本發(fā)明主要涉及圖像合成領(lǐng)域，尤其涉及一種高動態(tài)范圍圖像合成方法及裝置。
背景技術(shù)：
：對于感光元件，例如相機的成像芯片，動態(tài)范圍(英文：DynamicRange，縮寫：DR)表示圖像中所包含的從“最暗”至“最亮”的范圍。動態(tài)范圍越大，所能表現(xiàn)的層次越豐富。對于相機，其動態(tài)范圍越大，它能同時記錄的暗部細節(jié)和亮部細節(jié)就越豐富?，F(xiàn)實中真實存在的亮度差，即最高的物體亮度和最暗的物體亮度之比為108，人眼所能看到的亮度范圍是105左右，而一般的顯示器能表示的亮度范圍只有28(即256)種不同的亮度。隨著科技的進步，普通動態(tài)范圍(英文：StandardDynamicRange，縮寫：SDR)的相機已經(jīng)無法完全滿足人們的需求。高動態(tài)范圍(英文：HighDynamicRange，縮寫：HDR)的相機，是通過某種手段或途徑提升相機的動態(tài)范圍，與SDR相機相比，該類相機能獲取到場景細節(jié)更為豐富的圖像，該圖像稱之為高動態(tài)范圍(HDR)圖像。目前，一種HDR圖像的獲取方法是通過多張不同曝光度的普通圖像來回溯估計實際的場景亮度，用實際場景亮度合成得到HDR圖像。在HDR圖像合成與顯示的過程中，涉及相機響應(yīng)函數(shù)的標(biāo)定、HDR合成以及色調(diào)映射(英文：ToneMapping)等操作過程，但是這些操作過程均需要進行復(fù)雜的運算，例如奇異值分解、指數(shù)運算、加權(quán)平均等，所以在硬件邏輯實現(xiàn)層面上，例如，對于硬件FPGA(英文：FieldProgrammableGateArray)中實現(xiàn)上述運算需要占用大量的邏輯和存儲資源，無法滿足硬件設(shè)備(例如攝像機)的高速和實時性要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：本申請?zhí)峁┝艘环N高動態(tài)范圍圖像合成方法及裝置，以解決現(xiàn)有的在提高圖像動態(tài)范圍時，占用大量FPGA的邏輯和存儲資源的問題。為解決上述技術(shù)問題，本申請公開了如下技術(shù)方案：第一方面，提供了一種高動態(tài)范圍HDR圖像合成方法，所述方法包括：獲取在同一場景拍攝的至少兩幀圖像或高幀頻下的連續(xù)多幀圖像，且每幀圖像的曝光度不同；獲取每幀圖像上所有像素點的灰度值；根據(jù)經(jīng)典HDR圖像合成公式，用灰度值代替所述經(jīng)典HDR圖像合成算法公式中的光照度，形成第一HDR圖像合成公式；對所述第一HDR圖像合成公式優(yōu)化生成第二HDR圖像合成公式；使用所述第二HDR圖像合成公式對至少兩幀圖像上的對應(yīng)位置的像素點進行合成，并生成HDR圖像；建立一個分段線性模型，將所述生成的HDR圖像通過所述分段線性模型表示。進一步地，所述經(jīng)典HDR圖像合成公式表示為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)Ej(Zij)Σj=1Pw(Zij)]]>其中，hdr表示HDR合成后的圖像，hdr(i)表示hdr圖像上第i個像素點的灰度值，Zij為第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Ej(Zij)為第j幀圖像第i個像素點處的實際場景照度，w(Zij)為第j幀圖像第i個像素點的補償權(quán)值，P表示合成一幀HDR圖像所用的圖像幀數(shù)，所述第一HDR圖像合成公式表示為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)·ZijΣj=1Pw(Zij)]]>Zij表示為第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Zij相當(dāng)于所述經(jīng)典HDR圖像合成公式中的Ej(Zij)。進一步地，對所述第一HDR圖像合成公式優(yōu)化生成第二HDR圖像合成公式包括：對所述第一HDR圖像合成公式進行去分母化簡，生成第二HDR圖像合成公式；其中，所述第二HDR圖像合成公式表示為：進一步地，所述通過分段線性模型對HDR圖像進行壓縮包括：如果所述分段線性模型為三段式分段線性模型，并且設(shè)Y11表示為所述HDR圖像合成后的圖像灰度，Y10表示為Y11壓縮后的圖像灰度，則將Y10通過所述分段線性模型可例化表示為：Y10=Y11/a+Y11/b,Y11≤y1Y11/c+Y11/d+e,y1<Y11≤y2Y11/f+g,Y11>y2]]>其中，y1，y2表示所述三段式分段線性模型的拐點，a,b,c,d,e,f,g表示分段線性系數(shù)。進一步地，在所述分段線性模型中，位于分母位置的分段線性系數(shù)的取值為2n，且n是自然數(shù)。第二方面，提供了一種HDR圖像合成裝置，所述裝置包括：圖像獲取單元，用于獲取在同一場景拍攝的至少兩幀圖像或高幀頻下的連續(xù)多幀圖像，且每幀圖像的曝光度不同；灰度值獲取單元，用于獲取每幀圖像上所有像素點的灰度值；第一公式合成單元，用于根據(jù)經(jīng)典HDR圖像合成公式，用灰度值代替所述經(jīng)典HDR圖像合成算法公式中的光照度，形成第一HDR圖像合成公式；第二公式合成單元，用于對所述第一HDR圖像合成公式優(yōu)化生成第二HDR圖像合成公式；HDR圖像合成單元，用于使用所述第二HDR圖像合成公式對至少兩幀圖像上的對應(yīng)位置的像素點進行合成，并生成HDR圖像；壓縮單元，用于建立一個分段線性模型，將所述生成的HDR圖像通過所述分段線性模型表示。進一步地，所述經(jīng)典HDR圖像合成公式表示為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)Ej(Zij)Σj=1Pw(Zij)]]>其中，hdr表示HDR合成后的圖像，hdr(i)表示hdr圖像上第i個像素點的灰度值，Zij為第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Ej(Zij)為第j幀圖像第i個像素點處的實際場景照度，w(Zij)為第j幀圖像第i個像素點的補償權(quán)值，P表示合成一幀HDR圖像所用的圖像幀數(shù)，所述第一HDR圖像合成公式表示為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)·ZijΣj=1Pw(Zij)]]>Zij表示為第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Zij相當(dāng)于所述經(jīng)典HDR圖像合成公式中的Ej(Zij)。進一步地，所述第二公式合成單元，具體用于對所述第一HDR圖像合成公式進行去分母化簡，生成第二HDR圖像合成公式；其中，所述第二HDR圖像合成公式表示為：進一步地，所述壓縮單元具體用于，如果所述分段線性模型為三段式分段線性模型，并且設(shè)Y11表示為所述HDR圖像合成后的圖像灰度，Y10表示為Y11壓縮映射后的圖像灰度，則將Y10通過所述分段線性模型可例化表示為：Y10=Y11/a+Y11/b,Y11≤y1Y11/c+Y11/d+e,y1<Y11≤y2Y11/f+g,Y11>y2]]>其中，y1，y2表示所述三段式分段線性模型的拐點，a,b,c,d,e,f,g表示分段線性系數(shù)。進一步地，在所述分段線性模型中，位于分母位置的分段線性系數(shù)的取值為2n，且n是自然數(shù)。第三方面，提供了一種HDR圖像合成設(shè)備，所述設(shè)備包括收發(fā)器，處理器和存儲器，收發(fā)器，用于獲取在同一場景拍攝的至少兩幀圖像，且每幀圖像的曝光度不同，以及獲取每幀圖像上所有像素點的灰度值；處理器，用于根據(jù)經(jīng)典HDR圖像合成公式，用灰度值代替所述經(jīng)典HDR圖像合成算法公式中的光照度，形成第一HDR圖像合成公式，以及對所述第一HDR圖像合成公式優(yōu)化生成第二HDR圖像合成公式；所述處理器，還用于使用所述第二HDR圖像合成公式對至少兩幀圖像上的對應(yīng)位置的像素點進行合成，并生成HDR圖像，以及建立一個分段線性模型，將所述生成的HDR圖像通過所述分段線性模型表示；存儲器，用于存儲所述第一HDR圖像合成公式、第二HDR圖像合成公式、分段線性模型和生成的HDR圖像。本申請?zhí)峁┑囊环N高動態(tài)范圍圖像合成方法及裝置，在感光元件為理想元件的條件下，認為該感光元件的灰度響應(yīng)與光照度成線性關(guān)系，即相機響應(yīng)函數(shù)與光照度是線性相關(guān)的，因此用圖像的灰度值代替經(jīng)典HDR圖像合成算法中的光照度，并對其進行HDR合成，進而無需再對相機響應(yīng)函數(shù)進行標(biāo)定，將FPGA中復(fù)雜運算，例如指數(shù)、對數(shù)、除法、加權(quán)平均等優(yōu)化為單點的加減和移位等運算，由于這些加減和移位運算適于FPGA的執(zhí)行操作，幾乎不占用FPGA邏輯和存儲資源，所以能夠滿足硬件設(shè)備的高速和實時性要求。此外，簡化HDR合成模型后，由于實際中理想感光元件難以實現(xiàn)，所以通過ToneMapping分段線性模型對其進行校正和補償，從而使得合成結(jié)果趨向真實的相機響應(yīng)函數(shù)。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本申請實施例提供的一種HDR圖像合成方法的流程圖；圖2是本申請實施例提供的一種HDR圖像合成方法的流程示意圖；圖3是本申請實施例提供的一種分段線性模型可例化的曲線示意圖；圖4是本申請實施例提供的一種HDR圖像合成裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本申請實施例提供的一種HDR圖像合成設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。本申請實施例提供了一種高動態(tài)范圍圖像合成方法及裝置，對于黑白圖像，圖像亮度數(shù)據(jù)為單通道，將該單通道定義為Y通道，本申請實施例涉及的HDR圖像合成方法均是在Y通道上設(shè)計完成。此外，本方法也可以應(yīng)用于彩色圖像的亮度(Y)通道，如果將彩色圖像的亮度通道單獨提取出來，則也可以看成是一幅黑白圖像，因此本實施例提供的方法也適用于彩色圖像的亮度(Y)通道的HDR合成。如圖2所示，現(xiàn)有的HDR圖像合成過程包括：首先，由圖像的Y通道找出平面照度E，即相機響應(yīng)函數(shù)的標(biāo)定。所謂相機響應(yīng)函數(shù)，是指在相機成像過程中入射光的平面照度與圖像數(shù)據(jù)之間的函數(shù)映射關(guān)系，涵蓋了相機內(nèi)部處理的所有過程，可視為相機的固有屬性。其次，用平面照度加權(quán)平均得到HDR圖像(即HDR合成)，最后通過ToneMapping將HDR圖像在普通顯示屏上顯示。但是現(xiàn)有的HDR合成過程在硬件FPGA實現(xiàn)中占用大量邏輯和存儲資源，具體地，在相機響應(yīng)函數(shù)的標(biāo)定的過程中，需要通過復(fù)雜的最優(yōu)化和迭代運算，會占用大量邏輯資源，并且將最終獲得的響應(yīng)函數(shù)存儲在FPGA中，還要占用存儲資源。此外，在HDR合成的過程中，涉及除法運算操作，由于該除法操作是針對每個點進行的，且每一點的補償權(quán)值不同，所以對于FPGA而言實現(xiàn)難度較大，占用大量的邏輯資源。為克服HDR合成過程在硬件FPGA中占用大量邏輯和存儲資源的問題，本申請實施例提供了一種HDR圖像合成方法，該方法用于將同一場景曝光度不同的兩幀或兩幀以上圖像合成為一幀HDR圖像，并將其顯示在普通的顯示設(shè)備上。所述曝光度是指感光元件獲取一幀圖像的曝光程度，可以理解為感光元件單位面積上接收到的光子數(shù)(或光子能量)的多少。例如，曝光度越高，感光元件單位面積接收到的光子數(shù)越多，圖像效果就越亮；反之，曝光度越低，圖像越暗。由于同一場景的不同幀圖像的曝光度不同，例如，曝光度高的圖像能看清楚較暗區(qū)域的細節(jié)，但較亮區(qū)域呈現(xiàn)為過曝，亮部細節(jié)無法分辨；曝光度低的圖像能看清楚較亮區(qū)域的細節(jié)，但較暗區(qū)域的細節(jié)看不清楚；本申請?zhí)峁┑姆椒ㄍㄟ^將多個曝光度不同的圖像進行HDR合成，來恢復(fù)實際場景的照度。如圖1所示是本申請?zhí)峁┑囊环NHDR圖像合成方法的流程圖，該方法包括如下步驟：步驟101：獲取在同一場景拍攝的至少兩幀圖像或高幀頻下的連續(xù)多幀(至少兩幀)圖像，且每幀圖像的曝光度不同；本實施例中，同一場景拍攝的至少兩幀曝光度不同的圖像，其實現(xiàn)方法可簡要概括為兩類：1)同時獲取同一場景中的不同曝光度的多幀(至少兩幀)圖像，該功能可通過特殊的感光元件實現(xiàn)，其原理在于多幀圖像同時曝光、同時輸出但曝光度不同；2)高幀頻拍攝時前后連續(xù)幀曝光度不同的圖像，其原理在于高幀頻拍攝時可認為前后幀圖像場景一致。步驟102：獲取每幀圖像上所有像素點的灰度值；步驟103：根據(jù)經(jīng)典HDR圖像合成公式，用灰度值代替所述經(jīng)典HDR圖像合成算法公式中的光照度，形成第一HDR圖像合成公式；在感光元件為理想元件的條件下，認為該感光元件的灰度響應(yīng)與光照度成線性關(guān)系，即相機響應(yīng)函數(shù)與光照度是線性相關(guān)的，因此可用圖像的灰度值代替經(jīng)典HDR合成算法中的光照度。其中，這里所述的感光元件是指成像傳感器，通過感光元件能夠獲取待合成的圖像，通過該圖像能夠得到其上任一點的灰度值。步驟104：對所述第一HDR圖像合成公式優(yōu)化生成第二HDR圖像合成公式；步驟105：使用所述第二HDR圖像合成公式對至少兩幀圖像上的對應(yīng)位置的像素點進行合成，并生成HDR圖像；如果對曝光度不同的兩幀圖像進行HDR合成，則分別獲取第一幀圖像上所有像素點的灰度值和第二幀圖像上所有像素點的灰度值，以一個像素點為例，分別將第一幀圖像和第二幀圖像上同一位置像素點的灰度值代入到所述第二HDR圖像合成公式中，得到合成后的HDR圖像在這一位置像素點的灰度值。將第一幀圖像和第二幀圖像上的所有相同位置像素點的灰度值帶入到所述第二HDR圖像合成公式中，進而得到合成后的HDR圖像。步驟106：建立一個分段線性模型，將所述生成的HDR圖像通過所述分段線性模型表示。在步驟106中生成的HDR圖像需要HDR顯示器才能夠顯示，但是這種HDR顯示器價格昂貴，所以為了使生成的HDR圖像能夠顯示在一般的顯示設(shè)備上，因此對該HDR圖像進行壓縮操作，具體壓縮的過程可以通過預(yù)先設(shè)置的分段線性模型來實現(xiàn)。本實施例提供的一種高動態(tài)范圍圖像合成方法，在感光元件為理想元件的條件下，認為該感光元件的灰度響應(yīng)與光照度成線性關(guān)系，即相機響應(yīng)函數(shù)與光照度是線性相關(guān)的，因此用圖像的灰度值代替經(jīng)典HDR圖像合成算法中的光照度，并對其進行HDR合成，進而無需再對相機響應(yīng)函數(shù)進行標(biāo)定，將FPGA中復(fù)雜運算，例如指數(shù)、對數(shù)、除法、加權(quán)平均等優(yōu)化為單點的加減和移位等運算，由于這些加減和移位運算適于FPGA的執(zhí)行操作，幾乎不占用FPGA邏輯和存儲資源，所以能夠滿足硬件設(shè)備的高速和實時性要求。在上述方法的一個具體實施例中，假設(shè)感光元件的灰度響應(yīng)與光照度成線性關(guān)系，則所述灰度響應(yīng)滿足理想的線性相關(guān)模型，在所述經(jīng)典HDR圖像合成算法中，經(jīng)典HDR圖像合成公式表示為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)Ej(Zij)Σj=1Pw(Zij)]]>其中，設(shè)任意一幀圖像上任意一個像素點表示為第j幀圖像第i個像素點，hdr表示HDR合成后的圖像，即所述生成的HED圖像，hdr(i)表示hdr圖像上第i個像素點的灰度值，Zij為第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Ej(Zij)為第j幀圖像第i個像素點處的實際場景照度，w(Zij)為第j幀圖像第i個像素點的補償權(quán)值，補償權(quán)值函數(shù)可通過三角函數(shù)或正態(tài)分布函數(shù)獲得，所述第j幀圖像第i個像素點的補償權(quán)值為所述補償權(quán)值函數(shù)中的一個值，P表示合成一幀HDR圖像所用的圖像幀數(shù)。基于上述線性相關(guān)模型，將獲取的任意一個像素點的灰度值代替經(jīng)典HDR合成算法中的光照度，即Z＝kE,其中，k為線性相關(guān)系數(shù)，對于一款成像設(shè)備(例如相機等)，k為常數(shù)。將該灰度值替換經(jīng)典HDR圖像合成公式中的光照度之后，形成第一HDR圖像合成公式，所述第一HDR圖像合成公式表示為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)·ZijΣj=1Pw(Zij)]]>其中，Zij表示第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Zij相當(dāng)于所述經(jīng)典HDR圖像合成公式中的Ej(Zij)。使用第一HDR合成公式對獲取的多幀圖像進行HDR合成，避免對相機響應(yīng)函數(shù)進行標(biāo)定，避免復(fù)雜的運算，進而節(jié)約了大量邏輯和存儲資源。進一步地，在使用第一HDR圖像合成公式對多幀圖像進行HDR合成過程中，由于HDR合成后還需經(jīng)過ToneMapping的映射過程才能將HDR合成后的圖像在普通顯示屏上進行顯示，因此考慮將HDR合成過程中涉及映射關(guān)系的部分優(yōu)化掉，即對上述第一HDR合成公式進行去分母化簡，優(yōu)化掉該公式中的分母部分，生成第二HDR圖像合成公式。所述第二HDR圖像合成公式可表示為：本實施例中，通過對第一HDR圖像合成公式的優(yōu)化，能夠進一步地簡化HDR圖像合成公式，進而減小計算量，節(jié)約硬件資源。在上述實施例所提供的方法中，由于是基于理想的感光元件實現(xiàn)的，但是現(xiàn)實中的元器件難以達到理想要求，會產(chǎn)生誤差，所以需要通過ToneMapping分段線性模型對其進行校正和補償，從而使得合成結(jié)果趨向真實的相機響應(yīng)函數(shù)。具體實現(xiàn)的過程如下：將ToneMapping設(shè)置為一個分段線性模型，為了在增大HDR圖像對比度的同時滿足FPGA硬件邏輯的需求，將該ToneMapping優(yōu)化為分段線性模型。如果所述分段線性模型為三段式分段線性模型，并且設(shè)Y11表示為所述HDR圖像合成后的圖像灰度，Y10表示為Y11壓縮后的圖像灰度，即生成的HDR圖像灰度，則將Y10通過所述分段線性模型可例化表示為：Y10=Y11/a+Y11/b,Y11≤y1Y11/c+Y11/d+e,y1<Y11≤y2Y11/f+g,Y11>y2]]>其中，y1，y2表示為分段線性映射模型的拐點，a,b,c,d,e,f,g表示分段線性系數(shù)。優(yōu)選的，在所述分段線性模型中，位于分母位置的分段線性系數(shù)的取值為2n，且n是自然數(shù)。在上述分段線性模型中，a,b,c,d,f取值為2n，n＝0,1,2,3......,由于在上述公式中a,b,c,d,f均為除法操作，而在FPGA中除法操作實現(xiàn)起來比較繁瑣，所以將分段線性系數(shù)取值為2n，例如，2、4、8、16等，進而FPGA中就能夠通過數(shù)據(jù)移位的方法實現(xiàn)上述公式中的除法操作，不但加快了運算速度，而且不占用資源。本實施例通過設(shè)置分段線性映射模型，能夠減小FPGA的存儲空間，進一步節(jié)約了硬件FPGA存儲資源。在一個具體的實施例中，若HDR合成后的數(shù)據(jù)為11bit數(shù)據(jù)(即Y11)，要將該11bit數(shù)據(jù)映射到10bit數(shù)據(jù)(即Y10)的灰度空間，可將上述分段線性模型例化表示為：Y10=Y11/2,Y11<(27+29)Y11/2+(Y11-27-29)/4,(27+29)<Y11<(210+27+26)(Y11+211-28)/4,(210+27+26)<Y11<(210+29+28)Y11/2,else]]>如圖3示出了上述ToneMapping分段線性模型可例化的曲線，其中拐點y1、y2、y3分別對應(yīng)上面式子中的(27+29)、(210+27+26)和(210+29+28)。本具體的實施例的有益效果為：分段線性模型的斜率系數(shù)均取值為2n(n＝0,1,2，……)，在FPGA中可通過簡單執(zhí)行的移位操作實現(xiàn)。本發(fā)明涉及一種實時性高的HDR圖像合成與顯示方法，該方法適用于FPGA硬件實現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于各種成像設(shè)備，尤其是可應(yīng)用于實時性要求高的設(shè)備，并且不借助外部軟硬件也可提高設(shè)備的動態(tài)范圍。在另一個實施例中，如果對同一場景曝光度不同的兩幀圖像進行HDR圖像合成，且所述兩幀圖像分別為高曝光(英文：HighExposure，縮寫：HE)圖像和低曝光(英文：LowExposure，縮寫：LE)圖像，則對所述HE圖像和LE圖像進行HDR圖像合成，基于上述理想LE圖像和HE圖像的灰度響應(yīng)均與光照度圖像E呈線性相關(guān)的模型，則簡化HDR合成過程為hdr(i)＝n1*LE(i)+n2*HE(i)。其中，hdr表示合成后的HDR圖像，hdr(i)表示HDR圖像上第i個像素點，LE(i)表示LE圖像上第i個像素點，HE(i)表示HE圖像上第i個像素點，n1,n2為補償權(quán)值。HDR圖像與具體照度圖像E之間的比例關(guān)系通過ToneMapping將其映射回來。本申請實施例還提供了一種HDR圖像合成裝置，對應(yīng)于前述方法的實施例，該裝置用于將同一場景曝光度不同的兩幀或兩幀以上圖像合成為一幀高動態(tài)范圍HDR圖像，如圖4所示，該裝置400包括：圖像獲取單元401，用于獲取在同一場景拍攝的至少兩幀圖像或高幀頻下的連續(xù)多幀(至少兩幀)圖像，且每幀圖像的曝光度不同；灰度值獲取單元402，用于獲取每幀圖像上所有像素點的灰度值；第一公式合成單元403，用于根據(jù)經(jīng)典HDR圖像合成公式，在感光元件為理想元件的條件下，認為該感光元件的灰度響應(yīng)與光照度成線性關(guān)系，用灰度值代替所述經(jīng)典HDR圖像合成算法公式中的光照度，形成第一HDR圖像合成公式；第二公式合成單元404，用于對所述第一HDR圖像合成公式優(yōu)化生成第二HDR圖像合成公式；HDR圖像合成單元405，用于使用所述第二HDR圖像合成公式對至少兩幀圖像上的對應(yīng)位置的像素點進行合成，并生成HDR圖像；壓縮單元406，用于建立一個分段線性模型，將所述生成的HDR圖像通過所述分段線性模型表示。進一步地，在所述經(jīng)典HDR圖像合成算法中，經(jīng)典HDR圖像合成公式為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)Ej(Zij)Σj=1Pw(Zij)]]>其中，hdr表示HDR合成后的圖像，hdr(i)表示hdr圖像上第i個像素點的灰度值，Zij為第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Ej(Zij)為第j幀圖像第i個像素點處的實際場景照度，w(Zij)為第j幀圖像第i個像素點的補償權(quán)值，P表示合成一幀HDR圖像所用的圖像幀數(shù)，所述第一HDR圖像合成公式表示為：hdr(i)=Σj=1Pw(Zij)·ZijΣj=1Pw(Zij)]]>Zij表示為第j幀圖像第i個像素點的灰度值，Zij相當(dāng)于所述經(jīng)典HDR圖像合成公式中的Ej(Zij)。進一步地，所述優(yōu)化單元具體用于對所述第一HDR圖像合成公式進行去分母化簡，生成第二HDR圖像合成公式；其中，所述第二HDR圖像合成公式表示為：進一步地，所述壓縮單元405具體用于，如果所述分段線性模型為三段式分段線性模型，并且設(shè)Y11表示為所述HDR圖像合成后的圖像灰度，Y10表示為Y11壓縮映射后的圖像灰度，則將Y10通過所述分段線性模型可例化表示為：Y10=Y11/a+Y11/b,Y11≤y1Y11/c+Y11/d+e,y1<Y11≤y2Y11/f+g,Y11>y2]]>其中，y1，y2表示所述三段式分段線性模型的拐點，a,b,c,d,e,f,g表示分段線性系數(shù)?？蛇x的，在所述分段線性模型中，位于分母位置的分段線性系數(shù)的取值為2n，且n是自然數(shù)，即a,b,c,d,f取值為2n，n＝0,1,2,3......,。需要說明的是，本申請實施例所建立的分段線性模型包括但不僅局限于有兩個(y1,y2)或三個(y1,y2,y3)拐點的線性分段模型，其它類型的分段線性函數(shù)模型，即只要是通過分段線性模型進行的HDR圖像壓縮和映射方法，均屬于本申請所包含的范圍之內(nèi)。上述實施例提供的一種HDR圖像合成裝置，在感光元件為理想元件的條件下，認為該感光元件的灰度響應(yīng)與光照度成線性關(guān)系，即相機響應(yīng)函數(shù)與光照度是線性相關(guān)的，因此用圖像的灰度值代替經(jīng)典HDR圖像合成算法中的光照度，并對其進行HDR合成，進而無需再對相機響應(yīng)函數(shù)進行標(biāo)定，將FPGA中復(fù)雜運算，例如指數(shù)、對數(shù)、除法、加權(quán)平均等優(yōu)化為單點的加減和移位等運算，由于這些加減和移位運算適于FPGA的執(zhí)行操作，幾乎不占用FPGA邏輯和存儲資源，所以能夠滿足硬件設(shè)備的高速和實時性要求。此外，簡化HDR合成模型后，由于實際中理想感光元件的難以實現(xiàn)，所以通過ToneMapping分段線性模型對其進行校正和補償，從而使得合成結(jié)果趨向真實的相機響應(yīng)函數(shù)。在另一個實施例中，還提供一種HDR圖像合成設(shè)備，如圖5所示，所述設(shè)備包括收發(fā)器510，處理器520和存儲器530，收發(fā)器510，用于獲取在同一場景拍攝的至少兩幀圖像，且每幀圖像的曝光度不同，以及獲取每幀圖像上所有像素點的灰度值；處理器520，用于根據(jù)經(jīng)典HDR圖像合成公式，用灰度值代替所述經(jīng)典HDR圖像合成算法公式中的光照度，形成第一HDR圖像合成公式，以及對所述第一HDR圖像合成公式優(yōu)化生成第二HDR圖像合成公式；所述處理器520，還用于使用所述第二HDR圖像合成公式對至少兩幀圖像上的對應(yīng)位置的像素點進行合成，并生成HDR圖像，以及建立一個分段線性模型，將所述生成的HDR圖像通過所述分段線性模型表示；存儲器530，用于存儲所述第一HDR圖像合成公式、第二HDR圖像合成公式、分段線性模型和生成的HDR圖像。本實施例提供的HDR圖像合成設(shè)備，通過對相機響應(yīng)函數(shù)的簡化，和在HDR合成中簡化HDR圖像合成公式以及壓縮映射的優(yōu)化過程，進而節(jié)約了大量的邏輯和存儲資源，提高了硬件FPGA的可實現(xiàn)性，滿足硬件設(shè)備的高速和實時性要求。此外，所述處理器還用于實現(xiàn)上述HDR圖像合成方法及裝置實施例中的功能和步驟。另外，所述HDR圖像合成設(shè)備還包括顯示器540，該顯示器540用于顯示經(jīng)過ToneMapping壓縮后的HDR圖像。所述處理器520包括處理芯片，該處理芯片可以為中央處理器(CPU)。處理芯片還可以進一步包括硬件芯片，所述硬件芯片可以是集成電路(英文：integratedcircuit)，可編程邏輯器件(英文：programmablelogicdevice，PLD)或其組合。上述PLD可以是現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)，通用陣列邏輯(英文：genericarraylogic，GAL)或其任意組合。所述存儲器530可以為易失性存儲器，非易失性存儲器或其組合。其中，易失性存儲器可以是隨機存取存儲器(RAM)，非易失性存儲器可以是只讀存儲器(ROM)、硬盤(harddiskdrive，HDD)或固態(tài)硬盤(solid-statedrive，SSD)。本說明書中各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。尤其，對于裝置或設(shè)備實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及設(shè)備實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。當(dāng)前第1頁1 2 3