В общем, есть цифровой снимок. И есть необходимость программным путем выяснить информацию об освещенности и выдать сигнал на устройство управления затвором (Iris) объектива. Какой алгоритм можно применить для оценки освещенности объекта цифровой фотосъемки?

В общем случае - никак. Во-первых, если у снимка отрезан/отсутствует EXIF, то информацию о выдержке и диафрагме взять неоткуда. Если же это камера (камера видеонаблюдения с автоматическим выбором экспозиции) то вообще никак. Во- вторых не зная отражательной способности объекта вы освещенность также не получите.

Нет, не то. Процессор видеокамеры должен проанализировать снимок, автоматически выделить из него информацию об освещенности. Если есть пересвет - сузить диафрагму. Можно сформировать видеосигнал из изображения, пропустив пиксели через высокоскоростной ЦАП и подать его на схему управления диафрагмой по видеосигналу. Но не хочется городить дополнительную схему преобразователя. Хочу поставить трансфокатор с токовым управлением катушки затвора iris.
Наверняка можно подобрать алгоритм анализа степени освещенности. По средней мощности, например. Или по размаху.

Усредняете видеосигнал в теченнии нескольких полукадров и получаете информацию о средней освещенности. Помните, что у стандартного видеосиглала уровень черного - это самый сильный сигнал

Усреднять квадрат - или усреднять огибающую?
У меня обычная КМОП-матрица 720х480 с последовательным вычетом строк.