3A算法是攝像機(jī)成像控制技術(shù)中的三大自動(dòng)控制算法。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)的迅速發(fā)展，該算法在攝像器材領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和前景。

那么3A控制算法又是指什么呢？

(1)AE (Auto Exposure)自動(dòng)曝光控制

(2)AF (Auto Focus)自動(dòng)聚焦控制

(3)AWB (Auto White Balance)自動(dòng)白平衡控制

接下來(lái)，我們簡(jiǎn)單闡述一下這三個(gè)自動(dòng)控制技術(shù)的具體含義和用途。

一．自動(dòng)曝光控制

“官方”解釋?zhuān)鹤詣?dòng)曝光的目的是在不同的照明條件和場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)欣賞亮度級(jí)別或所謂的目標(biāo)亮度級(jí)別，從而捕獲的視頻或圖像既不太暗也不太亮。為了達(dá)到這個(gè)目的，要調(diào)整鏡頭孔徑，傳感器曝光時(shí)間，傳感器模擬增益和傳感器/ ISP數(shù)字增益，這個(gè)過(guò)程我們把它稱(chēng)為自動(dòng)曝光。

換句話說(shuō)，AE控制能夠根據(jù)場(chǎng)景的不同自動(dòng)調(diào)節(jié)圖像的明暗度。我們一般可以通過(guò)調(diào)節(jié)相機(jī)的光圈大小、曝光時(shí)間和增益這三個(gè)參數(shù)來(lái)改變圖像的亮度。在程序自動(dòng)曝光方式中，照相機(jī)能根據(jù)測(cè)光系統(tǒng)所測(cè)得的被攝畫(huà)面的曝光值，按照廠家生產(chǎn)時(shí)所設(shè)定的快門(mén)及光圈曝光組合，自動(dòng)地設(shè)定快門(mén)速度和光圈值。

LV代表光量值，EV代表曝光值

兩個(gè)式子中：F是光圈值；T是曝光時(shí)間（單位為秒）；ISO是增益大小

在這里，小編簡(jiǎn)單介紹下常用的AE控制算法，具體算法實(shí)現(xiàn)和效果在之后的推送文章中說(shuō)明和闡述。

(1)直接設(shè)置法：根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景的平均亮度、曝光參數(shù)（光圈大小、曝光時(shí)間等）求得此時(shí)的場(chǎng)景照度，然后計(jì)算出新的曝光參數(shù)使得調(diào)節(jié)后的圖像的平均亮度為目標(biāo)亮度值。該算法僅適用于簡(jiǎn)單的亮度分析，在普通的光照條件下效果比較好。

(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法：通過(guò)學(xué)習(xí)例子，設(shè)計(jì)一個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊來(lái)獲得對(duì)應(yīng)于已經(jīng)設(shè)定好光圈值的曝光值。

二.自動(dòng)聚焦控制

顧名思義，即可以自動(dòng)調(diào)節(jié)圖像的焦距。當(dāng)按下照相機(jī)快門(mén)按鈕時(shí)，根據(jù)被攝目標(biāo)的距離，電子測(cè)距器可以把前后移動(dòng)的鏡頭控制在相應(yīng)的位置上，或者旋轉(zhuǎn)鏡頭至需要位置，使被攝目標(biāo)成像最清晰。

一般有以下幾種算法：

(1)爬山搜索算法：取初始位置點(diǎn)a1，移動(dòng)鏡頭到a2點(diǎn)，比較評(píng)價(jià)函數(shù)（輸入圖像，輸出是清晰度衡量值的函數(shù)），若f(a1)f(an2)回溯時(shí)，即視作爬山完成，找到可以使成像最清晰的參考點(diǎn)。這種算法對(duì)評(píng)價(jià)函數(shù)的單峰性要求比較高，常應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)的平臺(tái)。

(2)全局搜索法：對(duì)整個(gè)圖像，即全程進(jìn)行搜索，記錄下最大評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)應(yīng)的焦距。這種方法需要合理控制搜索步長(zhǎng)，可靠但是效率不夠高。

三．自動(dòng)白平衡控制

白平衡是描述顯示器中紅、綠、藍(lán)三基色混合生成后白色精確度的一項(xiàng)指標(biāo)。目的是解決色彩還原和色調(diào)處理問(wèn)題。通俗地說(shuō)，白平衡就是針對(duì)不同色溫條件下，通過(guò)調(diào)整消除偏色，使拍攝出來(lái)的圖像更接近人眼的視覺(jué)習(xí)慣。

白平衡算法是我最近的研究重點(diǎn)，之后會(huì)從色溫和白平衡的關(guān)系開(kāi)始分享自己的體悟。以下是我已經(jīng)用Matlab2016a運(yùn)行過(guò)的AWE控制算法：

(1)灰度世界法：以灰度世界假設(shè)為基礎(chǔ)的，即場(chǎng)景中所有物理表面的平均反射是無(wú)色差的（灰色的），RGB三通道分量的平均值趨近于同一個(gè)灰度值K。該算法適用于擁有大量色彩變化的圖像，對(duì)于單一色彩的圖片處理起來(lái)會(huì)有很大誤差。

(2)最大RGB算法：基于圖像中的最亮點(diǎn)通常是由光滑表面反射光源的實(shí)際顏色產(chǎn)生的，首先計(jì)算圖像中像素點(diǎn)RGB三通道各自的最大值，然后計(jì)算紅色和藍(lán)色通道的增益，最后根據(jù)得到的增益修正圖像中所有像素的R和B通道值。該算法適用于單一色彩的圖片如大海、藍(lán)天等。

(3)動(dòng)態(tài)閾值算法：分為白點(diǎn)檢測(cè)和白點(diǎn)調(diào)整。首先對(duì)圖像進(jìn)行劃分，求每個(gè)區(qū)域的Cr和Cb分量的平均值和方差，根據(jù)求出來(lái)的這些值篩選出系統(tǒng)認(rèn)為的白色像素點(diǎn)，然后根據(jù)像素亮度值從大到小篩選出前10%左右的白點(diǎn)作為參考白點(diǎn)。最后根據(jù)這些白點(diǎn)的RGB通道的平均值計(jì)算增益，調(diào)整原圖的RGB值。

審核編輯：劉清