基于图像分析的3a控制算法综述

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1、第9卷第4期南京工程学院学报(自然科学版)Vo1．9，No．42011年12月JournalofNanjingInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)Dec．，20l1文章编号：1672—2558(2011)04—0005一l0基于图像分析的3A控制算法综述林忠(1．南京工程学院计算机工程学院，江苏南京2ll167；2．先进数控段术江苏省高校重点建设实验室，江苏南京2l0013)摘要：3A控制是摄像器材中的三项自动控制功能．随着计算机处理能力的提升和计算机视觉技术的

2、发展，基于图像分析的3A控制方法越来越多地应用于摄像器材中．详细介绍基于图像分析的3A控制的各种方法，分析各种方法的特点，并对未来的研究提出一些建议．关键词：自动曝光；自动聚焦；自动白平衡中图分类号：TP391Reviewof3AControlAlgorithmBasedonImageAnalysis．LINZhong'(1．NanjingInstituteofTechnologyComputerEngineeringDepartment，Nanjing211167，China；2．JiangsuAdvanced

3、NumericalControlTechnologyKeyLaboratory，Nanjing210013，China)Abstract：3Acontrolsarethreeautomaticcontrolfunctionsincamer~．Withtheupgradingofcomputerprocessingpowerandcomputervisiontechnology，image·based3Acontrolsareincreasinglyusedincameraequipments．Thispapere

4、laboratesvariousmethodsof3AcontrolmethodbasedOilimageanalysisandstudiestheirfeatures．Suggestionsonfutureresearcharepresented．Keywords：autoexposure；autofocus；autowhite—balance3A控制指自动曝光控制(AE)、自动聚焦控制(AF)、自动白平衡控制(AWB)．自动曝光控制能够自动调节图像的明暗度，自动聚焦控制能够自动调节图像的焦距，自动白平衡能够使

5、得图像成像在经典光源下．基本的3A控制是大部分摄像器材所必须的功能，优秀的3A控制算法对于摄像器材的成像质量有着非常显著的提升作用．目前该领域的研究还在不断深入中，新的相关的专利技术也不断出现，仅在谷歌学术搜索中搜索2010--2011年标题中包含“whitebalance”的美国专利就有46条结果出现．1自动曝光影响图像亮度的因素有：场景的照度、摄像机的光圈大小、曝光时间和增益．在场景照度确定的情况下，可以调节后三个参数来改变图像的亮度．这三个参数的调节具有光圈调节较慢，曝光时间的最大值受帧率限制影响，增加增益

6、值会放大噪声等特点．图像的亮度一般用YUV中的Y分量表示，其包含了93％的能量，在需要简化计算复杂度的场合，也收稿日期：2011—06—17；修回日期：2011—08—05基金项目：先进数控技术江苏省高校重点建设实验室青年开放基金项目(KXJ07120)作者简介：林忠，硕士，讲师，研究方向为图像处理、模式识别、计算机仿真．E-mail：linz@njit．edu．ca万方数据6南京工程学院学报(自然科学版)可以j}jG通道的值来代表像素的亮度¨j．自动曝光算法可以分为基本的自动曝光算法和先进的自动曝光算法两类¨．

7、基本的自动曝光算法仪适用简单的亮度分析，比如全局平均，适用于较为简单的普通光照条件；先进的自动曝光算法采用复杂的亮度分析技术，力图对拍摄主体正确曝光，使其适用于更多复杂的光照条件(比如背光或者强正面光)．1．1基本的自动曝光算法1．1．1逐次逼近法通过比较目标亮度和当前图像的平均亮度来逐步调节曝光时间、光圈或者增益，使得调节后图像的平均亮度逐渐接近目标亮度．文献[2]即是一种逐次逼近的方法．图1是该方法的流程，每一次迭代后，输出新的曝光校正参数，等到下一幅图像进行下一次迭代．图2是曝光时间调节步长与亮度差的函数．

8、1／41／81／161／321，648163264l28256△图l文献[2]的自动曝光流程图2曝光时间调节步长与亮度差的函数文献[3]采用下式得到电子快门需要调整的步长AE=(1／E)log2(ry／ra)(1)式中：E为调整曝光时间的最小单位；Ty表示图像的目标亮度；yav表示图像的平均亮度．1．1．2直接设置法首先建立一个曝光函数模型．前述已经知道图像的平均亮度由场