自动曝光算法学习

一、概述

         在一个完整的成像系统中，所得图像的亮度由四个方面因素所决定：环境光照强度、相机的光圈大小、曝光时间、信号增益。从这四个因素可以看出，首先环境光照强度是由外界环境光照所决定的，达不到人为任意控制；因此想要调整图像亮度至合适的程度，需要考虑对光圈大小、曝光时间、信号增益这三个因素进行控制。

        利用调整光圈大小进行图像整体亮度的调整，主要是依据外在环境光照强度，以求达到进光量能够维持在一个合适的范围内。但是通过调整光圈大小进行曝光实现的产品成本相对较高，目前的摄像头所常采用的技术是通过调整曝光时间和信号增益来完成摄像机的自动曝光。在每帧图像自动曝光进行处理前首要判断的是该帧图像是否需要进行亮度调整，即自动曝光的处理准则；当确定该帧图像需要进行自动曝光后，根据当前图像亮度信息与目标亮度差，通过某一确定的曝光控制算法对相关参数进行调节，使得下一帧图像的亮度逐渐趋近并最终达到目标亮度水平，这个过程就是曝光的调节，也就是自动曝光算法中最的核心的部分。

        总结而言，自动曝光技术主要可以归结为两步：第一，场景的亮度估计；第二，确定调整增益，调节曝光时间。目前的自动曝光算法由于使用场景不同，以及数字摄像机所使用的的传感器和镜头差异，关于信号增益、光圈、曝光时间的调节的最佳设置并没有找到一个普遍适用的方法。

二、亮度估计

1、场景测光

        目前场景测光主要有两种方式：一是外部测光模式；二是内部测光模式。

        外测光模式的测光器件的光路与相机光学系统中镜头的主光轴是各自独立的，一般安装在相机镜头的正上方或侧旁并与主光轴平行。该模式优点在于系统结构简单并易实现，测量灵敏度较高；但其缺点是