專利名稱：影像拍攝裝置及其影像合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種影像拍攝裝置及其影像合成方法，特別是有關(guān)于一種可對拍攝場景進(jìn)行多種的曝光亮度分析，以進(jìn)一步合成高動態(tài)范圍影像之影像拍攝裝置及其影像合成方法。
背景技術(shù)：
高動態(tài)范圍(High Dynamic Range, HDR)檔是一種特殊圖形檔格式，它的每一個圖元除了普通的R GB資訊，還有該點(diǎn)的實(shí)際亮度資訊。普通的圖形檔每個圖元只有0至255 的灰度范圍，這實(shí)際上是不夠的。想像一下太陽的發(fā)光強(qiáng)度和一個純黑的物體之間的灰度范圍或者說亮度范圍的差別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了 256個級別。因此，一張普通的白天風(fēng)景圖片，看上去白云和太陽可能都呈現(xiàn)是同樣的灰度/亮度，都是純白色，但實(shí)際上白云和太陽之間實(shí)際的亮度不可能一樣，它們之間的亮度差別是巨大的。因此，普通的圖形檔格式是很不精確的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有記錄到現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際狀況。高動態(tài)范圍是指一個場景的最亮和最暗部分之間的相對比值。一張高動態(tài)范圍影像，它記錄了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出256個級別的實(shí)際場景的亮度值，超出的部分在屏幕上是顯示不出來的。可以這樣想像在Wiotoshop里打開一張從室內(nèi)往窗外拍的圖片，窗外的部分處在強(qiáng)烈的陽光下，曝光過度，呈現(xiàn)的是一片白色，沒有多少細(xì)節(jié)。你將毫無辦法，調(diào)暗只會變成灰色而已，并不會呈現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)。但如果同一場景是由高動態(tài)范圍影像所記錄的話，減低曝光度，原來純白的部分將會呈現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)。目前合成高動態(tài)范圍影像，大多都是針對同一場景，以固定的曝光值來拍攝數(shù)張影像，每張影像的曝光值約略差1至2曝光值(Expose Value, EV)之曝光補(bǔ)償，或是更少， 來嘗試結(jié)合多張不同曝光影像來包含該場景的影像動態(tài)。然而，現(xiàn)有的方法，由于每張影像的動態(tài)有限，所以得拍攝多張影像來合成，然而一般相機(jī)的處理能力有限，無法在短時間內(nèi)處理3張以上的影像時，我們就得從中選出幾張影像進(jìn)行合成。例如，針對2至3張影像進(jìn)行處理，且以固定的曝光補(bǔ)償來拍攝2至3張影像，來合成高動態(tài)范圍影像。然而此種方式有時因場景的關(guān)系，無法有效地選出恰當(dāng)?shù)钠毓庋a(bǔ)償值來拍攝或處理影像，因而常常無法產(chǎn)生預(yù)期的高動態(tài)范圍影像。因此，以需求來說，設(shè)計(jì)一理想的影像拍攝裝置及其影像合成方法，來合成高動態(tài)范圍影像，已成市場應(yīng)用上的一刻不容緩的議題。

發(fā)明內(nèi)容
因?yàn)樯鲜霈F(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的就是在提供一種影像拍攝裝置及其影像合成方法，以解決已知的技術(shù)將不同曝光補(bǔ)償?shù)挠跋褚徊⑦M(jìn)行合成，所造成的高動態(tài)范圍影像處理時間及影像品質(zhì)不如預(yù)期的問題。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種影像拍攝裝置，其包含一影像拍攝模組、一曝光模組以及一處理模組，影像拍攝模組對一場景拍攝一場景影像，曝光模組系對該場景做測光，以產(chǎn)生多個色階分布圖，處理模組根據(jù)該些色階分布圖運(yùn)算出該場景影像于不同曝光條件的
4多個離散值，且該處理模組根據(jù)至少二個最高的離散值對該場景影像進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二個不同亮度條件的暫時影像，并將該至少二個不同亮度條件的暫時影像進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一儲存影像。其中，該曝光模組以多種曝光補(bǔ)償對該場景進(jìn)行測光，以產(chǎn)生不同曝光條件的該些色階分布圖。其中，該曝光模組就一區(qū)間亮度范圍，產(chǎn)生不同曝光條件的該些色階分布圖。其中，各該離散值代表該場景影像在不同曝光補(bǔ)償條件的亮暗變化程度。其中，該處理模組合成至少二個不同亮度條件的暫時影像中相同影像物件中的每
一像素，以產(chǎn)生該儲存影像。根據(jù)本發(fā)明的目的，再提出一種影像合成方法，適用于一影像拍攝裝置，該影像合成方法包含下列步驟由一影像拍攝模組對一場景拍攝一場景影像；通過一曝光模組對該場景做測光，以產(chǎn)生多個色階分布圖；利用一處理模組根據(jù)該些色階分布圖運(yùn)算出該場景影像在不同曝光條件的多個離散值；以該處理模組根據(jù)至少二個最高的離散值對該場景影像進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二個不同亮度條件的暫時影像；以及由該處理模組將該至少二個不同亮度條件的暫時影像進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一儲存影像。其中，此方法更包含通過該曝光模組以多種曝光補(bǔ)償對該場景進(jìn)行測光，以產(chǎn)生不同曝光條件的該些色階分布圖。其中，此方法更包含使用該曝光模組就一區(qū)間亮度范圍產(chǎn)生不同曝光條件的該些色階分布圖。其中，此方法更包含由該處理模組合成該至少二個不同亮度條件的暫時影像中相同影像物件中的每一像素，以產(chǎn)生該儲存影像。其中，各該離散值代表該場景影像在不同曝光補(bǔ)償條件的亮暗變化程度。根據(jù)本發(fā)明的目的，又提出一種影像合成方法，適用于一影像拍攝裝置，該影像合成方法包含下列步驟由一影像拍攝模組對一場景拍攝一場景影像；通過一曝光模組以多種曝光補(bǔ)償對該場景進(jìn)行測光，以產(chǎn)生不同曝光條件的多個色階分布圖；利用一處理模組根據(jù)該些色階分布圖運(yùn)算出該場景影像于不同曝光條件的多個離散值；以該處理模組根據(jù)至少二個最高的離散值對該場景影像進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二個不同亮度條件的暫時影像；以及由該處理模組將該至少二個不同亮度條件的暫時影像進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一高動態(tài)范圍影像。其中，各該離散值代表該場景影像在不同曝光補(bǔ)償條件的亮暗變化程度。其中，該儲存影像為一高動態(tài)范圍影像。承上所述，依照本發(fā)明的影像拍攝裝置及其影像合成方法，其可具有一或多個下述優(yōu)點(diǎn)(1)此影像拍攝裝置及其影像合成方法可在拍攝過程中，利用對拍攝場景測光時， 進(jìn)行亮度動態(tài)分析，然后按照影像拍攝裝置所能處理的影像張數(shù)，動態(tài)地且有效率地產(chǎn)生不同曝光值的暫時影像，以合成一高動態(tài)范圍影像。如此將能縮短高動態(tài)范圍影像合成的時間。(2)此影像拍攝裝置及其影像合成方法可在拍攝過程中，利用對拍攝場景測光時， 進(jìn)行亮度動態(tài)分析，然后按照影像拍攝裝置所能處理的影像張數(shù)，動態(tài)地且有效率地產(chǎn)生不同曝光值的暫時影像，以合成一高動態(tài)范圍影像。如此將能提升高動態(tài)范圍影像合成的品質(zhì)。


圖1為本發(fā)明的影像拍攝裝置一實(shí)施例的框圖。圖2為本發(fā)明的影像拍攝裝置一實(shí)施例的示意圖。圖3為本發(fā)明的影像拍攝裝置一實(shí)施例影像的各該色階分布圖的示意圖。圖4為本發(fā)明的影像拍攝裝置一實(shí)施例的高動態(tài)范圍影像的合成示意圖。圖5為本發(fā)明的具有影像拍攝功能的電子裝置一實(shí)施例的示意圖。圖6為本發(fā)明的影像合成方法的流程中
11_像拍攝裝置
10影像拍攝模組
11曝光模組
12儲存模組
13顯示模組
14處理模組
101場景影像111 色階分布圖141 第一暫時影像142 第二暫時影像121 高動態(tài)范圍影像5 電子裝置50 本體51 輸入裝置S61 S65 步驟
具體實(shí)施例方式以下將參照相關(guān)圖式，說明依本發(fā)明的影像拍攝裝置及其影像合成方法的實(shí)施例，為使便于理解，下述實(shí)施例中的相同元件以相同的符號標(biāo)示來說明。本發(fā)明的影像拍攝裝置可以是數(shù)字相機(jī)(DigitalCamera)、照相手機(jī)(Camera Phone)智慧型手機(jī)(Smartphone)或數(shù)字?jǐn)z影機(jī)(Digital Video Camera)等各種具有攝像功能的可攜式電子裝置，為便于更了解本發(fā)明的技術(shù)特征，底下是以照相手機(jī)為實(shí)施例，但并不以此為限。請參閱圖1，其為本發(fā)明的影像拍攝裝置一實(shí)施例的框圖。如圖所示，本發(fā)明的影像拍攝裝置1包含了一影像拍攝模組10、一曝光模組11、一儲存模組12、一顯示模組13以及一處理模組14。影像拍攝模組10用來拍攝影像及產(chǎn)生影像資料。影像拍攝模組10可包含鏡頭、感光元件如互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體元件(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)或電荷耦合元件(Charge-Coupled-DevichCCD)、模擬/數(shù)字電路、影像處理器等。曝光模組11具有自動曝光(Auto Exposure)調(diào)節(jié)的機(jī)制，可包含光圈大小、快門、ISO感光度等，且其以多種曝光補(bǔ)償對欲進(jìn)行拍攝的場景進(jìn)行測光，來產(chǎn)生不同曝光條件的該些色階分布圖111。儲存模組12可作影像的儲存，其可為嵌入式記憶體、外接式記憶卡或其組合。 顯示模組13用以顯示影像，其可為液晶顯示器(Liquid Crystal Display, IXD)或觸控式
液晶屏幕。處理模組14電性連接影像拍攝模組10、曝光模組11、儲存模組12以及顯示模組 13，其可為中央處理器(CentralProcessing Unit, CPU)或微處理器(Micro-Processing Unit)。處理模組14可根據(jù)曝光模組11產(chǎn)生的該些色階分布圖111運(yùn)算出該場景影像101 在不同曝光條件的多個離散值；且處理模組14可根據(jù)至少二個最高的離散值對該場景影像101進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二個不同亮度條件的暫時影像。例如，如圖1中所示，處理模組14可將場景影像101進(jìn)行影像處理，產(chǎn)生第一暫時影像141及第二暫時影像142。 而后，處理模組14可將該至少二個不同亮度條件的暫時影像(如第一暫時影像141及第二暫時影像14 進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一張高動態(tài)范圍影像121，儲存于儲存模組12。并處理模組14可控制顯示模組13顯示該高動態(tài)范圍影像121。請一并參閱圖2，其為本發(fā)明的影像拍攝裝置一實(shí)施例的示意圖。如圖所示，使用者在使用影像拍攝裝置1拍攝影像的過程中，可于影像拍攝模組10對拍攝場景拍攝一場景影像101的同時，利用曝光模組11自動曝光(Auto Exposure, AE)調(diào)節(jié)的機(jī)制對該拍攝場景做測光，以統(tǒng)計(jì)出該拍攝場景于不同曝光條件下的色階分布圖111。在本實(shí)施例中，曝光模組11在進(jìn)行自動曝光調(diào)節(jié)機(jī)制的測光時，可分別用+2EV、+1EV、0EV、-1EV和-2EV等5種曝光補(bǔ)償進(jìn)行測光。使得影像拍攝模組10在拍攝該場景影像101的同時，曝光模組11可得到各種不同曝光條件的各該色階分布圖111 (如圖3所示)。接著，處理模組14可利用各該色階分布圖111運(yùn)算出該張場景影像101在特定曝光補(bǔ)償條件下的熵值(Entropy)。其中，熵值越高，代表該場景影像101在特定曝光補(bǔ)償條件下所涵蓋的有效動態(tài)范圍越大，亦即亮暗范圍的變化越大。請一并參閱表1，其為不同的曝光補(bǔ)償分別對應(yīng)的熵值。如表所示，可得知+2EV、 +1EV、0EV、-IEV和-2EV等5種曝光補(bǔ)償條件下的熵值分別為3. 31,4. 01,3. 75,3. 83和 2. 96。根據(jù)前面敘述可進(jìn)一步推知該場景影像101在特定曝光補(bǔ)償條件下所涵蓋的有效動態(tài)范圍，由大至小的順序依序?yàn)?1EV、-1EV、0EV、+2EV和-2EV。如此，處理模組14可根據(jù)影像拍攝裝置1初始設(shè)定的高動態(tài)范圍影像的處理時間或合成張數(shù)(該初始設(shè)定可依廠商或使用者動態(tài)地調(diào)整成不同的初始值)，對場景影像101進(jìn)行影像處理。例如，初始設(shè)定的高動態(tài)范圍影像的合成張數(shù)為兩張暫時影像(在本實(shí)施例中，初始設(shè)定的兩張合成張數(shù)， 然而本發(fā)明在實(shí)際實(shí)施時，并不限于此合成張數(shù)的限定)，處理模組14則可將影像拍攝模組10所拍攝到的場景影像101進(jìn)行影像處理，依據(jù)5種曝光補(bǔ)償?shù)撵刂荡笮。a(chǎn)生+IEV的第一暫時影像141及-IEV的第二暫時影像142。而后，如圖4所示，處理模組14可將+IEV 的第一暫時影像141及-IEV的第二暫時影像142進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一張高動態(tài)范圍影像121，儲存于儲存模組12。最后，顯示模組13可顯示此高動態(tài)范圍影像121。表1不同的曝光補(bǔ)償分別對應(yīng)的熵值
權(quán)利要求
1.一種影像拍攝裝置，其特征在于包含一影像拍攝模組，其對一場景拍攝一場景影像；一曝光模組，其對所述場景做測光，以產(chǎn)生多個色階分布圖；以及一處理模組，其根據(jù)所述色階分布圖運(yùn)算出所述場景影像在不同曝光條件的多個離散值，且所述處理模組根據(jù)至少二個最高的離散值對所述場景影像進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二個不同亮度條件的暫時影像，并將所述至少二個不同亮度條件的暫時影像進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一儲存影像。
2.如權(quán)利要求1所述的影像拍攝裝置，其特征在于所述曝光模組以多種曝光補(bǔ)償對所述場景進(jìn)行測光，以產(chǎn)生不同曝光條件的所述色階分布圖。
3.如權(quán)利要求2所述的影像拍攝裝置，其特征在于所述曝光模組就一區(qū)間亮度范圍， 產(chǎn)生不同曝光條件的所述色階分布圖。
4.如權(quán)利要求1所述的影像拍攝裝置，其特征在于各所述離散值代表所述場景影像在不同曝光補(bǔ)償條件的亮暗變化程度。
5.如權(quán)利要求1所述的影像拍攝裝置，其特征在于所述處理模組合成所述至少二個不同亮度條件的暫時影像中相同影像物件中的每一像素，以產(chǎn)生所述儲存影像。
6.一種影像合成方法，適用于一影像拍攝裝置，其特征在于所述影像合成方法包含下列步驟由一影像拍攝模組對一場景拍攝一場景影像；通過一曝光模組對所述場景做測光，以產(chǎn)生多個色階分布圖；利用一處理模組根據(jù)所述色階分布圖運(yùn)算出所述場景影像在不同曝光條件的多個離散值；以所述處理模組根據(jù)至少二個最高的離散值對所述場景影像進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二個不同亮度條件的暫時影像；以及由所述處理模組將所述至少二個不同亮度條件的暫時影像進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一儲存影像。
7.如權(quán)利要求6所述的影像合成方法，其特征在于更包含下列步驟通過所述曝光模組以多種曝光補(bǔ)償對所述場景進(jìn)行測光，以產(chǎn)生不同曝光條件的所述色階分布圖。
8.如權(quán)利要求7所述的影像合成方法，其特征在于更包含下列步驟使用所述曝光模組就一區(qū)間亮度范圍產(chǎn)生不同曝光條件的所述色階分布圖。
9.如權(quán)利要求6所述的影像合成方法，其特征在于更包含下列步驟由所述處理模組合成所述至少二個不同亮度條件的暫時影像中相同影像物件中的每一像素，以產(chǎn)生所述儲存影像。
10.一種影像合成方法，適用于一影像拍攝裝置，其特征在于所述影像合成方法包含下列步驟由一影像拍攝模組對一場景拍攝一場景影像；通過一曝光模組以多種曝光補(bǔ)償對所述場景進(jìn)行測光，以產(chǎn)生不同曝光條件的多個色階分布圖；利用一處理模組根據(jù)所述色階分布圖運(yùn)算出所述場景影像在不同曝光條件的多個離散值；以所述處理模組根據(jù)至少二個最高的離散值對所述場景影像進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二個不同亮度條件的暫時影像；以及由所述處理模組將所述至少二個不同亮度條件的暫時影像進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一高動態(tài)范圍影像。
11.如權(quán)利要求10所述的影像合成方法，其特征在于各所述離散值代表所述場景影像在不同曝光補(bǔ)償條件的亮暗變化程度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種影像拍攝裝置及其影像合成方法，其中影像拍攝裝置包含一影像拍攝模組、一曝光模組以及一處理模組，影像拍攝模組對一場景拍攝一場景影像，曝光模組對該場景做測光，以產(chǎn)生多個色階分布圖，處理模組根據(jù)該些色階分布圖運(yùn)算出該場景影像于不同曝光條件的多個離散值，且該處理模組根據(jù)至少二最高的離散值對該場景影像進(jìn)行影像處理，以產(chǎn)生至少二不同亮度條件的暫時影像，并將該至少二不同亮度條件的暫時影像進(jìn)行影像合成，以產(chǎn)生一高動態(tài)范圍影像。
文檔編號H04M1/02GK102480599SQ201010553910
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者李運(yùn)錦 申請人:華晶科技股份有限公司