Difference between revisions of "Autoexposure rus"

From ElphelWiki
Jump to: navigation, search
Line 1: Line 1:
 
{{ru|en=Autoexposure|cn=Autoexposure_cn}}
 
{{ru|en=Autoexposure|cn=Autoexposure_cn}}
На данный момент реализовал алгоритм автоэкспозиции, при заборе одиночных изображений через web-интерфейс надо получить несколько изображений подряд, пока погрешность не станет приемлемой.
 
  
Алгоритм весьма далек от идеального, т.к. дребезжит. Вот собственно цитата вопроса:
+
Выложил в CVS в camera333mjpeg автоэкспозицию - она запускается сразу же после старта камеры, и настраивается сразу же после первого кадра, полученного через web-интерфейс - т.е. самый первый кадр будет с настройками из web-интерфейса. Теперь поподробнее:
  
----
+
'''1.''' Автоэкспозиция рассчитывается в приложении apps/autoexp (в камере /usr/local/bin/autoexp), управляется (приведу описание без html, через командную строку) с помощью приложения autoexp_ctrl с такими параметрами:
  
"Вы не знаете, где можно найти описание алгортимов, используемых для
+
''-s'' отобразить текущие настройки автоэкспозиции.
автоэкспозиции?
 
Тот, который я сейчас реализовал, страдает "дребезжанием":
 
  
1. Если сцена недоэкспонирована, т.е. число пикселей с значением == 0
+
''-e'' включить автоэкспозицию.
(или четверти допустимой переэкспонированной площади), то ищем сверху индекс
 
V, в котором число пикселей не равно нулю, и коэффициент умножения
 
будет K = V/254.0;
 
  
2. Если сцена переэкспонирована, то K=SUM[число пикселей с значениями от
+
''-d'' отключить автоэкспозицию
250(или 254) до 255]/[допустимая площадь переэкспонирования], if(K < 0.5)
 
K = 0.5;
 
  
3. Если число площади меньше области пересветки, и больше 0 (или
+
''-w, -h'' - ширина и высота окна рассчета автоэкспозиции (гистограммы), в процентах от изображения, получаемого с сенсора (т.е. изображения после сжатия)
четверти области пересветки), то K=1.0
 
  
В части 2 алгоритма все ок - если сцена переэкспонирована, то мы не знаем,
+
''-l, -t'' - смещение окна рассчета автоэкспозиции (гистограммы), в процентах. 0% - крайние левое и верхнее положение, 100% - крайние нижнее и правое положение, 50% - строго по центру.
на сколько можно опустить время экспозиции, главное - опустить, пока
+
 
не получится условие 1 или 3.
+
''-e'' - максимальное время экспозиции сенсора, которое может установить autoexp, в 0.1ms. (необходимо, чтобы в видеопотоке не падал fps)
Но после этого в условии 1 используется неоптимальный алгоритм - в
+
 
результате, если большая часть сцены равномерно освещена, то
+
''-o'' - в процентах, максимально допустимое переэкспонированное число пикселей (не от всего изображения, а только от окна гистограммы), с точностью до 0.01%
получается, что при оптимальной экспозиции область пересветки будет
+
 
больше небольшой площади пересветки, и в цикле идут шаги 1/2. Вы не в
+
'''1.1.''' Сразу же после запуска используются такие установки: - 100% ширина и высота окна гистограммы, максимальное значение экспозиции - 400ms, допустимое число пересвеченных пикселей - 0.5%.
курсе, как с таким можно бороться?"
+
 
 +
'''1.2.''' autoexp после запуска не убивается.
 +
 
 +
'''2.''' Алгоритм автоэкспозиции на данный момент изменяет только время экспонирования сенсора, никак не влияя на настройки gain. При этом после первого получения изображения через web-интерфейс, работает постоянно (если включен), не зависимо от работы компрессора (сжатия FPGA). При этом все установки времени экспозиции "перетираются" временем, рассчитанным в apps/autoexp. Латентность каждого пересчета - 4 кадра (1-й - получение гистограммы и передача в autoexp, второй - изменение времени автоэкспозиции в сенсоре без его остановки, поэтому третий - пропуск кадра с искаженной гистограммой, и четвертый - вычисление корректной гистограммы после применения последнего изменения). ''В дальнейшем будет проведена оптимизация латентности.''
 +
 
 +
'''2.1.''' Работа с gain будет добавлена в следующей итерации реализации автоэкспозиции, с сохранением баланса белого.
 +
 
 +
'''3.''' Было уменьшено время программирования регистров сенсора (практически в 10 раз - до ~80микросекунд) - стабильность программирования сенсора сохраняется при его частоте от ~15MHz - в fpcf добавлено ограничение на минимальную частоту сенсора в 20MHz.
 +
 
 +
'''4.''' Сам расчет экспозиции осуществляется в autoexp.c/hist_analyze() - в ближайшее время будет добавлена опция для autoexp_ctrl блокирования continuous режима работы автоэкспозиции.
 +
 
 +
'''4.1.''' В алгоритме была проведена оптимизация механизмов повышения и понижения экспозиции, чтобы не наблюдался резонанс, в связи с этим понижение экспозиции работает несколько медленнее, чем её повышение.
 +
 
 +
'''4.2.''' Алгоритм настроен так, что переэкспонированная сцена - при '''S > SQ''', недоэкспонированная - '''SQ < SQ/4''', и алгоритм стремится установить '''SQ >= S >= SQ/4''', - это сделано для избежания эффекта "иголки" - когда один небольшой яркий объект повергает всю сцену в мрак, где: '''SQ''' - максимально допустимое число переэкспонированных пикселей; '''S''' - число пикселей с значением 255 (сумма по всем цветам, чтобы не было искажений по балансу белого - т.е. считаем, что баланс белого выставлен корректно)
 +
 
 +
'''5.''' Из камеры доступен web-интерфейс управления автоэкспозицией (описание ожидается).
 +
 
 +
'''P.S.''' Вроде пока все.

Revision as of 03:28, 29 November 2005

in English | autotranslate | по-русски | 中文版

Выложил в CVS в camera333mjpeg автоэкспозицию - она запускается сразу же после старта камеры, и настраивается сразу же после первого кадра, полученного через web-интерфейс - т.е. самый первый кадр будет с настройками из web-интерфейса. Теперь поподробнее:

1. Автоэкспозиция рассчитывается в приложении apps/autoexp (в камере /usr/local/bin/autoexp), управляется (приведу описание без html, через командную строку) с помощью приложения autoexp_ctrl с такими параметрами:

-s отобразить текущие настройки автоэкспозиции.

-e включить автоэкспозицию.

-d отключить автоэкспозицию

-w, -h - ширина и высота окна рассчета автоэкспозиции (гистограммы), в процентах от изображения, получаемого с сенсора (т.е. изображения после сжатия)

-l, -t - смещение окна рассчета автоэкспозиции (гистограммы), в процентах. 0% - крайние левое и верхнее положение, 100% - крайние нижнее и правое положение, 50% - строго по центру.

-e - максимальное время экспозиции сенсора, которое может установить autoexp, в 0.1ms. (необходимо, чтобы в видеопотоке не падал fps)

-o - в процентах, максимально допустимое переэкспонированное число пикселей (не от всего изображения, а только от окна гистограммы), с точностью до 0.01%

1.1. Сразу же после запуска используются такие установки: - 100% ширина и высота окна гистограммы, максимальное значение экспозиции - 400ms, допустимое число пересвеченных пикселей - 0.5%.

1.2. autoexp после запуска не убивается.

2. Алгоритм автоэкспозиции на данный момент изменяет только время экспонирования сенсора, никак не влияя на настройки gain. При этом после первого получения изображения через web-интерфейс, работает постоянно (если включен), не зависимо от работы компрессора (сжатия FPGA). При этом все установки времени экспозиции "перетираются" временем, рассчитанным в apps/autoexp. Латентность каждого пересчета - 4 кадра (1-й - получение гистограммы и передача в autoexp, второй - изменение времени автоэкспозиции в сенсоре без его остановки, поэтому третий - пропуск кадра с искаженной гистограммой, и четвертый - вычисление корректной гистограммы после применения последнего изменения). В дальнейшем будет проведена оптимизация латентности.

2.1. Работа с gain будет добавлена в следующей итерации реализации автоэкспозиции, с сохранением баланса белого.

3. Было уменьшено время программирования регистров сенсора (практически в 10 раз - до ~80микросекунд) - стабильность программирования сенсора сохраняется при его частоте от ~15MHz - в fpcf добавлено ограничение на минимальную частоту сенсора в 20MHz.

4. Сам расчет экспозиции осуществляется в autoexp.c/hist_analyze() - в ближайшее время будет добавлена опция для autoexp_ctrl блокирования continuous режима работы автоэкспозиции.

4.1. В алгоритме была проведена оптимизация механизмов повышения и понижения экспозиции, чтобы не наблюдался резонанс, в связи с этим понижение экспозиции работает несколько медленнее, чем её повышение.

4.2. Алгоритм настроен так, что переэкспонированная сцена - при S > SQ, недоэкспонированная - SQ < SQ/4, и алгоритм стремится установить SQ >= S >= SQ/4, - это сделано для избежания эффекта "иголки" - когда один небольшой яркий объект повергает всю сцену в мрак, где: SQ - максимально допустимое число переэкспонированных пикселей; S - число пикселей с значением 255 (сумма по всем цветам, чтобы не было искажений по балансу белого - т.е. считаем, что баланс белого выставлен корректно)

5. Из камеры доступен web-интерфейс управления автоэкспозицией (описание ожидается).

P.S. Вроде пока все.