CN101140184B - 一种自动测量环境亮度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动测量环境亮度的方法及装置，用以提供一种实现简单、所需成本低的确定环境亮度的技术方案。本发明方法，预先设置曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系，该方法包括：根据曝光时间所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

Description

一种自动测量环境亮度的方法及装置

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种自动测量环境亮度的方法及装置。

背景技术

随着信息技术的发展，摄像头已经在很多的多媒体设备中得到普及，这些设备经常工作在不同的环境中，根据摄像头信息得到周围环境的亮度信息有时非常有用，比如根据环境亮度变化，改变显示设备(例如笔记本、台式机和手机的显示终端等)的显示亮度，从而在节省电能的同时，又保护了人们的视力。另外，某些特殊领域也需要环境亮度，比如某些自动门铃或者报警装置需要测定环境亮度的突变。

现有技术中，一般通过专门的测光传感器(如照度计等)测量环境光亮度。这种方法测量的精度高，但是需要独立的设备，在很多场合使用不方便。

现有技术中，还可以采用光敏电阻来测定环境亮度，但是，采用光敏电阻来测定环境亮度的技术方案，由于需要增加一个或多个光敏电阻，从而增加了成本，同时也增加了装置的复杂度。

摄像头已经在很多的多媒体移动设备中得到普及，根据摄像头拍摄图片时的信息，估算环境亮度是一个不错的选择。现有技术中，通过摄像头估算环境亮度的方法只是根据曝光时间简单地将环境亮度粗略的分为几个等级，没有考虑图像采集设备对图像亮度的影响，并且，对环境亮度的分级也过于简单。

发明内容

本发明实施例提供了一种自动测量环境亮度的方法及装置，用以提供一种实现简单、所需成本低的确定环境亮度的技术方案。

本发明实施例提供的方法，预先设置曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系，该方法包括：

根据曝光时间所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

本发明实施例提供的装置包括：

设置单元，用于存储预先设置的曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系；

确定单元，用于根据曝光时间所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

本发明实施例，预先设置曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系，根据曝光时间所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。使得测定环境亮度级别的实现更加简单，成本更低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的装置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第一确定单元结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例，提供了一种自动测量环境亮度的方法及装置，使得确定环境亮度的实现更加简单，所需成本更低。

本发明实施例中提到的成像设备，包括摄像头、数码相机、摄像机以及其他所有支持自动曝光方式的成像设备。本发明实施例无需增加额外硬件便能够根据成像设备的曝光参数测定环境亮度。

一般而言，成像设备为了适应环境亮度在各种不同的环境条件下均可以显示人眼可接受的图像，均会包含一个自动曝光模块。该模块会根据环境亮度的不同，调整感光器件的曝光时间(ET_Step)，从而在较暗的环境条件下和较亮的环境条件下都可以得到图像亮度和对比度都在人眼接受范围的图像。

一般的自动曝光算法，都会预先设置最终输出图像的亮度范围，根据当前采集图像的亮度，判定该图像亮度是否在最终的亮度范围内，如果在，则不进行处理；如果不在，则调节ET_Step，当采集的图像偏亮时，就降低ET_Step，当采集的图像偏暗时，则提高ET_Step。这样，图像的平均亮度会稳定在某个范围内，但是曝光时间的值却在变化，而这个变化反映了环境亮度的变化。在普通的室内光照条件下，曝光时间和环境亮度成反比关系，即当环境较亮时，ET_Step较小；而在环境较暗时，ET_Step较大。

一般而言，环境亮度约在30Lux到500lLux范围内时，对应的ET_Step可以从第20级调到第1级(对应的曝光时间范围为0.2秒到0.01秒左右)，二者都近似呈反比关系。

在实际应用中，并不需要环境亮度的精细描述，而是仅需要知道环境亮度的粗略级别即可，因而，本发明实施例可以根据ET_Step的范围来测定环境亮度的级别。

下面结合附图，详细说明本发明实施例是如何实现自动测量环境亮度的。

参见图1，本发明实施例提供的方法包括：

S101、预先设置曝光时间范围和环境亮度级别的对应关系。

例如，环境亮度需要分为N级，各级亮度分别对应的ET_Step的范围为[TET₁ ⁿ，TET₂ ⁿ)，其中TET₁ ⁿ为第n级环境亮度对应的ET_Step的范围的最小值，TET₂ ⁿ为第n级环境亮度对应的ET_Step的范围的最大值，且满足 ${\mathrm{TET}}_2^n={\mathrm{TET}}_1^{n+1},$ 即某一级别的环境亮度对应的ET_Step的范围的最小值等于其上一级别的环境亮度对应的ET_Step的范围的最大值。

S102、查找当前ET_Step所属的曝光时间范围。

S103、根据曝光时间范围，确定对应的环境亮度级别。

如果当前ET_Step落在了环境亮度等级为n时所对应的曝光时间范围内，则确定当前环境亮度为n级。

例如，假定需要把环境亮度分为5级，可以如下设定：

环境亮度第1级：TET₁ ¹等于第1级ET_Step对应的曝光时间，TET₂ ¹等于第3级ET_Step对应的曝光时间；

环境亮度第2级：TET₁ ²等于第3级ET_Step对应的曝光时间，TET₂ ²等于第7级ET_Step对应的曝光时间；

环境亮度第3级：TET₁ ³等于第7级ET_Step对应的曝光时间，TET₂ ³等于第13级ET_Step对应的曝光时间；

环境亮度第4级：TET₁ ⁴等于第13级ET_Step对应的曝光时间，TET₂ ⁴等于第19级ET_Step对应的曝光时间；

环境亮度第5级：TET₁ ⁵等于第19级ET_Step对应的曝光时间，TET₂ ⁵等于第20级ET_Step对应的曝光时间。

这样，每个时刻都会得到一个环境亮度等级，在应用中，环境光处于不断变化中，上述步骤得到的亮度等级也会不断变化，无法稳定。而且，当环境亮度变化时进入自动曝光调节过程，在自动曝光没有稳定下来前，ET_Step也是处于不断变化的，此时，输出图像的亮度并不在限定范围内，ET_Step无法正常反映环境亮度的变化。因此，为了避免上述情况，在判断环境亮度级别前，执行下面步骤。

S104、周期计算一段时间T内ET_Step的均值和方差δ_ET。

S105、当δ_ET小于预先设定的阈值T_σET，则确定此时自动曝光稳定。也可以认为曝光时间不变，则自动曝光处于稳定状态，无需根据曝光时间方差判定。即当曝光时间ET_Step不变，或者时间T内ET_Step的方差δ_ET小于阈值T_σET时，确定自动曝光稳定，然后进行环境亮度级别判定步骤。

如果

落在了环境亮度等级为n时所对应的曝光时间范围内，则确定当前环境亮度为n级。

即使这样处理后，如果环境亮度处于变化中，可能会出现在某两个亮度等级间频繁跳动的情况，为了克服这个问题，需要采用双阈值的实施方案，即执行下面步骤。

S106、根据上次确定的环境亮度级别对应的曝光时间范围，得到曝光时间的第一阈值和第二阈值。

S107、判断

是否大于或等于所述第一阈值，并且，小于所述第二阈值，如果是，则执行步骤S108；否则，执行步骤S109。

S108、确定当前的环境亮度级别为上次确定的环境亮度级别。

S109、根据

所属的曝光时间范围，以及所述对应关系，确定对应的环境亮度级别。

假设上次测定的环境亮度级别为n_p，所对应的曝光时间范围为[TET₁ ⁿ，TET₂ ⁿ)，则如果

落在[TET₁ ⁿ-γ₁，TET₂ ⁿ+γ₂)范围内，认为环境亮度等级依然为n_p；否则，判定

是否落在了某环境亮度等级对应的曝光时间范围内，以确定当前环境亮度等级。其中，γ₁，γ₂为设定的阈值保护范围，用于防止环境亮度变化时引起的亮度等级跳动。

然而，ET_Step调节范围是有限度的，当ET_Step到达可调节范围端点时，无法继续调节ET_Step，使得输出图像亮度在目标范围，ET_Step便无法精确地反映环境亮度的变化范围。此时，一般会转而调节图像亮度整体增益(Global_Gain)和/或感光器件增益(Sensor_Gain)。

参见图2，本发明另一实施例提供的方法包括：

S201、预先设置曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系，以及图像亮度的增益(Gain)范围和环境亮度级别的第二对应关系。

例如，Gain范围对应的环境亮度级别为M级，各级环境亮度分别对应的Gain的范围为[TGT₁ ^m，TGT₂ ^m)。

并且，Gain＝Global_Gain，或Gain＝Sensor_Gain，或Gain＝Global_Gain*Sensor_Gain。

S202、当ET_Step超出预先设置的曝光时间范围时，查找当前Gain所属的增益范围。

S203、根据Gain所属的增益范围，以及所述第二对应关系，确定环境亮度级别。

下面介绍一下本发明实施例提供的装置。

参见图3，本发明实施例提供的装置包括：第一设置单元31、第二设置单元32、判定自动曝光稳定单元33、第一确定单元34、触发单元35和第二确定单元36。

第一设置单元31，用于存储预先设置的曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系。

第二设置单元32，用于存储预先设置的图像亮度的增益范围和环境亮度级别的第二对应关系。

判定自动曝光稳定单元33，用于周期计算一段时间内曝光时间的方差；当所述方差小于预先设定的阈值时，确定此时自动曝光稳定，并触发所述第一确定单元34。

所述第一确定单元34，用于接收到所述判定自动曝光稳定单元33的触发时，根据曝光时间所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

所述第一确定单元34，可以根据当前曝光时间所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别；还可以根据所述一段时间内曝光时间的均值所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

此外，为了避免环境亮度频繁抖动的问题出现，参见图4，较佳地，所述第一确定单元34包括：双阈值单元341、判断单元342、第一单元343和第二单元344。

所述双阈值单元341，用于接收到所述判定自动曝光稳定单元33的触发时，根据上次确定的环境亮度级别对应的曝光时间范围，得到曝光时间的第一阈值和第二阈值。

所述判断单元342，用于判断所述一段时间内曝光时间的均值是否大于或等于所述第一阈值，并且，小于所述第二阈值，如果是，则触发所述第一单元343；否则，触发所述第二单元344。

所述第一单元343，用于根据所述判断单元的触发342，确定当前的环境亮度级别为上次确定的环境亮度级别。

所述第二单元344，用于根据所述判断单元的触发342，根据所述一段时间内曝光时间的均值所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定对应的环境亮度级别。

所述触发单元35，用于当所述曝光时间超出所述预先设置的曝光时间范围时，触发所述第二确定单元36；

所述第二确定单元36，用于接收到所述触发单元35的触发时，根据图像亮度的增益所属的增益范围，以及所述第二对应关系，确定环境亮度级别。

所述图像亮度的增益为：图像亮度整体增益、感光器件增益或图像亮度整体增益和感光器件增益的乘积。

综上所述，本发明实施例对于所有成像设备，无需增加额外硬件便能够根据成像设备的曝光参数测定环境亮度，从而克服了现有技术利用光敏电阻等测量环境亮度方案的增加成本和设备复杂度的缺点。进一步，对于具有显示设备的装置，还可以根据测得的环境亮度实现控制显示设备的亮度。

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 (12)

1.一种自动测量环境亮度的方法，其特征在于，该方法包括：

周期计算一段时间内的曝光时间的方差；

当所述方差小于预先设定的阈值时，确定自动曝光稳定；

当确定自动曝光稳定时，根据曝光时间所属的预先设置的曝光时间范围，以及预先设置的曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系，确定环境亮度级别。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝光时间为当前曝光时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当确定自动曝光稳定时，所述曝光时间为所述一段时间内曝光时间的均值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当确定自动曝光稳定时，所述确定环境亮度级别的步骤包括：

根据上次确定的环境亮度级别对应的曝光时间范围，得到曝光时间的第一阈值和第二阈值；

判断所述一段时间内曝光时间的均值是否大于或等于所述第一阈值，并且，小于所述第二阈值，如果是，则确定当前的环境亮度级别为上次确定的环境亮度级别；否则，根据所述一段时间内曝光时间的均值所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定对应的环境亮度级别。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括预先设置图像亮度的增益范围和环境亮度级别的第二对应关系的步骤；

当所述曝光时间超出所述预先设置的曝光时间范围时，根据图像亮度的增益所属的预先设置图像亮度的增益范围，以及所述第二对应关系，确定环境亮度级别。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述图像亮度的增益为：

图像亮度整体增益、感光器件增益或图像亮度整体增益和感光器件增益的乘积。

7.一种自动测量环境亮度的装置，其特征在于，该装置包括：

第一设置单元，用于存储预先设置的曝光时间范围和环境亮度级别的第一对应关系；

判定自动曝光稳定单元，用于周期计算一段时间内的曝光时间的方差；当所述方差小于预先设定的阈值时，确定自动曝光稳定，此时触发第一确定单元；

第一确定单元，用于根据曝光时间所属的预先设置的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，根据当前曝光时间所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，根据所述一段时间内曝光时间的均值所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定环境亮度级别。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元包括：双阈值单元、判断单元、第一单元和第二单元；

所述双阈值单元，用于根据上次确定的环境亮度级别对应的曝光时间范围，得到曝光时间的第一阈值和第二阈值；

所述判断单元，用于判断所述一段时间内曝光时间的均值是否大于或等于所述第一阈值，并且，小于所述第二阈值，如果是，则触发所述第一单元；否则，触发所述第二单元；

所述第一单元，用于根据所述判断单元的触发，确定当前的环境亮度级别为上次确定的环境亮度级别；

所述第二单元，用于根据所述判断单元的触发，根据所述一段时间内曝光时间的均值所属的曝光时间范围，以及所述第一对应关系，确定对应的环境亮度级别。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括：第二设置单元、触发单元和第二确定单元；

所述第二设置单元，用于存储预先设置的图像亮度的增益范围和环境亮度级别的第二对应关系；

所述触发单元，用于当所述曝光时间超出所述预先设置的曝光时间范围时，触发所述第二确定单元；

所述第二确定单元，用于接收到所述触发单元的触发时，根据图像亮度的增益所属的预先设置图像亮度的增益范围，以及所述第二对应关系，确定环境亮度级别。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述图像亮度的增益为：

图像亮度整体增益、感光器件增益或图像亮度整体增益和感光器件增益的乘积。

Images