AE是什么

AE(Auto Exposure)自动曝光,AE 模块实现的功能是根据自动测光系统获得当前图像的曝光量,再自动配置镜头光圈、sensor 快门及增益来获得最佳的图像质量。

AE基本工作流程

自动曝光的算法主要分三种

  • 光圈优先
    • 光圈优先时,算法会优先调整光圈到合适的位置,再分配曝光时间和增益,只适合 p-iris 镜头,这样能均衡噪声和景深。
  • 快门优先
    • 快门优先时,算法会优先分配曝光时间,再分配 sensor 增益和 ISP 增益,这样拍摄的图像噪声会比较小。
  • 增益优先
    • 增益优先,则是优先分配 sensor 增益和 ISP 增益,再分配曝光时间,适合拍摄运动物体的场景。

AE 模块的工作流程如下图所示

AE基本工作流程

AE相关概念

曝光时间

sensor 积累电荷的时间,是 sensor pixel 从开始曝光到电量被读出的这段时间。

曝光增益

对 sensor 的输出电荷的总的放大系数,一般有数字增益和模拟增益,模拟增益引入的噪声会稍小,所以一般优先用模拟增益。

光圈

光圈是镜头中可以改变中间孔大小的机械装置。

抗闪烁

由于电灯的电源工频与 sensor 的帧率不匹配而导致的画面闪烁,一般通过限定曝光时间和修改 sensor 的帧率来达到抗闪烁的效果。

AE工作原理

AE 模块一般由 ISP 的 AE 统计信息模块及 AE 控制策略的 AE 算法两部分组成。

ISP 的 AE 统计信息模块主要是提供 sensor 输入数据的亮度信息统计。AE提供的统计信息包括直方图和平均值,可同时提供整幅图像的 256 段直方图和 R/Gr/Gb/B 四分量平均值统计信息,还可提供将整幅图像分成 MxN 区块的每个区块的 R/Gr/Gb/B 四分量平均值统计信息。

AE统计信息

AE 算法的主要工作原理是实时获取输入图像的统计信息并与设定目标亮度进行比较,而动态调节 sensor 的曝光时间和增益以及镜头光圈大小以达到实际亮度与设定目标亮度接近。其工作原理如下图所示。

AE 工作原理

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AE自动曝光