1、问题背景

关于图像亮度的调试，是整个ISP中非常重要的一块，它决定了图像整体的亮度、对比度、细节、以及噪声，对人眼有非常直观的感受，

之前也就具体问题，整理过几篇图像亮度模块相关的调试总结： 

关于图像对比度的概念和计算

关于在逆光场景下，AE调试的相关总结

此篇是较系统的整理记录一下，关于ISP亮度模块的调试方法及经验总结。

2、问题分析

1）先确认ISP Pipeline中有哪些和亮度相关的模块，其处理顺序和具体作用是怎样的，

如下图是海思Hi3519AV100的 ISP Pipeline，其中主要和亮度相关的模块有：AE、LSC、PreGamma、DRC、Gamma、Dehaze、LDCI.

其中LSC，preGamma应该是calibration出来的，一般不会做调整，Dehaze(去雾)默认开的也不多可能，

常用于调整亮度/对比度的模块，按处理顺序应当是：AE--->DRC(动态范围压缩)--->Gamma--->LDCI(局部对比度增强)；

调试时，要先调整AE，确定合适的曝光值后，再去调整其他亮度模块。调试AE时，要先bypass 其他影响亮度的模块(AE、DRC、Gamma、LDCI)，再去调整ae target.

那要如何保证ae target设置的合适呢？

可在固定光源下去拍摄24色卡，测试24色卡的22色块（因为是18%灰）亮度，若达到122，则代表此时曝光合适。

要注意的是，固定光源最好是左右两侧45度角的均匀光照，否则可能会容易过曝。用过光源在顶部的灯箱，去调试ae target，调试出来的曝光值，实景测试是过曝的。

待ae target确定完以后，再去调整ISP Pipeline后面的亮度模块，注意也是先bypass后面的模块，比如调试DRC时，要先bypass gamma和LDCI，另外调试时也要注意先整体再局部。

注：海思的ISP没调过，但流程应该都是通用的，理解有误的地方，欢迎留言指正。

2）结合直方图去判断画面整体的一个亮度分布，然后有目的去做调整；

a. 我们调试亮度模块的目的，主要是为了使画面更通透，明暗富有层次。

以常用的8位精度图像为例，直方图的X轴为0~255，共256个桶，每个桶分别代表像素值依次从0~255，直方图的Y轴表示每个桶盛纳了多少个像素。

调试过程中，我们首先需要通过直方图关注图像暗调、高光处的像素分布。

一般 isp中， 都会开放出一条控制全局亮度/对比的曲线用于调试，为了提高图像对比度，使得画面更通透，我们通常会把暗部拉低，亮部提亮，调整成S曲线的形式。

此时就需要拍图，通过直方图分析图像暗调和高光的位置，如果此区域所占像素很多，那说明目前暗调已经变成死黑，高光处也过曝了，也就是没有有效信息了。

但其实，用人眼来评判的话，很多真实场景下的暗调，高光处，都是有层次有数据的。

所以对于暗调和高光处，我们调试的原则是要在尽可能不损失信息的情况下去增加对比度，这样才有意义。

b. 暗调和高光的差异，决定了画面全局的对比度，另外还要关注图像的局部对比度才可以，

如下图两幅图所示，它的全局对比度是一样的，也就是图像中最暗和最亮部分亮度比相同。

但很明显右图看着要通透明亮许多，这里是因为局部对比度差异导致的。

所以调整完暗调和高光处的区域后，接着就需要调整图像中阴影、中间调、亮调的部分，图像进一步的微调就在于此了，通过将不同区域的像素区分开，这样就能保证图像的层次感，通透度了。

这里就需要考察我们的眼力了，哪些区域增加反差，可以体现画面的层次感，找到后，再调整其作用的对比度强度加以区分即可。

区分开后，也可以适当增加一点点曝光，这样可以提高整体画面的亮度，会使得画面更通透，层次更分明，但这不会影响到之前已经区分开的阴影、中间调、和亮调的部分。

如下图所示，调整前后，图像中的边界区域更立体，分界更明显，光影效果也更明显了，画面体现出来就更真实了。

3）低照度情况下，可以通过适当降低亮度来掩盖、或者减弱噪声，

ISP中LSC、DRC、Gamma、LDCI提高图像亮度话，其实都是在图像上叠加数字增益，这样就会使得低照度下，或者图像暗部噪声变明显，

所以我们调试时，才需要说按照亮度模块的处理顺序，依次去调节亮度参数，使得尽可能少的使用数字增益来达到目标亮度，这样可以有效的控制噪声，如此就能展现出更多的暗部细节。

4）调试亮度模块也会带来一些其他的问题，

a. 亮度和对比度的调整有时会影响图像的饱和度，亮度的增加可能会导致颜色看起来更淡，而对比度的增加可能会使颜色看起来更鲜艳。

所以调整完亮度模块后，要再接着调测当前的色彩效果，看是否符合需要。

b. 另外亮度和对比度的调整，除了会使得画面更通透外，可能也会导致图像高亮处过曝，

如下图所示，是之前客户反馈的图像过曝问题，说电源适配器那里过曝了，看不见字，是不可接受的。

对于此类问题，首先得看下是哪个模块导致的，可以按ISP Pipeline，从后往前去依次 bypass 各个亮度模块，

依次 bypsss LDCI、Gamma、DRC、AE 确认，排查是否是哪个模块的调试参数有问题，重新去调整优化。

或者本来就是属于权衡的问题，是为了使画面更通透，AE target设的过大，或者对比度强度过大导致，那此时就得看具体产品的使用场景，及拍摄主体是什么了，

如果过曝不影响主体的识别，我觉得问题是不大的，可以和客户去确认沟通。

上周群里有群友贴了张海康设备的图（如下图），发现对着室外天空过曝的厉害，但天空有什么呢？拍摄主体也不是天空，其实曝就曝点呗。

3、问题总结

在调试图像亮度的过程当中，需注意如下几点，

1）先确认ISP Pipeline中有哪些影响图像亮度、对比度的模块，需要按照Pipeline的顺序依次去做调优；

2）明确调试目的，调试过程当中结合直方图去判断画面整体的一个亮度分布，然后有目的去做调整；

3）低照度情况下，可以通过适当降低亮度来掩盖、或者减弱噪声，展现更多的暗部细节；

4）要注意到调试亮度模块，所带来一些其他的问题，如颜色饱和的差异，过曝问题的处理；