產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的方法與裝置以及計算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及影像信號處理技術(shù)，且特別涉及產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在影像處理技術(shù)中，影像中最高亮度與最低亮度的比值被定義為此影像的動態(tài)范 圍。以互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)影 像感測器為例，CMOS影像感測器所擷取的影像的動態(tài)范圍受噪聲基底（noisefloor)以及 全井容量（fullwellcapacity)，因此，每像素可提供8位元（256階）亮度信息的CMOS影 像感測器所擷取的影像的動態(tài)范圍會遠(yuǎn)低于人眼所感測的真實世界的動態(tài)范圍。CMOS影像 感測器可調(diào)整曝光時間以及光敏度（photosensitivity)以符合所欲擷取的場景。盡管如 此，如果在所欲擷取的場景中同時有亮區(qū)域以及暗區(qū)域，例如具有非常大對比度的場景，則 部份影像信息可能無法清楚表示。舉例而言，在以高曝光量擷取的影像中，暗區(qū)域中的細(xì)節(jié) 可清楚顯示但在亮區(qū)域中會有過曝現(xiàn)象。相反地，在以低曝光量擷取的影像中，亮區(qū)域中的 細(xì)節(jié)可清楚顯示但暗區(qū)域會太暗且多噪聲。
[0003] 在擴(kuò)大CMOS影像感測器的動態(tài)范圍的一方法中，會減少暗噪聲（darknoise)或 增進(jìn)全井容量。在擴(kuò)大CMOS影像感測器的動態(tài)范圍的另一方法中，利用具有不同光敏度多 個像素單元在一次擷取中產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像。除此之外，在擴(kuò)大CMOS影像感測器的動態(tài) 范圍的再一方法中，結(jié)合以不同曝光量擷取的多筆影像數(shù)據(jù)而產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像。盡管 如此，在以上述方法擴(kuò)大CMOS影像感測器的動態(tài)范圍時，還是需要考量其它問題，例如運 動模糊（motionblur)、運動假影（motionartifacts)、處理時間增加和硬件成本增加等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種成本低效益高的方法以產(chǎn)生沒有運動模糊和運動假影 的1?動態(tài)范圍影像。
[0005] 在一實施例中，本發(fā)明提供一種產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的方法，包括：借助一影像 感測陣列，利用一第一曝光值以及一第二曝光值擷取一場景的一曝光隨空間變化的影像數(shù) 據(jù)，其中該第一曝光值大于該第二曝光值；再取樣該曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)以取得該 場景對應(yīng)該第一曝光值的一第一影像數(shù)據(jù)以及該場景對應(yīng)該第二曝光值的一第二影像數(shù) 據(jù)；根據(jù)該第一影像數(shù)據(jù)以及該第二影像數(shù)據(jù)，決定一高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)的每一像素的 一運動索引；根據(jù)該第一影像數(shù)據(jù)的一對應(yīng)像素的第一像素值、該第二影像數(shù)據(jù)的一對應(yīng) 像素的第二影像值以及該運動索引，決定該高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)的每一像素的一像素值； 以及輸出該高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)。
[0006] 在另一實施例中，本發(fā)明提供一種產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的裝置，包括：一影像感測 陣列，利用一第一曝光值以及一第二曝光值擷取一場景的一曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)， 其中該第一曝光值大于該第二曝光值；以及一影像處理器，耦接至該影像感測陣列，包括： 一再取樣器，再取樣該曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)以取得該場景對應(yīng)該第一曝光值的一第 一影像數(shù)據(jù)以及該場景對應(yīng)該第二曝光值的一第二影像數(shù)據(jù)；一運動檢測器，根據(jù)該第一 影像數(shù)據(jù)以及該第二影像數(shù)據(jù)，決定一高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)的每一像素的一運動索引；以 及一飽和檢測器，根據(jù)該第一影像數(shù)據(jù)的一對應(yīng)像素的第一像素值、該第二影像數(shù)據(jù)的一 對應(yīng)像素的第二影像值以及該運動索引，決定該高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)的每一像素的一像素 值，并且輸出該高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)。
[0007] 在再一實施例中，本發(fā)明提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其被一電子設(shè)備載入以使該 電子設(shè)備執(zhí)行一種產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的方法，包括：一第一程序代碼，用于借助一影像 感測陣列，利用一第一曝光值以及一第二曝光值擷取一場景的一曝光隨空間變化的影像數(shù) 據(jù)，其中該第一曝光值大于該第二曝光值；一第二程序代碼，用于再取樣該曝光隨空間變化 的影像數(shù)據(jù)以取得該場景對應(yīng)該第一曝光值的一第一影像數(shù)據(jù)以及該場景對應(yīng)該第二曝 光值的一第二影像數(shù)據(jù)；一第三程序代碼，用于根據(jù)該第一影像數(shù)據(jù)以及該第二影像數(shù)據(jù)， 決定一高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)的每一像素的一運動索引；一第四程序代碼，用于根據(jù)該第一 影像數(shù)據(jù)的一對應(yīng)像素的第一像素值、該第二影像數(shù)據(jù)的一對應(yīng)像素的第二影像值以及該 運動索引，決定該高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)的每一像素的一像素值；以及一第五程序代碼，用于 輸出該高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0008] 圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的方法的流程圖。
[0009] 圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的用以擷取曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)的影像 感測陣列的一示例性組成的示意圖。
[0010] 圖2B所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的用以擷取曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)的影像 感測陣列的另一示例性組成的示意圖。
[0011] 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的不同曝光值的積分時間的時序圖。
[0012] 圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)的示意圖。
[0013] 圖5A所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的對應(yīng)第一曝光值的第一影像數(shù)據(jù)的示意圖。
[0014] 圖5B所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的對應(yīng)第二曝光值的第二影像數(shù)據(jù)的示意圖。
[0015] 圖6所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)的示意圖。
[0016] 圖7所示為像素值差與運動索引之間的關(guān)系的示意圖。
[0017] 圖8所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的裝置的示意圖。
[0018] 附圖符號說明
[0019] 10?產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的方法；
[0020] 80?產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的裝置；
[0021] 310、320?積分時間；
[0022] 800?影像感測陣列；
[0023] 810?影像處理器；
[0024] 811?再取樣器；
[0025] 812?運動檢測器；
[0026] 813?乘法器；
[0027] 814?混合器；
[0028] 815?飽和檢測器；
[0029] CMD?混合影像數(shù)據(jù)；
[0030] D?像數(shù)值差；
[0031]EVl?第一曝光值；
[0032]EV2?第二曝光值；
[0033]GA?曝光增益；
[0034] HMD?高動態(tài)范圍影像數(shù)據(jù)；
[0035] MDl?第一影像數(shù)據(jù)；
[0036] MD2?第二影像數(shù)據(jù)；
[0037] MI?運動索引；
[0038]MMD?增益影像數(shù)據(jù)；
[0039]P0、P1、P2、P3、P4、P5 ?像素；
[0040] Pn-P15、P21_P25、？31_?35、？41_?45?像素；
[0041 ] P111-P115' P12I-P12S' ?131_?135、？141_?145?像素；
[0042] P211-P215' P221_P225、P231_P235、P241_P245?像素；
[0043]SI、S2、S3、S4 ?距離；
[0044]S100、S200、S300、S400 ?步驟；
[0045]SMD?曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)；
[0046]TH1、TH2 ?閾值；
[0047]Tre、Trsl、Trs2 ?時間點。
【具體實施方式】
[0048] 以下說明為本發(fā)明的實施例。其目的是要舉例說明本發(fā)明一般性的原則，不應(yīng)視 為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的范圍當(dāng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
[0049]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的產(chǎn)生高動態(tài)范圍影像的方法10的流程圖。首 先，在步驟SlOO中，取得一場景對應(yīng)第一曝光值EVl的第一影像數(shù)據(jù)IMDl以及該場景對 應(yīng)第二曝光值EV2的第二影像數(shù)據(jù)IMD2。在本說明書中，第一曝光值EVl大于第二曝光值 EV2。第一影像數(shù)據(jù)MDl以及第二影像數(shù)據(jù)MD2是借助再取樣該場景的曝光隨空間變化 的影像數(shù)據(jù)，上述曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)是由影像感測陣列（例如CMOS感測陣列）利 用第一曝光值EVl以及第二曝光值EV2擷取而得。參照圖2A，圖2A所示為根據(jù)本發(fā)明一 實施例的用以擷取曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)的影像感測陣列的一示例性組成的示意圖。 影像感測陣列覆蓋有Bayer式彩色濾波器陣列（Bayercolorfilterarray)。如圖2A所 示，影像感測像素以不同曝光值（第一曝光值EVl以及第二曝光值EV2)感測該場景。須注 意的是，本發(fā)明并不局限于圖2A所示的用以擷取曝光隨空間變化的影像數(shù)據(jù)的影像感測 陣列的組成。舉例而言，圖2B所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的用以擷取曝光隨空間變化的影 像數(shù)據(jù)的影像感測陣列的另一示例性組成的示意圖。由于在包括CMOS感測陣列的影像裝 置中沒有實體的快門，利用不同積分時間（電荷儲存時間）實現(xiàn)不同的曝光值。圖3所示 為根據(jù)本發(fā)明一實施例的不同曝光值的積分時間的時序圖。所感測的數(shù)據(jù)被一列一列地從 COMS感測陣列讀出，因此，不同曝光值的積分時間被配置