3A之AE篇2

上周我整理了作为一个ISP算法工程师在求职以及面试过程中经常会被问到的关于自动曝光算法方面的问题。没想到很多小伙伴对此很感兴趣。所以我决定在下面一段时间里针对前面我提出的问题从我自己的角度一一做出回答。当然这只是从我自身经验出发给出的答案难免会有疏漏或者考虑不足的地方希望大家多多指教我们相互学习。这里我就当抛砖引玉了。问1、常见的曝光控制因素有哪些各有什么优缺点在曝光生效时各因素应该怎么选择常见的曝光控制因素包括快门、增益、光圈、补光灯、ISP增益或者叫平台增益。快门是成像设备用来控制感光器件有效曝光时间的结构。通俗的讲快门就是用来表示感光器件接受入射光照射时间的其单位是秒。通常快门和曝光量呈线性关系即快门如果增加一倍那曝光像素的有效亮度也会增加一倍。快门的优点很明显越大的快门意味着越大的进光量图像信噪比越高。但对于快速运动的物体来说越大的快门意味着拖尾效应、果冻效应等越严重且当快门超过 1/帧率 时还会出现降帧的情况。增益可以简单理解为对信号的放大一般分为模拟增益和数字增益模拟增益主要放大模拟信号数字增益则放大经过模数转换后的数字信号。通常数字增益的噪声会比模拟信号更明显。增益的单位为db其和倍数的转换关系为db20*log10(倍数)。增益和曝光量通常也是线性关系。增益的优点是不会产生拖尾但其缺点是会放大噪声。光圈主要是用来控制进入镜头内的进光量的装置用F表示。F越大光圈则越小。相邻两档光圈进光量通常相差两倍。如F1进光量是F1.4的两倍光圈通常是圆形因此面积为原来的1/2则半径为原来的1/ 2的平方根即1/1.4。增大光圈能够增加进光量提升信噪比但大光圈会降低摄像系统的景深。如上图所示大光圈下景深降低前景清晰时背景出现了虚化。补光灯顾名思义就是场景中外加的光源。提升补光灯亮度能够增加摄像系统进光量但同时会造成光污染。ISP增益就是在ISP中直接给图像信号施加一定的放大倍数。目的就是为了提升图像亮度但亮度提升的同时噪声也被放大了还有可能出现图像分层现象。一般很少会用到。具体生效各曝光控制因素时需结合设备具体使用场景的特性。如在智能交通场景由于场景中快速运动的车辆比较多因此快门不应该生效太大防止出现拖尾现象应该优先生效增益。而在监控场景中快速运动的物体较少因此应该优先生效快门甚至在低照度情况下可以牺牲一定的帧率以提升快门时间。而大光圈导致的背景虚化在某些场合中可能带来意想不到的艺术效果比如在手机拍照时选择大光圈能够起到突出主题的效果。因此各曝光控制因素的生效顺序需结合场景进行设定。