影像摄取装置自动曝光取样及控制方法 【技术领域】
本发明涉及一种影像摄取装置自动曝光控制方法，适用于动态及静态的影像摄取装置自动曝光取样及控制，特别有利于高画素的光传感器的自动曝光控制。
背景技术
随着多媒体技术的进步及数码影像处理日益受人重视，影像摄取装置(例如数码相机)也逐渐取代传统相机，而提供使用者可以快速浏览拍摄结果及快速加载计算机的功能。
图1所示为一公知的影像摄取装置100架构，影像自透镜102及光圈104而送到感光装置106，如电荷耦合装置(CCD)或是CMOS传感器，并经过自动增益控制108(AGC)后，即经由一模拟至数码转换器112而送至一系统控制器110处理，并同时送到一视频转换器116以输出NTSC或是PAL信号至电视端子，或是输出LCD信号至液晶屏幕供使用者观看。该系统控制器110是依据所接收的信号做一评价值运算，并将计算出的评价值送至一积分控制运算单元(PI control)118。该积分控制运算单元118输出控制信号Δgain至一自动曝光控制器114，以对光圈104、感光装置106及自动增益控制108，以对评价值做回授控制。
众所周知，拍摄美观的相片的基本条件为聚焦及控制适当的曝光，尤其是在拍摄连续的相片或是摄影时，由于焦点及光量持续变化，因此需要有实时且有效的自动曝光及聚焦控制，以拍摄出理想画面。影像摄取装置对于曝光值的调整可以控制三种参数进行：(1)调整光圈的大小；(2)调整电子快门；及(3)调整自动增益控制，其中调整电子快门是针对电荷耦合装置施加不同偏压，以决定累积电荷多少，以控制捡光时间，达成类似相机快门的作用。
然而在上述三种曝光调整机制中，光圈大小、电子快门控制及自动增益控制皆为非线性控制的曲线，因此公知的技术常常是依据拍摄的模式(phototaking mode)先设定三种参数的其中两种，然后再对剩余的参数加以调整。然而由于摄影的环境可能事先无法预设，因此只对于一种参数调整，不一定会有最佳的曝光调整。
另一种公知的方式是时域(time domain)方式及容许误差地数值，针对光圈值、电子快门值及数码增益做最佳化调整，其步骤如下：
(1).先做测光以取得环境照度对应值，计算出容许误差；
(2).依目标值和容许误差的差，决定出合适调整方向；
(3).换算出光圈值、电子快门值及数码增益的值。
然而在上述的调整方式中，由于须对整个电荷耦合装置的画素做曝光值的计算，因此在方式中，如果影像摄取装置的画素增加，对整个电荷耦合装置的画素做曝光值的计算是烦琐的工作。再者，上述方式是采用时域方式计算，因此需要较多的参数。
发明目的
因此本发明的目的，在于提供—影像摄取装置自动曝光取样及控制方法，可以迅速对大画素感光耦合组件做曝光调整。
本发明的上述目的是这样实现的，本发明提供一种影像摄取装置自动曝光取样及控制方法，包含下列步骤；
(a)将一预视范围分割为特定的多数自动曝光取样窗口；
(b)在各窗口上取得多数个评价点亮度；
(c)经过权重运算，取得多数个平均亮度；
(d)统计出最大平均亮度、最小平均亮度，平均亮度平均值；
(e)判断一目标亮度和最大平均亮度、最小平均亮度，平均亮度平均值的差值；
(f)依此差值代入增益积分控制运算，可得调整方向；
(g)依调整方向推出光圈、电子快门及数码增益的值；及
(h)回到步骤(a)。
本发明所述的影像摄取装置自动曝光取样及控制方法，其中，所述的步骤(b)取得评价点的数目与影像摄取装置的运算能力相关。
本发明所述的影像摄取装置自动曝光取样及控制方法，其中，若目标亮度是在最大平均亮度及最小平均亮度之间，则停止运算。
以匹配影像摄取装置处理器能力的取样方式及积分控制运算(PI control)，可以有效的对大画素感光耦合组件做曝光调整。
【附图说明】
图1为一影像摄取装置架构图；
图2为本发明的流程图；及
图3说明本发明对于窗口的取样。
【具体实施方式】
在本发明的图1至图3中涉及如下元件：影像摄取装置100，透镜102，光圈104，电荷耦合装置106，自动增益控制108，系统控制器110，模拟至数码转换器112，自动曝光控制器114，视频转换器116，积分控制运算单元118。
请参见图2，本发明的方法包含下列步骤：
S100：将预视范围分割为特定的自动曝光取样窗口；
S102：在各窗口上取得数个评价点亮度；
S104：经过权重运算，取得此数个平均亮度；
S106：统计出最太平均亮度、最小平均亮度，平均亮度平均值；
S108：判断目标亮度和最大平均亮度、最小平均亮度，平均亮度平均值的差值；
S110：依此差值代入增益积分控制运算，可得调整方向；
S112：依调整方向推出光圈、电子快门及数码增益的值；
S114：回到步骤S100。
参见图3，本发明的做法是将预视范围分割为特定数目n的自动曝光取样窗口(S100)，然后对于每一窗口取特定数目的取样点，再计算该取样点的评价点亮度(S102)，取样点数目与影像摄取装置内部微处理机的能力相关。接着经过权重运算，取得此数个平均亮度(S104)，
Avgk=f(k)=Σi=0XΣj=0YWijX*Y]]>
接着计算最大平均亮度Max(Avgk)、最小平均亮度Min(Avgk)、平均亮度平均值AverageY及容许误差Tolerance(S106)，其中
AverageY=Σk=0nAvgkn]]>
Tolerance＝Max(Avgk)-Min(Avgk)
计算完最大平均亮度Max(Avgk)、最小平均亮度Min(Avgk)、平均亮度平均值AverageY及容许误差Tolerance后，判断目标亮度Targety和最大平均亮度、最小平均亮度，平均亮度平均值的差值(S108)，依此差值代入增益积分控制运算，可得调整方向(S110)，其中积分控制运算是使用参数Kc及τ1，且S＝TargetY-AverageY，其表示式如下
GC(S)=Kc(1+1τlS)]]>
如果目标亮度TargetY是在最大平均亮度Max(Avgk)及最小平均亮度Min(Avgk)之间，则表示该预视范围内的相素所产生的最大平均亮度Max(Avgk)及最小平均亮度Min(Avgk)所界定的范围可以涵括目标亮度TargetY，则停止增益积分控制运算，并算出光圈。电子快门及数码增益的值(S112)
Gc(s)＝g(iris，tv，gain)
综上所述，本发明的影像摄取装置自动曝光取样及控制方法可以针对大相素感光耦合组件做有效盼自动曝光取样及控制，可以省下运算时间，且可以用增益积分控制的两个参数Kc及τl及标亮度控制自动曝光行为。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但是本发明的范围并不局限于此，因此任何熟悉此项技术的人员在本发明的领域内，所实施的变化或修饰皆被涵盖在本发明的专利范围内。