且行且思考-原創 圖像處理那些事曝光篇

關鍵詞 Think in ISP  isp  pipeline 一圖一世界之 Image Signal Processing （ISP）系列 那些流水線 文字篇

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問題篇

曝光篇

背景：cmos sensor

概念

數位相機中,曝光(Exposure)是圖像傳感器進行感光的過程。

在曝光過程中,CCD/CMOS收集光子并轉換成電荷;曝光結束後,CCD/CMOS

通過一定的方式将電荷移出。

曝光對照片品質的影響很大,如果曝光過度,則照片過亮,失去圖像細節;

如果曝光不足,則照片過暗,同樣會失去圖像細節。

控制曝光就是控制總的光通量,也就是曝光過程中到達CCD/CMOS表面的光子的總和。

影響曝光的因素有三個:【1】

光圈。光圈控制光線進入的通路的大小,光圈越大,則機關時間的光通量越大,

光圈越小,則機關時間的光通量越小。

曝光時間。也就是快門速度。在數位相機中,可以采用電子快門,

也可以采用傳統的機械快門。快門速度和光圈大小是互補的,比如,為了加更多的光可以進來。

增益。經過雙采樣之後的模拟信号的放大增益。

由于在對圖像信号進行放大的過程中同時也會放大噪聲信号,

是以通常把放大器增益設為最小,

在光圈和快門速度達到極限的情況下再考慮調整增益在數位相機中,這些影響曝光的因素并非都是可變的,比如,很多數位相機均會采用固定光圈。

Ps1：來源：複旦大學博士論文一數位相機處理器設計及系統內建研究

如上，附一張圖，說明曝光的影響

自動曝光調整原理

當光線增強時，exposure gain調整過程。

   減少gain；直到gain最小，如果仍然太亮，然後減少曝光；

當光線減弱時，exposure gain調整過程。

   增加exposure;直到exposure最大時，如果任然不夠亮，那麼增加gain；

以上為簡易版本，有更詳細量化的版本，後續将奉上。

深入

曝光算法的優化

調整目标

（基礎）畫面接受光亮度處于平均值

畫面光的亮度分布滿足亮度直方圖

exposure調整的步長

Banding 的産生（接受光的能量不守恒）

最大exposure與banding

加減調整步長與除法一步到位的比較（待解釋）

各自邊界值的影響

Max exposure ,min gain

Max gain, min exposure.

其他

cis的感光特性與exposure

門檻值的影響待解釋（:窄threshlod進，寬threshold出）

對圖像效果的影響gain值與噪聲（SNR）

調整步長：固定與變化

imatest中如何量度曝光的？

自動曝光的基礎是人工曝光。

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