專利名稱：一種確定環(huán)境亮度的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定環(huán)境亮度的方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，攝像頭已經(jīng)在很多的多媒體設(shè)備中得到普及，這些 設(shè)備經(jīng)常工作在不同的環(huán)境中，根據(jù)攝像頭信息得到周圍環(huán)境的亮度信息有時 非常有用，比如根據(jù)環(huán)境亮度變化，改變顯示設(shè)備(例如筆記本、臺式機(jī)和手 機(jī)的顯示終端等)的顯示亮度，從而在節(jié)省電能的同時，又保護(hù)了人們的視力。 另外，某些特殊領(lǐng)域也需要環(huán)境亮度，比如某些自動門鈴或者報警裝置需要測 定環(huán)境亮度的突變。現(xiàn)有技術(shù)中， 一般通過專門的測光傳感器(如照度計等)測量環(huán)境光亮度。 這種方法測量的精度高，但是需要獨(dú)立的設(shè)備，在很多場合使用不方便?，F(xiàn)有技術(shù)中，還可以采用光敏電阻來測定環(huán)境亮度，但是，采用光敏電阻來測定環(huán)境亮度的技術(shù)方案，由于需要增加一個或多個光^:電阻，從而增加了 成本，同時也增加了裝置的復(fù)雜度。攝像頭已經(jīng)在很多的多媒體移動設(shè)備中得到普及，根據(jù)攝像頭拍攝圖片時 的信息，估算環(huán)境亮度是一個不錯的選擇?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過攝像頭估算環(huán)境 亮度的方法只是根據(jù)曝光時間簡單地將環(huán)境亮度粗略的分為幾個等級，沒有考 慮圖像采集設(shè)備對圖像亮度的影響，并且，對環(huán)境亮度的分級也過于簡單，所 以這種方法的精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種確定環(huán)境亮度的方法及裝置，用以提供一種精度 高、實(shí)現(xiàn)簡單、所需成本低的確定環(huán)境亮度的技術(shù)方案。 本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括獲取成像設(shè)備的感光器件所成圖像的平均亮度；根據(jù)所述圖像平均亮度與環(huán)境亮度的比例關(guān)系，確定環(huán)境亮度。本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置包括圖像平均亮度單元，用于獲取成像設(shè)備的感光器件所成圖像的平均亮度； 確定單元，根據(jù)所述圖像平均亮度與環(huán)境亮度的比例關(guān)系，確定環(huán)境亮度。
本發(fā)明實(shí)施例，獲取成像設(shè)備的感光器件所成圖像的平均亮度；根據(jù)所述 圖像平均亮度與環(huán)境亮度的比例關(guān)系，確定環(huán)境亮度。圖像平均亮度更能反映 周圍環(huán)境亮度的細(xì)微變化，因此，本發(fā)明實(shí)施例通過圖像平均亮度確定的環(huán)境 亮度精度高，并且，實(shí)現(xiàn)簡單，所需成本低。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法流程示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法流程示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法流程示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的方法流程示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種確定環(huán)境亮度的方法及裝置。本發(fā)明實(shí)施例， 考慮到成像設(shè)備在成像過程中對最終輸出圖像亮度有影響的圖像信號處理模 塊(ISP, Image signal processing)中的各個環(huán)節(jié)，通過感光器件(sensor)的 靶面照度，估算出比較精確的環(huán)境亮度信息，并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù) 方案實(shí)現(xiàn)簡單、成本低。
本發(fā)明實(shí)施例中提到的成像設(shè)備，包括攝像頭、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)以及其 他所有支持自動曝光方式的成像設(shè)備。本發(fā)明實(shí)施例無需增加額外硬件便能夠 根據(jù)成像設(shè)備的曝光參數(shù)測定環(huán)境亮度。一般而言，成像設(shè)備為了適應(yīng)環(huán)境亮度在各種不同的環(huán)境條件下均可以顯 示人眼可接受的圖像，均會包含一個自動曝光模塊。該模塊會根據(jù)環(huán)境亮度的 不同，調(diào)整感光器件的曝光時間，從而在較暗的環(huán)境條件下和較亮的環(huán)境條件 下都可以得到圖像亮度和對比度都在人眼接受范圍的圖像。即當(dāng)環(huán)境較亮?xí)r， 曝光時間就設(shè)得短些，這樣，感光器件接收到的光能就少些；而在環(huán)境較暗時， 曝光時間就設(shè)得長些，這樣，感光器件接收到的光能就多些。從而不會在環(huán)境 亮?xí)r得到的圖像過亮，也不會在圖像較暗時得到的圖像過暗。環(huán)境亮度用來代表環(huán)境的明暗程度。環(huán)境亮度通過光通量表示，光通量為 光源在單位時間內(nèi)向周圍空間輻射并引起視覺的能量，用符號cp表示，單位為流明(lm)。照度是用來表示被照面(點(diǎn))上的光的強(qiáng)弱。投射到被照面上的 光通量與被照面的面積之比稱為該面的照度，用符號E表示，E=(p/S,其中(p 為被照面上接收的光通量。成像設(shè)備中的感光器件的感光過程是電荷累加積分的過程，它的輸出結(jié)果 等于在曝光時間內(nèi)，入射到感光器件靶面上的電荷總和。感光器件.的輸出結(jié)果 和入射到靶面上的光通量成正比，也和感光器件的靶面照度成正比。因此，本 發(fā)明實(shí)施例中，近似認(rèn)為環(huán)境光是均勻分布的，通過感光器件的靶面照度來近 似表示光通量，從而確定環(huán)境的平均亮度。本發(fā)明實(shí)施例中，設(shè)置感光器件的靶面照度為L(單位為lux)，感光器件的 面積為Ssensor，感光器件的曝光時間(感光器件的感光時間)為ET,感光器件輸出的圖像平均亮度為Ysmean,則Ysmean=L*Ssensor。此外，為了增加感光器件 支持的環(huán)境亮度范圍，還會在感光器件得到的圖像平均亮度上乘一個增益，假 設(shè)該感光器件增益為，則y丄=丄*《 * w * &，。 下面介紹一下本發(fā)明的具體實(shí)施例。參見圖1,本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括sioi、獲取感光器件的面積5;，和感光器件輸出的圖像平均亮度r丄,并 且，讀取感光器件的曝光時間sr和感光器件增益^,。其中，感光器件輸出的圖像平均亮度，可以通過讀取相應(yīng)寄存器得到。當(dāng) 然，在得到圖像數(shù)據(jù)的情況下，對圖像中所有像素亮度求平均也可以得到感光 器件輸出圖像平均亮度。S102、通過所述感光器件的面積61，。,、感光器件輸出的圖像平均亮度K^、所述感光器件的曝光時間fr以及感光器件增益s,,計算感光器件的靶面照度L,從而確定環(huán)境亮度。根據(jù)公式<formula>formula see original document page 7</formula>才艮據(jù)公式(1)可以計算得到感光器件的靶面照度L，從而確定環(huán)境亮度。 在公式(l)中，需要已知感光器件的面積，而測定感光器件面積需要額外的 工作。為了節(jié)省測定感光器件面積的工作量，考慮到一般設(shè)備的成像單元是固 定的，即感光器件面積是固定不變的。所以設(shè)定參數(shù)L，，并且丄'=丄*&_,當(dāng)感光器件固定時，其面積便為一常數(shù)。對固定的成像設(shè)備，z'與環(huán)境亮度成正 比，可以采用z'作為環(huán)境亮度的度量。參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括5201、 獲取感光器件輸出的圖像平均亮度I^，，讀取曝光時間j5T和感光 器件增益& 。5202、 根據(jù)所述感光器件輸出的圖像平均亮度i;:、所述感光器件的曝光 時間sr和感光器件增益s，，計算感光器件的靶面照度L,從而確定環(huán)境亮度?？梢愿鶕?jù)公式<formula>formula see original document page 8</formula>(2) 確定環(huán)境亮度。在實(shí)際應(yīng)用中，成像設(shè)備中除了感光器件外，還會包含圖像信號處理模塊 (ISP), ISP會對圖像亮度、圖像對比度、色彩等進(jìn)行處理和調(diào)整，從而影響 最終得到的圖像平均亮度。因此，本發(fā)明實(shí)施例，考慮了 ISP對圖像平均亮度 的影響，以使確定的環(huán)境亮度更加準(zhǔn)確。ISP中會對圖像平均亮度產(chǎn)生較大影響的模塊包含圖像亮度整體增益 (Global Gain)模塊，和亮度分量的伽馬矯正(Y伽馬矯正，即YGamma)模塊 等，其他如R、 G、 B Gamma,和自動白平衡(AWB, Automatic White Balance) 等模塊對平均亮度的影響較小，為了減少運(yùn)算復(fù)雜度，本發(fā)明實(shí)施例中僅考慮 圖像亮度整體增益和Y伽馬矯正對圖像平均亮度的影響。圖像亮度整體增益是為了進(jìn)一步擴(kuò)展支持的亮度范圍而對成像設(shè)備輸出 的圖像平均亮度整體乘以一個倍數(shù)，而Y伽馬矯正是為了補(bǔ)償人眼對于亮度的 響應(yīng)曲線， 一般是采用一個函數(shù)f(x)對圖像平均亮度進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)圖像亮度整體增益為G,， Y伽馬矯正的矯正函數(shù)為f(x),已知感光器件輸出圖像平均亮度為"咖，經(jīng)ISP處理后的圖像平均亮度為7丄"，則有K咖=* ^狐)， 可以推出<formula>formula see original document page 8</formula>(3)函數(shù)r 'u)為y伽馬變換f(x)的反變換。參見圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括5301、 獲取感光器件的面積&,和ISP輸出的圖像平均亮度"^，讀取感 光器件的曝光時間^T和感光器件增益&，， ISP的圖像亮度整體增益《^，以 及Y伽馬變換的反變換函數(shù)/-1(,)。5302、 根據(jù)所述感光器件的面積&_、 ISP輸出的圖像平均亮度r二、所
述感光器件的曝光時間五r和所述感光器件的增益i"，，以及ISP的圖像亮度整 體增益G，和Y伽馬變換的反變換f i(力，確定環(huán)境亮度。根據(jù)公式(1 )和(3 )可以推出<formula>formula see original document page 9</formula> ( 4 )
根據(jù)公式(4)可以計算出感光器件的靶面照度L,從而確定環(huán)境亮度。 其中，所述ISP輸出的圖像平均亮度r丄,是在ISP相關(guān)處理中計算得到 的，所以可以讀取相應(yīng)寄存器得到r丄,的值。當(dāng)然，在得到圖像數(shù)據(jù)的情況下， 對圖像中所有像素亮度求平均也可以得到isp輸出的圖像平均亮度r丄,。在感光器件面積&，為一常數(shù)，固定不變時，通過公式(2)和公式(3) 可以推出<formula>formula see original document page 9</formula> (5)<formula>formula see original document page 9</formula>—(6)其中，4p為固定常數(shù)，ET一Step為曝光時間調(diào)整級數(shù)。對于室內(nèi)模式下，為了防止出現(xiàn)flicker現(xiàn)象(即圖像中出現(xiàn)條帶)，^卿一般取為供電電壓能量周 期的整數(shù)倍，對于我國50Hz供電系統(tǒng)而言為1/100秒，而對于其他采用60Hz的供電系統(tǒng)而言為1/120秒。而室外模式下，為了增加亮度調(diào)整范圍，^"一般 取為供電電壓能量周期1/N倍，N為正整數(shù)。對于50Hz供電系統(tǒng)而言為1/100N 秒，對于60Hz供電系統(tǒng)而言為1/120N秒。從成像設(shè)備的寄存器中可以讀取ET_Step,并獲取7卿，從而根據(jù)公式(6)計算得到ET的值。當(dāng)應(yīng)用場景限定，即為室外模式，或者50Hz的室內(nèi)模式，或者60Hz的 室外模式三種情況中的一種時，此時7^固定不變，可以近似采用曝光時間調(diào)
整級數(shù)ET—Step來作為曝光時間ET的度量。根據(jù)公式(6),并分別根據(jù)公式(1)、 (2)、 (4)、 (5)可得L正比于&麗^n^5一 關(guān)系式(i)L正比于^a鵬^ - ^妳^(qū) ^'" . 關(guān)系式(2 )丄'正比于^-關(guān)系式(3)廣1 f yW、 /廣J W me朋,,"，》丄'正比于^n,5一 關(guān)系式(4)所以，較佳地，本發(fā)明實(shí)施例可以根據(jù)關(guān)系式(1 )、 (2)、 (3)或(4)計 算L或Z'，從而確定環(huán)境亮度。參見圖4,本發(fā)明實(shí)施例提供的方法可以概括為包括以下步驟5401、 獲取成像設(shè)備的感光器件所成圖像的平均亮度。5402、 根據(jù)環(huán)境亮度與所述圖像平均亮度的比例關(guān)系，確定環(huán)境亮度。 下面介紹一下本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置。參見圖5,本發(fā)明實(shí)施例提供的確定環(huán)境亮度的裝置，包括圖像平均亮 度單元501、參數(shù)單元502和確定單元503。所述圖像平均亮度單元501，用于得到感光器件輸出的圖像平均亮度，或 者經(jīng)過ISP處理后輸出的圖像平均亮度。所迷參數(shù)單元502,用于讀取曝光時間和感光器件增益，以及ISP中的圖 像亮度整體增益調(diào)整和亮度分量的伽馬矯正函數(shù)等參數(shù)。所述確定單元503，用于根據(jù)環(huán)境亮度與圖像平均亮度成正比，并且，與 所述曝光時間和感光器件增益，以及圖像亮度整體增益調(diào)整和亮度分量的伽馬 矯正函數(shù)成反比的關(guān)系，確定環(huán)境亮度。當(dāng)感光器件的面積不是固定不變時，所述參數(shù)單元502,進(jìn)一步用于得到 所述感光器件的面積。則所述確定單元503，進(jìn)一步根據(jù)所述環(huán)境亮度與所述 感光器件的面積成反比的關(guān)系，確定所述環(huán)境亮度。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例，仔細(xì)分析了成像設(shè)備從感光器件感光到ISP最 終輸出圖像中對圖像亮度均值有影響的各個環(huán)節(jié)。根據(jù)這些環(huán)節(jié)的各個參數(shù)， 精確計算出感光器件反映周圍環(huán)境亮度的細(xì)微變化的靶面照度，從而確定環(huán)境亮度。因此，通過本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案確定的環(huán)境亮度更加準(zhǔn)確，并 且，易于實(shí)現(xiàn)，成本低。明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種確定環(huán)境亮度的方法，其特征在于，該方法包括獲取成像設(shè)備的感光器件所成圖像的平均亮度；根據(jù)所述圖像平均亮度與環(huán)境亮度的比例關(guān)系，確定環(huán)境亮度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步通過所述感光器件 的曝光時間和所述感光器件的增益確定所述環(huán)境亮度；所述環(huán)境亮度與所述圖像平均亮度成正比，與所述曝光時間和感光器件的 增益成反比。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步通過所述感光器件 的面積確定所述環(huán)境亮度；所述環(huán)境亮度與所述感光器件的面積成反比。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述圖像平均亮度， 為除以圖像亮度整體增益后的圖像平均亮度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述圖像平均亮度，進(jìn)一 步為經(jīng)過亮度分量的伽馬反變換矯正后的圖像平均亮度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述曝光時間的值為曝光 時間調(diào)整級數(shù)的值。
7、 一種確定環(huán)境亮度的裝置，其特征在于，該裝置包括 圖像平均亮度單元，用于獲取成像設(shè)備的感光器件所成圖像的平均亮度； 確定單元，根據(jù)所述圖像平均亮度與環(huán)境亮度的比例關(guān)系，確定環(huán)境亮度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括 參數(shù)單元，用于得到所述感光器件的曝光時間和所述感光器件的增益； 所述確定單元，根據(jù)環(huán)境亮度與所述圖像平均亮度成正比，并且，與所述曝光時間和增益成反比的關(guān)系，確定所述環(huán)境亮度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述參數(shù)單元，進(jìn)一步用 于得到所述感光器件的面積； 所述確定單元，進(jìn)一步根據(jù)所述環(huán)境亮度與所述感光器件的面積成反比的 關(guān)系，確定所述環(huán)境亮度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述圖像平均亮度為 除以圖像亮度整體增益后的圖像平均亮度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述圖像平均亮度，進(jìn) 一步為通過亮度分量的伽馬反變換矯正后的圖像平均亮度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述曝光時間的值為曝光 時間調(diào)整級數(shù)的值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定環(huán)境亮度的方法及裝置，用以提供一種準(zhǔn)確度高、易于實(shí)現(xiàn)，并且成本低的確定環(huán)境亮度的技術(shù)方案。本發(fā)明方法包括獲取成像設(shè)備的感光器件所成圖像的平均亮度；根據(jù)所述圖像平均亮度與環(huán)境亮度的比例關(guān)系，確定環(huán)境亮度。本發(fā)明用于更加準(zhǔn)確地確定環(huán)境亮度。
文檔編號G09G5/10GK101126661SQ20071012205
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者孫余順, 浩 王 申請人:北京中星微電子有限公司