據(jù)捕獲階段和跟蹤階段人為 設(shè)定，經(jīng)過外場(chǎng)試驗(yàn)后，總結(jié)的數(shù)值詳見表1。
[0036] 表1
[0037]

【具體實(shí)施方式】 [0038] 二、結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為一 所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置的調(diào)光方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0039] 步驟一、調(diào)光控制裝置上電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，F(xiàn)PGA對(duì)CMOS進(jìn)行配置;CMOS進(jìn)行 圖像米集；
[0040] 步驟二、CMOS輸出數(shù)字圖像由CMOS圖像計(jì)算模塊3計(jì)算圖像灰度值，并將所述圖像 灰度值與參考值進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)向CMOS曝光與增益控制模塊2輸出反饋信號(hào)；
[0041] 步驟三、所述CMOS曝光與增益控制模塊2設(shè)定的初始狀態(tài)增益為第1檔，曝光時(shí)間 為第500檔，當(dāng)圖像數(shù)碼值小于參考值則需要增加曝光時(shí)間或增益，若圖像數(shù)碼值大于參考 值則需要減少曝光時(shí)間或增益，若圖像數(shù)碼值在參考值范圍內(nèi)，則維持當(dāng)前曝光時(shí)間和增 益狀態(tài)不變。
[0042]本實(shí)施方式中所述CMOS曝光與增益控制模塊2的控制方式為:上電后默認(rèn)初始狀 態(tài);CMOS圖像計(jì)算模塊3開始計(jì)算圖像數(shù)碼值并與參考值比較，若此時(shí)圖像數(shù)碼值小于參考 值，則首先調(diào)整曝光時(shí)間檔位按不同步長(zhǎng)增加曝光時(shí)間，在調(diào)整過程中同時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算圖像 數(shù)碼值并與參考值比較，若調(diào)整曝光時(shí)間檔位過程中圖像數(shù)碼值在參考值范圍內(nèi)，則停止 調(diào)整，保持當(dāng)前曝光時(shí)間與增益狀態(tài)。
[0043]若調(diào)整曝光時(shí)間至1檔時(shí)圖像數(shù)碼值仍小于參考值，則曝光時(shí)間設(shè)定為最大后，進(jìn) 入增益調(diào)整環(huán)節(jié)，逐步調(diào)整增益檔位從1檔最大可至243檔；當(dāng)調(diào)整到243檔后，相機(jī)達(dá)到最 大曝光時(shí)間，最大增益。
[0044]若CMOS圖像計(jì)算模塊3計(jì)算的圖像數(shù)碼值大于參考值范圍，則需要減少曝光時(shí)間 或增益;如果這個(gè)情況發(fā)生在進(jìn)入增益調(diào)整環(huán)節(jié)內(nèi)，則首先逐步降低增益，最低增益為1檔； 若增益最低情況下圖像數(shù)碼值仍大于參考值范圍，則進(jìn)入曝光調(diào)整環(huán)節(jié)，逐步減少曝光時(shí) 間，最大至600檔，此時(shí)增益恒定為1檔；當(dāng)增益為1檔，曝光時(shí)間為600檔時(shí)，相機(jī)達(dá)到最小曝 光時(shí)間，最小增益。這種方式可以加快圖像均值逼近目標(biāo)值得速度，提高相機(jī)反應(yīng)時(shí)間。
[0045] 本實(shí)施方式中所述的CMOS曝光與增益控制模塊2采用狀態(tài)機(jī)循環(huán)模式以及分檔逼 近模式一次改變曝光時(shí)間與增益。
[0046] 本實(shí)施方式中為了保證調(diào)光算法的準(zhǔn)確性，需要人為地對(duì)電子快門的控制增加一 些附加約束：
[0047] 一、參考值范圍rt
[0048] 在調(diào)光過程中，參考值UA設(shè)定為一固定值很容易引起超調(diào)震蕩，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì) 時(shí)米用設(shè)定參考值范圍rt來避免震蕩，參考值ua在(UA-rt，UA+rt)區(qū)間內(nèi)。:rt的選擇不應(yīng)太大 或大小，范圍太大對(duì)外界圖像變化感應(yīng)不敏感，太小則容易引起超調(diào)震蕩，通過實(shí)驗(yàn)得出： 按十位數(shù)據(jù)量化時(shí)，最佳參考值ua的范圍為(400，700)。
[0049] 二、調(diào)光判定保持時(shí)間Th
[0050] 對(duì)高幀頻的CCD進(jìn)行調(diào)光時(shí)要考慮到人眼和調(diào)光時(shí)間的適應(yīng)關(guān)系，如果每幀均判 定一次的話，在系統(tǒng)照射明暗變化較大的景物時(shí)，圖像很難達(dá)到穩(wěn)定。因此需要一個(gè)調(diào)整判 定時(shí)間，在系統(tǒng)中一般采用2幀到5幀時(shí)間調(diào)整一次，既保證圖像穩(wěn)定，又可以很快地參照外 部景物對(duì)CCD電子快門進(jìn)行調(diào)整。即所述圖像處理模塊每2幀到5幀時(shí)間輸出一次反饋信號(hào)。 [0051 ]結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，當(dāng)相機(jī)不包括自動(dòng)調(diào)光裝置時(shí)，輻亮度在80到130wm-2sr-l區(qū)間內(nèi)，圖像灰度值在（500，700)區(qū)間內(nèi)。當(dāng)相機(jī)采用自動(dòng)調(diào)光裝置時(shí)，輻亮度在 26.697到260.548wm-2sr-l區(qū)間內(nèi)，圖像灰度值均在(500，700)區(qū)間內(nèi)。
[0052]本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。因而，凡是包含了本發(fā)明權(quán)利要求全部技術(shù)特征的 技術(shù)方案，均在本發(fā)明意圖保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置，其特征是，所述調(diào)光控制裝置包括CMOS配置模塊 (1 )、CMOS圖像計(jì)算模塊(3)和CMOS曝光與增益控制模塊(2); 目標(biāo)圖像經(jīng)光學(xué)鏡頭成像在CMOS像面上，CMOS輸出數(shù)字圖像由CMOS圖像計(jì)算模塊(3) 計(jì)算圖像灰度值，并將所述圖像灰度值與參考值進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)向CMOS曝光與增益控制模 塊(2)輸出反饋信號(hào)，所述CMOS曝光與增益控制模塊(2)根據(jù)接的反饋信號(hào)對(duì)曝光時(shí)間和增 益進(jìn)行調(diào)整后傳送至CMOS配置模塊（1)，所述CMOS配置模塊（1)將曝光時(shí)間和增益輸入到 CMOS中，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)圖像亮度的改變。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置，其特征在于，所述CMOS圖像計(jì)算模 塊(3)計(jì)算圖像灰度值的方法為:將每幀圖像劃分為多個(gè)區(qū)域，并采用加權(quán)平均的方法計(jì)算 圖像灰度均值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置，其特征在于，CMOS圖像計(jì)算模塊 (3)將每幀圖像劃分為五個(gè)測(cè)光區(qū)，所述五個(gè)測(cè)光區(qū)包括一個(gè)主測(cè)光區(qū)和四個(gè)背景區(qū)，五個(gè) 測(cè)光區(qū)所占的圖像像元個(gè)數(shù)為:主測(cè)光區(qū)像元個(gè)數(shù)為四個(gè)背景區(qū)像元個(gè)數(shù)的兩倍。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置，其特征在于，主測(cè)光區(qū)為視場(chǎng)中心 區(qū)，四個(gè)背景區(qū)對(duì)稱分布在視場(chǎng)中心區(qū)的周圍。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置，其特征在于，在目標(biāo)捕獲階段， 主測(cè)光區(qū)域的權(quán)值系數(shù)七為0.4,四個(gè)測(cè)光區(qū)域的權(quán)值系數(shù)tr為0.12;在目標(biāo)跟蹤階段，主測(cè) 光區(qū)的權(quán)值系數(shù)ti為0.8，四個(gè)背景區(qū)的權(quán)值系數(shù)tr為0.05。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制控置，其特征在于，所述的參考值的范圍 在400~700之間。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置，其特征在于，所述CMOS曝光與增益 控制模塊(2)采用狀態(tài)機(jī)循環(huán)模式以及分檔逼近模式一次改變曝光時(shí)間與增益。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置的調(diào)光方法，其特征是，該調(diào)光方法 由以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一、調(diào)光控制裝置上電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，F(xiàn)PGA對(duì)CMOS進(jìn)行配置;CMOS進(jìn)行圖像 米集； 步驟二、CMOS輸出數(shù)字圖像由CMOS圖像計(jì)算模塊(3)計(jì)算圖像灰度值，并將所述圖像灰 度值與參考值進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)向CMOS曝光與增益控制模塊(2)輸出反饋信號(hào)； 步驟三、所述CMOS曝光與增益控制模塊(2)設(shè)定的初始狀態(tài)增益為第1檔，曝光時(shí)間為 第500檔，當(dāng)圖像數(shù)碼值小于參考值則需要增加曝光時(shí)間或增益，若圖像數(shù)碼值大于參考值 則需要減少曝光時(shí)間或增益，若圖像數(shù)碼值在參考值范圍內(nèi)，則維持當(dāng)前曝光時(shí)間和增益 狀態(tài)不變； 所述CMOS曝光與增益控制模塊(2)的控制方式為:上電后默認(rèn)初始狀態(tài);CMOS圖像計(jì)算 模塊(3)開始計(jì)算圖像數(shù)碼值并與參考值比較，若此時(shí)圖像數(shù)碼值小于參考值，則首先調(diào)整 曝光時(shí)間檔位按不同步長(zhǎng)增加曝光時(shí)間，在調(diào)整過程中同時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算圖像數(shù)碼值并與參考 值比較，若調(diào)整曝光時(shí)間檔位過程中圖像數(shù)碼值在參考值范圍內(nèi)，則停止調(diào)整，保持當(dāng)前曝 光時(shí)間與增益狀態(tài)。 若調(diào)整曝光時(shí)間至1檔時(shí)圖像數(shù)碼值仍小于參考值，則曝光時(shí)間設(shè)定為最大后，進(jìn)入增 益調(diào)整環(huán)節(jié)，逐步調(diào)整增益檔位從1檔最大可至243檔；當(dāng)調(diào)整到243檔后，相機(jī)達(dá)到最大曝 光時(shí)間，最大增益。 若CMOS圖像計(jì)算模塊(3)計(jì)算的圖像數(shù)碼值大于參考值范圍，則需要減少曝光時(shí)間或 增益;如果這個(gè)情況發(fā)生在進(jìn)入增益調(diào)整環(huán)節(jié)內(nèi)，則首先逐步降低增益，最低增益為1檔;若 增益最低情況下圖像數(shù)碼值仍大于參考值范圍，則進(jìn)入曝光調(diào)整環(huán)節(jié)，逐步減少曝光時(shí)間， 最大至600檔，此時(shí)增益恒定為1檔；當(dāng)增益為1檔，曝光時(shí)間為600檔時(shí)，相機(jī)達(dá)到最小曝光 時(shí)間，最小增益。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微光相機(jī)的調(diào)光方法，其特征在于，CMOS圖像計(jì)算模塊(3)將 每幀圖像劃分為五個(gè)測(cè)光區(qū)域，所述五個(gè)測(cè)光區(qū)域包括一個(gè)主測(cè)光區(qū)域和四個(gè)測(cè)光區(qū)域，5 個(gè)測(cè)光區(qū)所占的圖像像元個(gè)數(shù)為:主測(cè)光區(qū)像元個(gè)數(shù)為四個(gè)背景區(qū)像元個(gè)數(shù)的兩倍。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的微光相機(jī)的調(diào)光方法，其特征在于，主測(cè)光區(qū)為視場(chǎng)中心區(qū)， 四個(gè)背景區(qū)對(duì)稱分布在視場(chǎng)中心區(qū)的周圍。
【專利摘要】微光相機(jī)的調(diào)光控制裝置及調(diào)光方法，涉及微光相機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有調(diào)光裝置存在調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，可靠性差以及調(diào)光效果無法滿足人眼對(duì)圖像觀察的需要等問題，該裝置包括CMOS器件；CMOS配置模塊、CMOS曝光增益控制模塊、CMOS圖像計(jì)算模塊；CMOS器件輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入CMOS圖像計(jì)算模塊；圖像處理模塊計(jì)算每幀圖像灰度均值，并將其與參考值進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果給出反饋信號(hào)；CMOS曝光增益控制模塊根據(jù)反饋信號(hào)改變CMOS相機(jī)曝光時(shí)間和增益后將曝光時(shí)間和增益的參數(shù)輸入到CMOS配置模塊達(dá)到改變CMOS相機(jī)工作狀態(tài)的目的。本發(fā)明滿足實(shí)時(shí)快速調(diào)光的要求，響應(yīng)時(shí)間實(shí)時(shí)，同時(shí)滿足微光相機(jī)超大的動(dòng)態(tài)范圍。
【IPC分類】H04N5/235
【公開號(hào)】CN105450940
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510821644
【發(fā)明人】張宇, 王文華
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春乙天科技有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月24日