用于圖像的動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開設(shè)及一種用于增強(qiáng)圖像的動(dòng)態(tài)范圍的方法和設(shè)備，更具體地講，設(shè)及一種 用于使用包圍式曝光(exposure bracketed)的圖像的內(nèi)容來增強(qiáng)圖像的局部動(dòng)態(tài)范圍的 方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像感測裝置(諸如電荷禪合器件(CCD))通常存在于諸如數(shù)字相機(jī)、掃描儀和視 頻相機(jī)的產(chǎn)品中。當(dāng)與傳統(tǒng)負(fù)片產(chǎn)品相比時(shí)，運(yùn)些圖像感測裝置具有非常有限的動(dòng)態(tài)范圍。 圖像感測裝置具有大約五個(gè)光圈數(shù)的動(dòng)態(tài)范圍。
[0003] 另外，通常情況下，場景由于多個(gè)光源而具有非常寬的動(dòng)態(tài)范圍（例如，場景的前 光部和背光部）。在寬動(dòng)態(tài)范圍場景的實(shí)施例中，針對被攝體選擇合適的曝光經(jīng)常需要削減 圖像的另一部分中的數(shù)據(jù)。因此，與面化銀材質(zhì)相關(guān)的圖像感測裝置的低動(dòng)態(tài)范圍導(dǎo)致由 圖像感測裝置獲得的圖像的質(zhì)量低下。因此，圖像的一部分可能被過度曝光或曝光不足。
[0004] 與使用傳統(tǒng)相機(jī)的單個(gè)圖像捕獲相比，高動(dòng)態(tài)范圍化DR)成像方法提供更高動(dòng)態(tài) 范圍的圖像。皿R成像已成為手持相機(jī)和照片編輯工具上的固有功能之一。獲得動(dòng)態(tài)范圍提 高的圖像的此方法按不同曝光來捕獲相同分辨率的多個(gè)靜態(tài)圖像，并將運(yùn)些圖像合并為動(dòng) 態(tài)范圍提高的單個(gè)輸出圖像。此方法常在數(shù)字相機(jī)中使用單獨(dú)的捕獲模式和處理路徑。
[0005] 另外，多個(gè)捕獲的時(shí)間接近度受限于從圖像傳感器讀取圖像的速度。在捕獲之間 的更大的時(shí)間差距使得在所述捕獲之間存在運(yùn)動(dòng)（即，不管是與手抖動(dòng)相關(guān)的相機(jī)運(yùn)動(dòng)，還 是對象在場景中移動(dòng)而導(dǎo)致的場景運(yùn)動(dòng)）的可能性增大。運(yùn)動(dòng)增加了將多個(gè)圖像融合為單 個(gè)輸出圖像的難度。
[0006] 另外，來自多個(gè)曝光圖像的皿R圖像產(chǎn)生使陰影增大、提供中間色調(diào)和突出的細(xì) 節(jié)，運(yùn)對于用戶的期望而言可能并不是最優(yōu)的。
[0007] 另外，被稱為福照度圖（radiance map)的此單個(gè)輸出圖像的針對每個(gè)像素/通道 使用8個(gè)比特W上，并且不能被顯示在存在于目前裝置中的液晶顯示器化CD)或發(fā)光二極管 (LED)顯示器上，并因此必須將色調(diào)映射到被稱為低動(dòng)態(tài)范圍（LDR)圖像的8比特表示。用于 進(jìn)行此映射的操作器(被稱為色調(diào)映射操作器)將福射度圖映射為低動(dòng)態(tài)范圍圖像。作為此 處理的結(jié)果，具有相對較小對比度的一些區(qū)域可使用比圖像的其余部分更少的顏色來呈 現(xiàn)。因此，用戶可在不影響圖像的所述其余部分的情況下使運(yùn)些區(qū)域的動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)?，F(xiàn)有 技術(shù)中存在一些用于增強(qiáng)圖像的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引技術(shù)問題
[0009]皿R圖像的產(chǎn)生過程使用一個(gè)圖像來估計(jì)相機(jī)響應(yīng)函數(shù)(CRF)并獲知曝光設(shè)置。對 于運(yùn)樣的方法，由于運(yùn)動(dòng)對象在最終圖像中生成被稱為"重影"的偽影，因而動(dòng)態(tài)場景構(gòu)成 了挑戰(zhàn)。對于動(dòng)態(tài)場景，必需執(zhí)行附加操作來去除由于場景中的運(yùn)動(dòng)對象而引入的重影。此 過程被稱為去重影，可通過在不進(jìn)行任何局部移動(dòng)的情況下從多個(gè)曝光圖像中的一個(gè)或更 多個(gè)圖像中更換運(yùn)動(dòng)區(qū)域的像素強(qiáng)度來執(zhí)行。去重影算法被用于減少運(yùn)種偽影，但是由于 圖像捕獲中的曝光差異，去重影算法可能檢測不到重影或錯(cuò)誤地檢測重影，進(jìn)而降低了 HDR 圖像質(zhì)量。
[0010] 解決方案
[0011] 此處的實(shí)施例的主要目標(biāo)在于提供一種用于通過使用包圍式曝光的圖像的內(nèi)容 來增強(qiáng)圖像的局部動(dòng)態(tài)范圍的方法和設(shè)備。
[0012] 本公開的另一方面在于提供一種用于減少圖像的重影效應(yīng)W提高高動(dòng)態(tài)范圍 化DR)圖像質(zhì)量的方法和設(shè)備。
[0013] 為了解決上述缺點(diǎn)，首要目標(biāo)是提供一種用于增強(qiáng)參考圖像的動(dòng)態(tài)范圍的方法， 所述方法還包括:選擇參考圖像的用于增強(qiáng)的至少一個(gè)區(qū)域。所述方法還包括:通過使用曝 光權(quán)重來分割參考圖像。所述方法還包括:從包圍式曝光的圖像集選擇增強(qiáng)支持圖像，并確 定參考圖像的被選擇的至少一個(gè)區(qū)域的權(quán)重圖和增強(qiáng)支持圖像的被選擇的至少一個(gè)區(qū)域 的權(quán)重圖。所述方法還包括:產(chǎn)生動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)的參考圖像。
[0014] 相應(yīng)地，本公開提供一種用于減少參考圖像的重影效應(yīng)的方法，所述方法還包括： 針對重影選擇參考圖像的至少一個(gè)區(qū)域，并從包圍式曝光的圖像集中選擇增強(qiáng)支持圖像。 所述方法還包括:確定參考圖像的被選擇的區(qū)域的權(quán)重圖和增強(qiáng)支持圖像的被選擇的區(qū)域 的權(quán)重圖，并產(chǎn)生增強(qiáng)的參考圖像。
[0015] 此處的實(shí)施例的運(yùn)些和其它方面在結(jié)合W下描述和附圖進(jìn)行理解時(shí)將更加清楚 和更好理解。但是，應(yīng)理解，通過示例說明而非限制的方式給出了指示不同實(shí)施例及其許多 具體細(xì)節(jié)的W下描述。可在不脫離實(shí)施例的精神的情況下，在實(shí)施例的范圍內(nèi)做出許多改 變和修改，并且此處的實(shí)施例包括所有運(yùn)樣的修改。
[0016] 在著手下面的"【具體實(shí)施方式】"之前，闡述在本專利文檔中通篇使用的特定詞匯和 短語的定義會是有益的：術(shù)語"包括"和"包含"及其派生詞意指包含而沒有限制；意指"和/ 或"的術(shù)語"或"是包含性的；短語"與…相關(guān)聯(lián)的"和"與其相關(guān)聯(lián)的"及其派生詞可意指包 括、被包括在內(nèi)、與…相互連接、包含、被包含在內(nèi)、連接到…或與…連接、禪合到…或與… 禪合、與…可通信、與…合作、交織、并置、近似于、被綁定到…或與…綁定、具有、具有…的 屬性，等等;術(shù)語"控制器"意指控制至少一個(gè)操作的任何裝置、系統(tǒng)或裝置、系統(tǒng)的一部分， 其中，可在硬件、固件或軟件或者硬件、固件和軟件中的至少兩個(gè)的某一組合中實(shí)施所述裝 置。應(yīng)注意:無論是本地地還是遠(yuǎn)程地，可集中或分散與任何特定控制器相關(guān)聯(lián)的功能。在 本專利文件中通篇提供針對特定詞匯和短語的定義，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解:在許多 (如果不是最多的）示例中，所述定義應(yīng)用于所述限定的詞匯和短語的之前W及未來的使 用。
[0017]有益效果
[0018]本公開的用于增強(qiáng)圖像的局部動(dòng)態(tài)范圍的方法和設(shè)備提供許多益處。提供快速、 簡單和有效的用戶交互方式，并且，與包圍式曝光的圖像集中的其它圖像相比，將在所選區(qū) 域中具有最高曝光權(quán)重的圖像選為增強(qiáng)支持圖像的處理對增強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍帶來了更多的貢 獻(xiàn)。除此之外，非對稱加權(quán)允許對低曝光圖像中的較亮區(qū)域和高曝光圖像中的較暗區(qū)域進(jìn) 行優(yōu)先加權(quán)，從而在將增強(qiáng)支持圖像與參考圖像進(jìn)行合并時(shí)導(dǎo)致高動(dòng)態(tài)范圍。此外，所提供 的方法和設(shè)備提供一種降低用戶選擇區(qū)域的復(fù)雜度的基于分割的區(qū)域選擇。在選擇給定區(qū) 域中的所有像素 W及對區(qū)域邊界進(jìn)行區(qū)分方面更加有效。
【附圖說明】
[0019] 為了更全面地理解本公開及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將結(jié)合附圖進(jìn)行W下描述，其中，相同的 參考標(biāo)號表示相同的部分：
[0020] 圖1示出根據(jù)在此公開的實(shí)施例的用于增強(qiáng)圖像的局部動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備的總體框 圖；
[0021] 圖2示出根據(jù)在此公開的實(shí)施例的用于在手動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)模式下增強(qiáng)圖像的局 部動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備的完整框圖；
[0022] 圖3示出根據(jù)在此公開的實(shí)施例的用于在自動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)模式下增強(qiáng)圖像的局 部動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備的完整框圖；
[0023] 圖4示出根據(jù)在此公開的實(shí)施例的用于不同輸入圖像的預(yù)定義權(quán)重圖的示例；
[0024] 圖5示出解釋根據(jù)在此公開的實(shí)施例的增強(qiáng)圖像的動(dòng)態(tài)范圍的方法的流程圖；
[0025] 圖6示出解釋根據(jù)在此公開的實(shí)施例的在自動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)模式下進(jìn)行圖像處理 的方法的流程圖；
[0026] 圖7示出解釋根據(jù)在此公開的實(shí)施例的在手動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)模式下進(jìn)行圖像處理 的方法的流程圖；
[0027] 圖8示出解釋根據(jù)在此公開的實(shí)施例的在重影效應(yīng)減少模式下進(jìn)行圖像處理的方 法的流程圖；
[0028] 圖9a至圖9e示出根據(jù)在此公開的實(shí)施例的用于增強(qiáng)圖像的亮區(qū)的動(dòng)態(tài)范圍的示 例方法；
[0029] 圖10a至圖lOe示出根據(jù)在此公開的實(shí)施例的用于增強(qiáng)圖像中的暗區(qū)的動(dòng)態(tài)范圍 的示例方法；
[0030] 圖11a至圖lid示出根據(jù)在此公開的實(shí)施例的用于減少圖像中的重影效應(yīng)的示例 方法。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 在此專利文檔中的W下討論的圖1至圖lldW及用于描述本公開的原理的各種實(shí) 施例僅用于例證說明，不應(yīng)W任何限制本公開的范圍的方式來進(jìn)行解釋。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將理解，本公開的原理可任何適當(dāng)布置的系統(tǒng)和方法來實(shí)現(xiàn)。參照在附圖中示出并 在W下描述中詳細(xì)說明的非限制性實(shí)施例來更全面地解釋此處的實(shí)施例及其各種特征和 有利細(xì)節(jié)。公知組件和處理技術(shù)的描述被省略，W免不必要地模糊此處的實(shí)施例。在此使用 的示例僅意圖促進(jìn)對可實(shí)踐此處的實(shí)施例的各種方式的理解，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠?qū)嵺`此處的實(shí)施例。因此，不應(yīng)將示例解釋為限制此處的實(shí)施例的范圍。
[0032] 此處的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)一種用于使用包圍式曝光的圖像集的內(nèi)容來增強(qiáng)高動(dòng)態(tài)范圍 化DR)圖像