在區域的亮度平均值（本文后續將"目標主體所在區域的亮度平均值"簡稱為"目 標主體平均亮度"），再依據亮度控制信息與目標主體標定亮度的差值來控制光通量的調整 量。
[0015] 相比于亮度分布直方圖法，目標主體檢測法能夠有效識別出目標主體、以便于有 針對性地確保目標主體的成像效果，而且無需依賴于直方圖計算的繁瑣過程。
[0016] 但是，目標主體檢測法卻存在如下的不足：
[0017] (1)、由于目標主體的移動或者檢測遺漏等隨機因素的存在，可能會出現目標主體 在連續多幀圖像中時有時無的波動現象，因而就有可能出現亮度控制信息的取值發生連續 跳變，由此導致曝光的亮度平滑性和亮度穩定性較差；
[0018] (2)、由于對曝光的控制僅依賴于目標主體平均亮度，因而當拍攝環境發生亮度突 變（例如開燈、關燈等）、且亮度突變導致目標主體無法被成功檢測時，就無法通過調節光 通量而使圖像的亮度適應突變后的亮度，從而導致目標主體的檢測持續失敗；
[0019] (3)、即便未發生亮度突變，由于拍攝環境的微小光線變化或目標主體相對于攝像 機角度變化等原因，也可能會出現同一目標主體的目標主體平均亮度在連續多幀圖像中發 生亮度波動，而這樣的亮度波動會導致亮度控制信息的取值隨之發生波動、并進而影響曝 光的亮度平滑性和亮度穩定性；
[0020] (4)、當在圖像中未檢測到目標主體時，也仍然保持針對目標主體的曝光模式，而 不能兼顧圖像的整體亮度；
[0021] (5)、對于圖像中存在多目標主體的情況，未提供依據多個目標主體的目標主體平 均亮度確定亮度控制信息的計算方式。
【發明內容】
[0022] 有鑒于此，本發明提供一種數字攝像機的自動曝光控制方法、以及一種數字攝像 機的自動曝光控制裝置。
[0023] 本發明提供的一種數字攝像機的自動曝光控制方法，包括：
[0024] 判斷是否在當前幀中成功檢測到目標主體；
[0025] 若在當前幀中成功檢測到目標主體，則依據檢測到的當前幀的目標主體平均亮度 產生亮度控制信息；
[0026] 若在當前幀中檢測目標主體失敗，則計算檢測到的當前幀的整幀平均亮度與預先 設定的整幀標定亮度的第一加權值、并依據第一加權值產生亮度控制信息；其中，整幀平均 亮度在第一加權值中所占的加權比重與目標主體連續檢測失敗的幀數累計值呈單調遞增 關系。
[0027] 本發明提供的另一種數字攝像機的自動曝光控制方法，包括：
[0028] 判斷是否在當前幀中成功檢測到目標主體；
[0029] 若在當前幀中成功檢測到目標主體，則依據檢測到的當前幀的目標主體平均亮度 產生亮度控制信息；
[0030] 若在當前幀中檢測目標主體失敗，則判斷當前是否發生亮度突變；
[0031] 當判斷出發生亮度突變時，依據當前幀的整幀平均亮度產生亮度控制信息；
[0032] 當判斷出未發生亮度