且行且思考-原创 图像处理那些事曝光篇

曝光篇

背景：cmos sensor

概念

数码相机中,曝光(Exposure)是图像传感器进行感光的过程。

在曝光过程中,CCD/CMOS收集光子并转换成电荷;曝光结束后,CCD/CMOS

通过一定的方式将电荷移出。

曝光对照片质量的影响很大,如果曝光过度,则照片过亮,失去图像细节;

如果曝光不足,则照片过暗,同样会失去图像细节。

控制曝光就是控制总的光通量,也就是曝光过程中到达CCD/CMOS表面的光子的总和。

影响曝光的因素有三个:【1】

光圈。光圈控制光线进入的通路的大小,光圈越大,则单位时间的光通量越大,

光圈越小,则单位时间的光通量越小。

曝光时间。也就是快门速度。在数码相机中,可以采用电子快门,

也可以采用传统的机械快门。快门速度和光圈大小是互补的,比如,为了加更多的光可以进来。

增益。经过双采样之后的模拟信号的放大增益。

由于在对图像信号进行放大的过程中同时也会放大噪声信号,

因此通常把放大器增益设为最小,

在光圈和快门速度达到极限的情况下再考虑调整增益在数码相机中,这些影响曝光的因素并非都是可变的,比如,很多数码相机均会采用固定光圈。

Ps1：来源：复旦大学博士论文一数码相机处理器设计及系统集成研究

如上，附一张图，说明曝光的影响

自动曝光调整原理

当光线增强时，exposure gain调整过程。

   减少gain；直到gain最小，如果仍然太亮，然后减少曝光；

当光线减弱时，exposure gain调整过程。

   增加exposure;直到exposure最大时，如果任然不够亮，那么增加gain；

以上为简易版本，有更详细量化的版本，后续将奉上。

深入

曝光算法的优化

调整目标

（基础）画面接受光亮度处于平均值

画面光的亮度分布满足亮度直方图

exposure调整的步长

Banding 的产生（接受光的能量不守恒）

最大exposure与banding

加减调整步长与除法一步到位的比较（待解释）

各自边界值的影响

Max exposure ,min gain

Max gain, min exposure.

其他

cis的感光特性与exposure

阈值的影响待解释（:窄threshlod进，宽threshold出）

对图像效果的影响gain值与噪声（SNR）

调整步长：固定与变化

imatest中如何量度曝光的？

自动曝光的基础是人工曝光。