CN100440941C - 一种图像处理方法和摄像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像处理方法和摄像设备，用以在保证视频流畅性的同时保证生效的曝光时间参数和增益参数相匹配。在本发明中，分析获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数；判断用于感光处理的所述曝光时间参数是否生效，即检测所述感光处理得到的图像，当当前帧图像的亮度信息与其上一帧图像的亮度信息的差值达到设定阈值时，确定所述曝光时间参数生效，利用与所述曝光时间参数相匹配的增益参数对所述感光处理得到的图像进行增益处理；否则，利用原有增益参数进行所述增益处理。采用本发明技术方案，既保证了视频的流畅性又避免了摄像设备的输出图像在亮度上突然的跳变。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像处理方法和摄像设备。
背景技术
目前的摄像设备通常如图1所示，包括感光模块、增益模块和控制模块，其中，感光模块用于感光并输出感光获得的图像，在感光模块中，有一个用于配置曝光时间参数的寄存器，通过调整该曝光时间参数，可以调整感光模块感光时的曝光时间，从而使得感光模块输出的图像亮度发生变化。例如，在光线较暗时，通过把感光模块的曝光时间参数配置成较长的时间，可以使感光模块输出的图像亮度比较合适。在该寄存器中配置完曝光时间参数之后，该新配置的曝光时间参数并不会在某一帧的中途生效，而只会在某一帧的起始生效，但是，从配置完曝光时间参数到其生效，往往需要一定时间的延迟。不同的生产厂家生产的感光模块，该延迟时间可能会有所不同，一般为1帧到几帧图像的延迟。
增益模块用于将接收到的感光模块输出的图像进行增益处理并输出。在具体实现时，增益模块对图像的亮度起到微调的作用，例如，在图像亮度偏低时，适当提高增益参数的大小(此时的增益参数应当为大于1的数值)，可以将图像亮度拉高，从而在一定程度上弥补感光模块输出图像在亮度上的不足。
在实际应用中，需要将曝光时间和亮度增益有机地配合起来，对自动曝光过程进行控制，以自动适应不同环境光照强度，始终呈现给人们亮度适中的图像画面。控制模块用于分析得到一套相匹配的曝光时间参数和增益参数，并分别输出给感光模块和增益模块。
目前的摄像设备在对图像进行亮度调节时，由于感光模块中曝光时间参数生效的延迟时间不确定，可能会导致输出画面发生亮度跳变。这是由于假设控制模块在第N帧通过计算分析得出当前所需的一套曝光时间参数和增益参数分别为T_new和DGain_new，该两个参数应该有机的配合起来才会达到最好的亮度调节效果，但是，由于增益参数DGain_new的生效没有延迟，则在第N+1帧时，配置给增益模块的增益参数DGain_new已经生效，增益模块根据DGain_new对输入的图像进行增益控制并输出，但是，由于感光模块本身的延迟，可能第N+1帧并不能按照T_new这个曝光时间参数进行曝光，因此产生了摄像设备中当前生效的曝光时间参数和增益参数之间不匹配，直接后果就是第N+1帧处理完的图像亮度不正确，导致输出图像发生亮度跳变。
目前，为了避免输出图像在亮度上突然的跳变，采用了比较保守的强制丢帧的方法。具体而言，就是将曝光时间参数和增益参数不匹配的数据帧直接舍弃，例如，假设已知曝光时间的延迟只可能是1帧或2帧，不可能更多，那在第N+3帧时完全能确定T_new这个曝光时间参数生效，这种情况下，可以选择比较保守的做法，将第N+1帧、N+2帧的图像数据直接舍弃，并不向使用者呈现出来，直到T_new这个曝光时间配置100％有把握生效的第N+3帧，才继续将图像数据按正常流程处理并呈现给使用者。采用这种丢帧的方法会带来视频流畅性的损失。
发明内容
本发明提供一种图像处理方法和摄像设备，用以在保证视频流畅性的同时保证生效的曝光时间参数和增益参数相匹配。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种摄像设备，包括控制模块、感光模块和增益模块，所述设备包括检测模块，其中：
所述控制模块通过分析获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数并分别输出给所述感光模块和所述增益模块；
所述感光模块根据所述曝光时间参数配置曝光时间，并将感光获得的图像输出；
所述检测模块检测到所述曝光时间参数生效时，通知所述增益模块；
所述增益模块在接收到所述通知之后，利用与所述曝光时间参数相匹配的增益参数进行所述增益处理；在接收到所述通知之前，利用原有增益参数进行所述增益处理；
其中，所述检测模块包括检测单元和存储单元；
所述存储单元保存接收到所述感光模块输出的图像的亮度信息；
所述检测单元统计当前帧图像的亮度信息，将当前帧图像的亮度信息与所述存储单元中的上一帧图像的亮度信息进行比较，并且在两者的差值大于设定阈值时确定所述曝光时间参数生效。
进一步地，上述设备还可具有以下特点：所述感光模块将所述图像输出给所述检测模块；
所述检测模块当检测到所述曝光时间参数生效时，通知所述增益模块并向其输出所述图像，否则，将所述图像输出给所述增益模块。
进一步地，上述设备还可具有以下特点：所述增益模块包括延迟单元和增益单元，其中：
所述延迟单元在所述增益模块接收到所述感光模块输出的图像后，等待设定时长，并在达到所述设定时长后通知所述增益单元；
所述增益单元当所述延迟单元通知等待达到设定时长时，判断是否接收到所述检测模块的通知，如果是，利用与所述曝光时间参数相匹配的增益参数进行所述增益处理；否则，利用原有增益参数进行所述增益处理。
进一步地，上述设备还可具有以下特点：所述控制模块获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数时，通知所述检测模块开始检测；
所述检测模块在检测到所述曝光时间参数生效时停止检测。
本发明还提供了一种图像处理方法，包括以下步骤：
分析获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数；
判断用于感光处理的所述曝光时间参数是否生效，即检测所述感光处理得到的图像，当当前帧图像的亮度信息与其上一帧图像的亮度信息的差值达到设定阈值时，确定所述曝光时间参数生效，利用与所述曝光时间参数相匹配的增益参数对所述感光处理得到的图像进行增益处理；否则，利用原有增益参数进行所述增益处理。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：所述亮度信息为整帧相应图像的亮度平均值或者相应图像中指定区域的亮度平均值。
进一步地，上述方法还可具有以下特点：获得所述亮度平均值的具体方法为：统计相应区域中每行像素点的亮度平均值，并根据所述每行像素点的亮度平均值获得相应区域的亮度平均值。
本发明有益效果如下：
在本发明中，分析获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数；判断用于感光处理的曝光时间参数是否生效，如果是，利用与该曝光时间参数相匹配的增益参数对感光处理得到的图像进行增益处理；否则，利用原有增益参数进行增益处理。采用本发明技术方案，由于没有现有技术中的强制丢帧操作，因此，可以保证视频流畅性；并且，保证了生效的曝光时间参数和增益参数相匹配，从而既保证了视频的流畅性又避免了摄像设备的输出图像在亮度上突然的跳变。
附图说明
图1为现有技术中的摄像设备框图；
图2为本发明实施例一中的摄像设备框图；
图3为本发明实施例一中检测模块的一种处理流程图；
图4为本发明实施例一中检测模块的另一种处理流程图；
图5为本发明实施例二中的摄像设备框图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：为了避免输出图像在亮度上突然的跳变，应该保证曝光时间参数和增益参数之间的匹配，因此，在本发明中，分析获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数；判断用于感光处理的曝光时间参数是否生效，如果是，利用与该曝光时间参数相匹配的增益参数对感光处理得到的图像进行增益处理；否则，利用原有增益参数进行增益处理。从而保证曝光时间参数和增益参数之间的匹配，避免输出图像在亮度上突然的跳变。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步地描述。
实施例一
为了检测为感光模块配置的曝光时间是否生效，如图2所示，在本实施例中的摄像设备中增加了一个检测模块，则在本实施例中的摄像设备中包括感光模块、增益模块、控制模块和检测模块，其中：
控制模块，用于通过计算分析得出当前所需的一套曝光时间参数和增益参数，并将曝光时间参数输出给感光模块，将增益参数输出给增益模块；
感光模块，用于根据接收到的曝光时间参数配置曝光时间，并根据配置的曝光时间进行感光处理，将感光获得的图像输出给检测模块；
感光模块从接收到控制模块输出的曝光时间参数到该曝光时间参数生效，往往需要一定时间的延迟。
检测模块，用于检测感光模块配置的曝光时间参数是否生效，当检测到曝光时间参数生效时，将该图像输出给增益模块并通知增益模块该曝光时间参数生效；否则，直接将该图像输出给增益模块；
增益模块，用于对接收到的图像进行增益处理，在接收到检测模块的通知之后，利用与生效的曝光时间参数相匹配的增益参数进行增益处理；在接收到该通知之前，利用原有增益参数进行增益处理。
在具体实现时，增益模块在接收到检测模块的通知后，采用控制模块输出的最新增益参数对接收到的图像进行增益处理，否则，采用原有的增益参数对接收到的图像进行增益处理。
在本实施例中，检测模块通过检测感光模块输出的图像与其上一帧图像之间是否有明显的亮度变化来检测为感光模块配置的曝光时间是否生效，因此，检测模块包括检测单元和存储单元，检测模块的处理流程如图3所示，包括以下步骤：
步骤S101，将存储单元清零；
步骤S102，检测单元判断接收到的是否第一帧图像，如果是，直接将该帧图像输出，结束；否则，进行步骤S103；
步骤S103，检测单元统计该帧图像中作为亮度信息的亮度平均值；
在统计该帧图像的亮度平均值时，可以先统计该帧图像中每行像素点的亮度平均值，并根据该每行像素点的亮度平均值计算得到整帧图像的亮度平均值。
在本步骤中，检测单元统计的也可以是该帧图像中指定区域的亮度平均值。在统计指定区域的亮度平均值时，可以先统计该指定区域中每行像素点的亮度平均值，并根据该每行像素点的亮度平均值计算得到指定区域的亮度平均值。
步骤S104，检测单元获得该帧图像的亮度平均值和存储单元中保存的亮度平均值的差值，并将该帧图像的亮度平均值保存到存储单元；
步骤S105，检测单元判断该差值是否大于设定阈值，如果是，进行步骤S106，否则，进行步骤S107；
可见，在本步骤中，存储单元中保存的亮度平均值为当前图像的上一帧图像的亮度平均值。
步骤S106，检测单元将该帧图像输出给增益模块，并通知增益模块采用新的增益参数，结束；
当该帧图像的亮度平均值和存储单元中保存的亮度平均值的差值大于设定阈值时，认为新的曝光时间参数生效，可见，通过本步骤的处理，增益模块在其收到该通知后，可以采用新的增益参数对该新的曝光时间参数生效的帧以及后续帧进行增益处理，实现新的曝光时间参数和新的增益参数的匹配。
步骤S107，检测单元将该帧图像输出给增益模块。
当该帧图像的亮度平均值和存储单元中保存的亮度平均值的差值不大于设定阈值时，认为新的曝光时间参数没有生效，可见，增益模块在其收到通知之前，可以继续采用原有的增益参数对该新的曝光时间参数生效之前的帧进行增益处理，实现原有的曝光时间参数和原有的增益参数的匹配。
在本实施例中，检测模块还可以采用如图4所示的处理流程，包括以下步骤：
步骤S201，初始化存储单元；
在具体实现时，在本步骤中，将存储单元中保存的数值初始为设定值，该设定值可以是感光模块输出图像的亮度平均值的经验值。
步骤S202，检测单元统计接收到的一帧图像的亮度平均值；
步骤S203，检测单元获得该帧图像的亮度平均值和存储单元中保存的亮度平均值的差值，并将该帧图像的亮度平均值保存到存储单元；
步骤S204，检测单元判断该差值是否大于设定阈值，如果是，进行步骤S205，否则，进行步骤S206；
步骤S205，检测单元将该帧图像的亮度平均值保存到存储单元，将该帧图像输出给增益模块，并通知增益模块采用新的增益参数，结束；
步骤S206，检测单元将该帧图像的亮度平均值保存到存储单元，将该帧图像输出给增益模块。
在本实施例的具体实现时，控制模块可以在分析得出一套曝光时间参数和增益参数时，通知检测模块，检测模块可以在接收到控制模块的通知后，才开始检测为感光模块配置的曝光时间参数是否生效，并在检测到曝光时间参数生效且通知增益模块后，停止检测。检测模块在不检测为感光模块配置的曝光时间参数是否生效的情况下，所做的处理仅仅为将感光模块输出的图像输出给增益模块，可见，如此处理可以减少检测模块的处理，降低摄像设备的负荷。
实施例二
在实施例一中，由检测模块向增益模块输出图像。而由于检测模块所需的处理时间可以很短，因此，在本实施例中，可以如图5所示，由感光模块直接向增益模块输出图像，并令增益模块延迟对图像的增益处理来等待检测模块的通知。
在本实施例中，控制模块，用于通过计算分析得出当前所需的一套曝光时间参数和增益参数，并将曝光时间参数输出给感光模块，将增益参数输出给增益模块；
感光模块根据曝光时间参数配置曝光时间，并将感光获得的图像分别输出给检测模块和增益模块；
检测模块根据接收到的图像检测到曝光时间参数生效时，通知增益模块；
增益模块在接收到感光模块输出的图像后，等待设定时间，如果在设定时间内接收到检测模块的通知，则利用与生效的曝光时间参数相匹配的增益参数进行增益处理；否则利用原有增益参数进行增益处理。
增益模块可以包括延迟单元和增益单元，其中：
延迟单元在增益模块接收到感光模块输出的图像后，等待设定时长，并在达到该设定时长后通知增益单元；
增益单元当延迟单元通知等待达到设定时长时，判断是否接收到检测模块的通知，如果是，利用生效的曝光时间参数相匹配的增益参数进行增益处理；否则，利用原有增益参数进行增益处理。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1、一种摄像设备，包括控制模块、感光模块和增益模块，其特征在于，所述设备包括检测模块，其中：
所述控制模块通过分析获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数并分别输出给所述感光模块和所述增益模块；
所述感光模块根据所述曝光时间参数配置曝光时间，并将感光获得的图像输出；
所述检测模块检测到所述曝光时间参数生效时，通知所述增益模块；
所述增益模块在接收到所述通知之后，利用与所述曝光时间参数相匹配的增益参数进行增益处理；在接收到所述通知之前，利用原有增益参数进行所述增益处理；
其中，所述检测模块包括检测单元和存储单元；
所述存储单元保存接收到所述感光模块输出的图像的亮度信息；
所述检测单元统计当前帧图像的亮度信息，将当前帧图像的亮度信息与所述存储单元中的上一帧图像的亮度信息进行比较，并且在两者的差值大于设定阈值时确定所述曝光时间参数生效。
2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述感光模块将所述图像输出给所述检测模块；
所述检测模块当检测到所述曝光时间参数生效时，通知所述增益模块并向其输出所述图像，否则，将所述图像输出给所述增益模块。
3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述增益模块包括延迟单元和增益单元，其中：
所述延迟单元在所述增益模块接收到所述感光模块输出的图像后，等待设定时长，并在达到所述设定时长后通知所述增益单元；
所述增益单元当所述延迟单元通知等待达到设定时长时，判断是否接收到所述检测模块的通知，如果是，利用与所述曝光时间参数相匹配的增益参数进行所述增益处理；否则，利用原有增益参数进行所述增益处理。
4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制模块获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数时，通知所述检测模块开始检测；
所述检测模块在检测到所述曝光时间参数生效时停止检测。
5、一种图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
分析获得一套相匹配的曝光时间参数和增益参数；
判断用于感光处理的所述曝光时间参数是否生效，即检测所述感光处理得到的图像，当当前帧图像的亮度信息与其上一帧图像的亮度信息的差值达到设定阈值时，确定所述曝光时间参数生效，利用与所述曝光时间参数相匹配的增益参数对所述感光处理得到的图像进行增益处理；否则，利用原有增益参数进行所述增益处理。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述亮度信息为整帧相应图像的亮度平均值或者相应图像中指定区域的亮度平均值。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，获得所述亮度平均值的具体方法为：统计相应区域中每行像素点的亮度平均值，并根据所述每行像素点的亮度平均值获得相应区域的亮度平均值。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081203 Termination date: 20111207 |