車載相機的自動曝光方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，提供一種車載相機的自動曝光方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生活水平的提高和人們生活節(jié)奏的加快，車輛越來越普及，交通運輸?shù)膲毫?也因此空前增大，汽車的主動安全的問題逐漸成為人們關(guān)注的焦點。
[0003] 無人車的提出就是基于運一需求而來的，無人車集自動控制、體系結(jié)構(gòu)、人工智 能、視覺計算等眾多技術(shù)于一體，是計算機科學(xué)、模式識別和智能控制技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn) 物，也是衡量一個國家科研實力和工業(yè)水平的一個重要標(biāo)志，在國防和國民經(jīng)濟領(lǐng)域具有 廣闊的應(yīng)用前景。
[0004] 無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛 到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能汽車。車載數(shù)字相機作為車輛道路環(huán)境感知系統(tǒng)的主要傳感設(shè)備，受 到了廣泛的重視。
[0005] 而自動曝光技術(shù)是車載數(shù)字相機中的一個重點技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的自動曝光方法 是W人眼視覺作為評判標(biāo)準(zhǔn)，車載環(huán)境下的自動曝光是使機器能夠自動識別目標(biāo)物，如識 別交通標(biāo)志、紅綠燈、車道線等目標(biāo)物才是自動曝光的目的。
[0006] 數(shù)字相機的自動曝光方法一般有硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)兩種辦法。在數(shù)字相機出現(xiàn) 的早期多采用硬件控制的方法，它具有控制速度快、效果佳等優(yōu)點，但存在硬件設(shè)備成本高 昂的缺點。隨著生產(chǎn)技術(shù)的革新W及軟件曝光算法的成熟，采用軟件控制的方法能得到同 樣的控制效果，并且成本低廉有效地控制曝光主要有巧巾方法：1調(diào)整光圈，2控制電子快口， 3調(diào)整放大增益。在無人駕駛車的環(huán)境感知中，后兩種方法應(yīng)用更為廣泛。
[0007] 目前，數(shù)字相機的自動曝光控制的軟件方法主要有=種：
[000引1基于圖像亮度均值的自動曝光方法。
[0009] 2基于圖像亮度直方圖的自動曝光方法。
[0010] 3基于圖像內(nèi)容的自動爆光方法。
[0011] 運巧巾方法各有其優(yōu)缺點，但是由于車載環(huán)境的特殊環(huán)境，外界環(huán)境易變的高動態(tài) 環(huán)境下，如存在逆光，道路環(huán)境復(fù)雜，路面積水等情況都不能很好滿足程序要求?；谶\些 原因，車載平臺的自動曝光方法要求有很高的適應(yīng)性，高效性，強實時性和穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 不同于照相機和其他監(jiān)控攝像頭的曝光方法，本發(fā)明的目的是從基于車載運一平 臺出發(fā)，主要考慮汽車所處的環(huán)境，車況復(fù)雜多變，在不同的地段都要求準(zhǔn)確的識別目標(biāo) 物，使獲取的圖片數(shù)據(jù)都能夠較好的識別目標(biāo)物如車道線、交通標(biāo)志、紅綠燈等;而整個系 統(tǒng)的復(fù)雜性，分配的內(nèi)存和處理時間不能過大;在高速行駛過程中，怎么快速的識別目標(biāo) 物，曝光程序又是整個圖像識別的基石，怎樣保證全程的穩(wěn)定性是重中之重。
[0013] 本發(fā)明技術(shù)方案提供一種車載相機的自動曝光方法，包括W下步驟：
[0014] 步驟I，初始化，包括配置初始曝光時間、曝光時間調(diào)節(jié)范圍、標(biāo)準(zhǔn)灰度闊值范圍 Gt、符合PID調(diào)節(jié)的跳變范圍Gp和灰度跳變防抖動范圍Ge;
[0015] 步驟2,設(shè)置感興趣區(qū)域，對每帖圖像都將只針對感興趣區(qū)域進(jìn)行處理；
[0016] 步驟3,啟動相機，第一帖的曝光時間采用步驟1配置的初始曝光時間，在拍攝第一 帖后針對感興趣區(qū)域獲取第一帖圖像灰度均值，根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)灰度闊值范圍Gt,進(jìn)行W 灰度闊值為標(biāo)準(zhǔn)的快速調(diào)節(jié)，根據(jù)調(diào)節(jié)結(jié)果設(shè)置第二帖的曝光時間，進(jìn)入步驟9;
[0017] 步驟4,將當(dāng)前帖的圖像灰度均值與前一帖的圖像灰度均值進(jìn)行比較，若兩帖灰度 均值差值A(chǔ) G變化沒有超過步驟1設(shè)定的灰度抖動跳變范圍Ge則保留采用當(dāng)前帖的時間曝 光值作為下一帖的時間曝光預(yù)估值，進(jìn)入步驟9,否則進(jìn)入步驟5;
[0018] 步驟5,如果從當(dāng)前帖圖像檢測到交通標(biāo)志則進(jìn)行基于圖像賭的曝光調(diào)節(jié)，獲取下 一帖的時間曝光預(yù)估值，進(jìn)入步驟9，否則進(jìn)入步驟6;
[0019] 步驟6,如果當(dāng)前帖的圖像灰度均值在步驟1預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)灰度闊值范圍Gt內(nèi)，則直接 采用當(dāng)前帖的時間曝光值作為下一帖的時間曝光預(yù)估值，進(jìn)入步驟9,否則進(jìn)入步驟7;
[0020] 步驟7,根據(jù)步驟4所得當(dāng)前帖的圖像灰度均值與前一帖的圖像灰度均值的差值A(chǔ) G進(jìn)一步判斷，如果在步驟1預(yù)設(shè)的跳變范圍Gp內(nèi)，則進(jìn)行根據(jù)灰度和曝光值比例的PID調(diào) 節(jié)，獲取下一帖的時間曝光預(yù)估值，進(jìn)入步驟9，否則進(jìn)行步驟8;
[0021] 步驟8,進(jìn)行利用CMOS傳感器特性進(jìn)行快速查表的曝光方法，獲取下一帖的時間曝 光預(yù)估值，進(jìn)入步驟9;
[0022] 步驟9,對當(dāng)前所得下一帖的時間曝光預(yù)估值根據(jù)步驟1中的曝光時間調(diào)節(jié)范圍進(jìn) 行控制，如果下一帖的時間曝光預(yù)估值大于曝光時間調(diào)節(jié)范圍的最大值，則取最大值為最 終確定的下一帖的時間曝光值，如果小于曝光時間調(diào)節(jié)范圍的最小值，貝取最小值為最終 確定的下一帖的時間曝光值，如果在曝光時間調(diào)節(jié)范圍內(nèi)則直接設(shè)置下一帖的時間曝光預(yù) 估值為最終的確定的下一帖的時間曝光值;根據(jù)最終確定的時間曝光值控制相機拍攝得 到下一帖后，返回步驟4,將下一帖作為新的當(dāng)前帖進(jìn)行循環(huán)。
[0023] 而且，步驟2中設(shè)置感興趣區(qū)域時，去除相機鏡頭內(nèi)下方無用的汽車機箱蓋區(qū)域， 頂部天空區(qū)域W及兩側(cè)邊緣。
[0024] 本發(fā)明提供一種車載相機的自動曝光系統(tǒng)，其特征在于，包括W下模塊：
[0025] 初始化模塊，用于配置初始曝光時間、曝光時間調(diào)節(jié)范圍、標(biāo)準(zhǔn)灰度闊值范圍Gt、 符合PID調(diào)節(jié)的跳變范圍Gp和灰度跳變防抖動范圍Ge;
[0026] 區(qū)域劃分模塊，用于設(shè)置感興趣區(qū)域，對每帖圖像都將只針對感興趣區(qū)域進(jìn)行處 理；
[0027] 初始啟動模塊，用于啟動相機，第一帖的曝光時間采用初始化模塊配置的初始曝 光時間，在拍攝第一帖后針對感興趣區(qū)域獲取第一帖圖像灰度均值，根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)灰度 闊值范圍Gt,進(jìn)行W灰度闊值為標(biāo)準(zhǔn)的快速調(diào)節(jié)，根據(jù)調(diào)節(jié)結(jié)果設(shè)置第二帖的曝光時間，命 令控制模塊工作；
[0028] 防抖動調(diào)節(jié)模塊，用于將當(dāng)前帖的圖像灰度均值與前一帖的圖像灰度均值進(jìn)行比 較，若兩帖灰度均值差值A(chǔ) G變化沒有超過初始化模塊設(shè)定的灰度抖動跳變范圍Ge則保留 采用當(dāng)前帖的時間曝光值作為下一帖的時間曝光預(yù)估值，命令控制模塊工作，否則命令圖 像賭調(diào)節(jié)模塊工作；
[0029] 圖像賭調(diào)節(jié)模塊，用于如果從當(dāng)前帖圖像檢測到交通標(biāo)志則進(jìn)行基于圖像賭的曝 光調(diào)節(jié)，獲取下一帖的時間曝光預(yù)估值，命令控制模塊工作，否則命令標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊工作；
[0030] 標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊，用于如果當(dāng)前帖的圖像灰度均值在初始化模塊預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)灰度闊值 范圍Gt內(nèi)，則直接采用當(dāng)前帖的時間曝光值作為下一帖的時間曝光預(yù)估值，命令控制模塊 工作，否則命令PID控制調(diào)節(jié)模塊工作；
[0031] PID控制調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)防抖動調(diào)節(jié)模塊所得當(dāng)前帖的圖像灰度均值與前一 帖的圖像灰度均值的差值A(chǔ)G進(jìn)一步判斷，如果在初始化模塊預(yù)設(shè)的跳變范圍Gp內(nèi)，則進(jìn)行 根據(jù)灰度和曝光值比例的PID調(diào)節(jié)，獲取下一帖的時間曝光預(yù)估值，命令控制模塊工作，否 則命令CMOS傳感器調(diào)節(jié)模塊工作；
[0032] CMOS傳感器調(diào)節(jié)模塊，用于進(jìn)行利用CMOS傳感器特性進(jìn)行快速查表的曝光方法， 獲取下一帖的時間曝光預(yù)估值，命令控制模塊工作；
[0033] 控制模塊，用于對當(dāng)前所得下一帖的時間曝光預(yù)估值根據(jù)初始化模塊中的曝光時 間調(diào)節(jié)范圍進(jìn)行控制，如果下一帖的時間曝光預(yù)估值大于曝光時間調(diào)節(jié)范圍的最大值，貝U 取最大值為最終確定的下一帖的時間曝光值，如果小于曝光時間調(diào)節(jié)范圍的最小值，卯J取 最小值為最終確定的下一帖的時間曝光值，如果在曝光時間調(diào)節(jié)范圍內(nèi)則直接設(shè)置下一 帖的時間曝光預(yù)估值為最終的確定的下一帖的時間曝光值;根據(jù)最終確定的時間曝光值控 制相機拍攝得到下一帖后，返回命令防抖動調(diào)節(jié)模塊工作，將下一帖作為新的當(dāng)前帖進(jìn)行 循環(huán)。
[0034] 而且，區(qū)域劃分模塊中設(shè)置感興趣區(qū)域時，去除相機鏡頭內(nèi)下方無用的汽車機箱 蓋區(qū)域，頂部天空區(qū)域W及兩側(cè)邊緣。
[0035] 本發(fā)明綜合需要考慮的各種情況，為了解決全圖掃描耗時過慢，部分區(qū)域可W通 過劃分區(qū)域去掉從而節(jié)省掃描時間，采用劃分區(qū)域結(jié)合交通標(biāo)志檢測模塊進(jìn)行分區(qū)域曝 光，快速性是車載平臺要求之一，所W在初始調(diào)節(jié)的時候采用結(jié)合CMOS傳感器的感光特性 來進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，同時采取一個灰度闊值范