如何估算相机曝光时间，以拍摄出一张好的场景照片

Question

我正在尝试编写代码，计算相机正确曝光时间，以使图像亮度正确。

我有一台相机提供我原始数据（Bayer原始数据），我可以控制它的曝光时间。我希望控制曝光时间，使得当它捕获图像时，图像的亮度是正确的（不过度曝光或不欠曝光）。

我认为我需要类似这样的算法：

1-capture a sample image
2-calculate image brightness.
3-calculate correct exposure.
4-capture a new image,
5-check that the image brightness is correct if not go to step 3.
6- capture final image.

我的问题是：

1. 如何计算图像亮度？
2. 如果我计算了图像亮度，如何计算曝光？一种方法是进行搜索（例如从非常快的曝光时间开始逐渐增加直到获得正确的曝光，但这是非常耗时的，是否有更好的方法可以做到这一点？
3. 要做到这一点，我可能需要校准我的相机（因为不同传感器之间的亮度和曝光时间之间的关系是不同的），我该怎么做？

我正在使用OpenCV，我可以使用OpenCV（c ++）中提供的算法。

- mans

Answer 1

有多种方法可以衡量图像的“正确”亮度。一种常见的方法是计算强度直方图，并确保值覆盖整个值范围，没有太多的截断。我不确定是否存在适用于任何可能场景的单一“通用”方法。

一种比线性增加曝光时间更快的方法是进行二分搜索，通过在低曝光和高曝光下进行测量，然后在中间进行测量，并继续在中间拆分子范围，直到找到最佳值。

- Photon

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谢谢。关于这个方法，我有一些问题：如何通过编程检测图像是否曝光过度或曝光不足？OpenCV中是否有任何算法可以帮助我？是否有任何方法可以在不进行长时间曝光的情况下找到近似曝光值？假设我有一个可以在2秒内捕获的相机，那么如果我从2秒开始捕获，算法就太慢了。是否有更好的方法？二分查找可能会非常缓慢。 - mans

检测可以通过检查直方图的顶部/底部X％是否未位于边缘箱中（需要调整X）来实现简单的操作，但我不熟悉在您可能拥有的约束条件下优化的算法。我甚至不确定是否可能。 - Photon

如果您始终使用相同的相机，您可能能够预先计算一些平均强度曲线以进行曝光，这将给出一个良好的起点。不过这只是猜测，需要证明。 - Photon

我尝试创建曲线，但曲线取决于ISO（增益）和场景，因此不可能定义单个曲线并尝试从中找到曝光。 - mans