自动曝光算法（第一讲）

序言

失业在家无事，想到以后换方向不做自动曝光了，但是自动曝光的工作经验也不能浪费了，准备写一个自动曝光的教学，留给想做自动曝光的小伙伴参考。笔者当时开发自动曝光没有按摄影的av+tv=ev=bv+sv公式弄，而是按正确的增益=目标亮度/当前亮度*当前增益的公式去开发。

介绍

自动曝光算法的目的：已知当前raw图亮度、当前曝光时间、当前增益和目标亮度，当环境光发生变化的时候，是通过控制增益、曝光时间和光圈使raw图的亮度，保持在目标亮度附近。

下面开始对上面的话进行解释：

raw图：r gr gb b格式的图，借鉴rgb图，raw图在数据上可以看成一个mxnx4的图片

raw图的亮度：将全图的r gr gb b的像素值分别累加后除以每个通道像素点的个数求平均后按yuv计算公式算。

r_avg=r_sum/r_num

gr_avg=gr_sum/gr_num

gb_avg=gb_sum/gb_num

b_avg=b_sum/b_num

y=(0.299 * r_avg+ 0.2935 * (gr_avg+ gb_avg) + 0.114 * b_avg)

曝光时间和增益：曝光时间和增益可以看成一个乘法系数，该乘法系数不可以为0，因为硬件存在最小曝光时间（1行）和最小增益（1x），这个系数是作用在整个raw图上的，如果该系数发生变化，raw图的每个值发生同样倍数的变化。

举个例子说明曝光时间和增益变动的影响

假设当前亮度下获取到一张raw图，该图的每个点的像素如下，已知当前的曝光时间和增益分别是10ms和1.5x，下面我们要给sensor下发一个新的曝光参数，新的曝光参数为曝光时间10ms和增益3x。对比前后2组曝光参数，可以发现，增益从1.5x变成了3x，扩大了2倍。因此如果当前raw图的像素值没有饱和，每个点的像素也扩大了2倍。

10ms 1.5x

10ms 3x（如果是20ms 1.5x 每个像素也是变成2倍）

目标亮度：预设一个值或者一组值，raw图的亮度要在这个值附近，一般是±5%范围内。

当环境光发生变化的时候，是通过控制增益、曝光时间和光圈使raw图的亮度，保持在目标亮度附近。

假设当前环境光亮度为c，曝光时间和增益提供的系数为w，当前的raw图的亮度为cur_y，目标亮度为tar_y。

假如tar_y/cur_y在0.95到1.05范围内，则认为当前曝光没问题。

假如tar_y/cur_y不在0.95到1.05范围内，且tar_y/cur_y=w2；则需要将曝光时间和增益提供的系数为w变成w*w2，当曝光值（曝光时间、增益和光圈（虽然我们这里没用到光圈）的积叫做曝光值）从w变成w*w2，画面亮度也要*w2，cur_y->cur_y*w2。tar_y/(cur_y*w2)=w2/w2=1，1在0.95到1.05范围内，亮度达到预期。