高清摄像机自动白平衡和自动曝光算法研究及实现

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1、高清摄像机自动白平衡和自动曝光算法研究及实现作者姓名孟梦导师姓名、职称王养利教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1201120286分类TN82号TN91密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高清摄像机自动白平衡和自动曝光算法研究及实现作者姓名：孟梦一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：王养利教授提交日期：2014年12月StudyandImplementationofAutomaticWhiteBalanceandE

2、xposureAlgorithmsinHDCameraAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByMengMengSupervisor:Prof.WangYangliDec.2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

3、果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全

4、部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要数字摄像机由于其操作的简易性以及即拍即看的便捷性深受广大消费者喜爱。如果说数字摄像机中的预处理是高质量图像的保障，那么摄像机中的三种预处理自动化系统：自动白平衡、自动曝光、自动对焦，则是拍摄简易化的幕后功臣，且对最终的图像质量有着极其重大的影响。本论文针对数字摄像机预处理中的两种自动化功能——自动白平衡以及自动曝光——进行探讨和研究。

5、在自动白平衡方面，详细阐述了数字相机自动白平衡算法的基本原理，对当前各种算法，如灰度世界算法、完美反射算法以及综合算法等进行详细研究，并对各种算法的性能进行评估分析，指出了现有一些算法的不足之处；结合实验室硬件架构设计实现方案，提出了一种基于软件/硬件协同工作的实现机制，可在较小的资源占用情况下达到较好的自动白平衡效果。其中，硬件部分负责对于实时图像原始数据的统计，采用VerilogHDL语言描述，软件部分负责DSP中的方程计算，采用C语言进行编程；最终达到自动白平衡的效果，并针对不同场景对自动白平衡效果进行评估。在自动曝光方面，对已有的几种自动曝

6、光算法进行深入研究，主要包括：平均亮度法、权重均值算法、基于亮度直方图的自动曝光算法、基于图像熵的自动曝光算法等；针对现有的基于图像熵的自动曝光算法在最佳曝光时间判断、曝光时间增量设定、峰值区域查找三个方面的不足之处，本论文提出一种改进的基于图像熵的自动曝光算法；对不同场景下不同算法的曝光过程进行实验来评估曝光效果，证明了改进后的算法曝光效果更加理想且适用于不同场景，通过和原有的基于图像熵的自动曝光算法的实验对比，发现改进算法的曝光过程更加快速准确；最终证明所提出的改进的基于图像熵的算法是一种有效且合理的自动曝光算法。关键词：摄像机，自动白平衡，自

7、动曝光论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTRecently,digitalcameraisbecomingmoreandmorepopular,duetoitssimpleoperationandtheconvenienceofgettingpicturesoncephotographed.Ifdigitalimagepreprocessingensurethehighqualityoftheimage,thenthethreekindsofpreprocessingautomationsyst

8、emindigitalcamera–AWB,AE,AFcontributemuchtotheshootingfacilit