專利名稱：一種單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取 方法。
背景技術(shù)：
電荷耦合器件(CXD)是一種廣泛使用的圖像傳感器。然而，這種技術(shù)面臨的一個(gè) 嚴(yán)重問題是其動(dòng)態(tài)范圍的限制。自然場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)范圍多數(shù)超過IOOdB,而傳統(tǒng)的成像技術(shù)大 多只能達(dá)到約60-70dB。這就造成在大動(dòng)態(tài)范圍的場(chǎng)景中采集的圖像既有過曝光區(qū)域又有 欠曝光區(qū)域，而過曝光和欠曝光都意味著圖像細(xì)節(jié)的丟失。為了解決上述問題，有人提出了改進(jìn)的方法，這些方法可以分為兩種一種是基于 多次曝光的方法來(lái)擬合高動(dòng)態(tài)范圍圖像(HDRI)；另一種是單次曝光直接獲得HDRI?；诙啻纹毓鈹M合HDRI的方法在當(dāng)今高端數(shù)碼照相機(jī)中被廣泛采用，即所謂的 “包圍曝光功能”。它的基本原理是，首先使用預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間拍攝一幅圖像，再使用比預(yù)設(shè) 值短的曝光時(shí)間拍攝一幅亮度較暗的圖像，最后使用比預(yù)設(shè)值長(zhǎng)的曝光時(shí)間拍攝一幅亮度 較亮的圖像，然后將這三幅圖像按照一定的方法進(jìn)行合成，最后可以得到一幅HDRI。這種 方法由于直接使用普通的影響采集設(shè)備，因而具有成本低的優(yōu)勢(shì)。但是，由于上述三幅圖像 分別拍攝于三個(gè)不同的時(shí)間，因此在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中不能完全重合，因此得到的HDRI會(huì)發(fā)生錯(cuò) 誤，嚴(yán)重限制了這種方法的應(yīng)用范圍?；趩未纹毓庵苯荧@得HDRI的方法因其在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中的良好表現(xiàn)近年來(lái)越來(lái)越 得到人們的重視。然而，提出的改進(jìn)方案多半只局限在對(duì)圖像傳感器本身的改進(jìn)上，例如改 變傳感器的單元結(jié)構(gòu)以直接獲得大動(dòng)態(tài)范圍的圖像。這些方法固然可行，但是重新設(shè)計(jì)感 光芯片并進(jìn)行流片，其消耗的成本是非?？捎^的，因此直接限制了這些方法的實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取 方法。單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取方法包括如下步驟1)電荷耦合元件采用初始曝光時(shí)間、進(jìn)行曝光，將電荷耦合元件輸出的模擬電信 號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，由 高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù) 字并行總線輸出一幅暗圖；2)將亮圖和暗圖存儲(chǔ)于隨機(jī)存儲(chǔ)器中，數(shù)字信號(hào)處理器通過數(shù)字并行總線讀取隨 機(jī)存儲(chǔ)器中的亮圖和暗圖中像素的亮度值，并采用如下公式計(jì)算亮圖和暗圖的全部像素的 平均亮度值5
一 ιΝ 其中，云是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，Ui是亮圖的第i個(gè)像素的亮度 值，Vi是暗圖的第i個(gè)像素的亮度值，N是亮圖的總像素個(gè)數(shù)；3)將亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值云與預(yù)先設(shè)定的理想平均亮度值Btl 進(jìn)行比較，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值云與理想平均亮度值Bci的差的絕對(duì)值
^小于設(shè)定的閾值Y，則進(jìn)入步驟6)，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值g與理
想平均亮度值Btl的差的絕對(duì)值大于或等于設(shè)定的閾值γ，則進(jìn)入步驟4)；在8位灰
度圖像中理想平均亮度值Btl是0到255之間的任意整數(shù)，通常取128，閾值Y是0到128 之間的常數(shù)，通常取10;4)通過數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算出新的曝光時(shí)間 其中，tnew是新的曝光時(shí)間，云是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，Btl是理想平 均亮度值，步長(zhǎng)△是正實(shí)數(shù)，t。ld是采集當(dāng)前的亮圖和暗圖時(shí)所采用的曝光時(shí)間；5)電荷耦合元件采用新的曝光時(shí)間tMW進(jìn)行曝光，將電荷耦合元件輸出的模擬電 信號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣， 由高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過 數(shù)字并行總線輸出一幅暗圖；重復(fù)步驟2)到步驟5)，直至滿足亮圖和暗圖的全部像素的平
均亮度值;^與理想平均亮度值Btl的差的絕對(duì)值小于設(shè)定的閾值Y，則由步驟3)進(jìn)入
步驟6)；6)將亮圖的第1個(gè)像素的亮度值和暗圖的第1個(gè)像素的亮度值分別與閾值S進(jìn)行 比較，0 ( S ( 255，選取最接近閾值S的像素的亮度值作為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的第1個(gè)像素 的亮度值；依次重復(fù)上述操作，最后將亮圖中第N個(gè)像素的亮度值和暗圖第N個(gè)像素的亮度 值與閾值S進(jìn)行比較，選取最接近閾值S的像素的亮度值作為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的第N個(gè)像 素的亮度值；從而得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值 組成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像；或者將亮圖的第1個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，0彡S彡255，如果亮圖的 第1個(gè)像素的亮度值大于閾值S，則權(quán)重系數(shù)W取0到0. 5之間的常數(shù)，如果亮圖的第1個(gè) 像素的亮度值小于或等于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0. 5到1之間的常數(shù)；依次重復(fù)上述操作， 最后將亮圖的第N個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，0 < S < 255，如果亮圖的第N個(gè)像 素的亮度值大于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0到0. 5之間的常數(shù)，如果亮圖的第N個(gè)像素的亮 度值小于或等于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0. 5到1之間的常數(shù)；采用如下公式計(jì)算高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值H = wXUj+d-w) XviH為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的亮度值，Ui是亮圖的像素的亮度值，Vi是暗圖的像素的亮度 值，w為權(quán)重系數(shù)；從而得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值組 成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像。本發(fā)明是通過圖像傳感器單次曝光獲得一幅高動(dòng)態(tài)范圍圖像，解決了現(xiàn)有圖像獲
5取方法動(dòng)態(tài)范圍小、無(wú)法在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中使用等技術(shù)問題，而且具有生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢(shì)。
圖1是單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取方法的流程圖；圖2是高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出的一幅亮圖；圖3是低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出的一幅暗圖；圖4是采用本發(fā)明所述方法由圖2圖3合成的高動(dòng)態(tài)范圍圖像。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像(HDRI)獲取方法包括如下步驟1)電荷耦合元件(Charge-coupled Device, CCD)采用初始曝光時(shí)間tQ進(jìn)行曝 光，將電荷耦合元件輸出的模擬電信號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (Analog-digital Converter,ADC)和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，由高增益模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出 一幅暗圖；2)將亮圖和暗圖存儲(chǔ)于隨機(jī)存儲(chǔ)器中，數(shù)字信號(hào)處理器通過數(shù)字并行總線讀取隨 機(jī)存儲(chǔ)器中的亮圖和暗圖中像素的亮度值，并采用如下公式計(jì)算亮圖和暗圖的全部像素的 平均亮度值5 其中，云是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，Ui是亮圖的第i個(gè)像素的亮度 值，Vi是暗圖的第i個(gè)像素的亮度值，N是亮圖的總像素個(gè)數(shù)；3)將亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值云與預(yù)先設(shè)定的理想平均亮度值Btl 進(jìn)行比較，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值云與理想平均亮度值Bci的差的絕對(duì)值
凡小于設(shè)定的閾值Y，則進(jìn)入步驟6)，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值g與理
想平均亮度值Btl的差的絕對(duì)值大于或等于設(shè)定的閾值Y，則進(jìn)入步驟4)；在8位灰
度圖像中理想平均亮度值Btl是0到255之間的任意整數(shù)，通常取128，閾值Y是0到128 之間的常數(shù)，通常取10;4)通過數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算出新的曝光時(shí)間 其中，tnew是新的曝光時(shí)間，云是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，Btl是理想平 均亮度值，步長(zhǎng)△是正實(shí)數(shù)，t。ld是采集當(dāng)前的亮圖和暗圖時(shí)所采用的曝光時(shí)間；5)電荷耦合元件采用新的曝光時(shí)間tMW進(jìn)行曝光，將電荷耦合元件輸出的模擬電 信號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣， 由高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過 數(shù)字并行總線輸出一幅暗圖；重復(fù)步驟2)到步驟5)，直至滿足亮圖和暗圖的全部像素的平
均亮度值j與理想平均亮度值Btl的差的絕對(duì)值I盡小于設(shè)定的閾值Y，則由步驟3)進(jìn)入
6
步驟6)；6)將亮圖的第1個(gè)像素的亮度值和暗圖的第1個(gè)像素的亮度值分別與閾值S進(jìn)行 比較，0 ( S ( 255，選取最接近閾值S的像素的亮度值作為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的第1個(gè)像素 的亮度值；依次重復(fù)上述操作，最后將亮圖中第N個(gè)像素的亮度值和暗圖第N個(gè)像素的亮度 值與閾值S進(jìn)行比較，選取最接近閾值S的像素的亮度值作為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的第N個(gè)像 素的亮度值；從而得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值 組成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像；或者將亮圖的第1個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，0 ^ S ^ 255，如果亮圖的 第1個(gè)像素的亮度值大于閾值S，則權(quán)重系數(shù)W取0到0. 5之間的常數(shù)，如果亮圖的第1個(gè) 像素的亮度值小于或等于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0. 5到1之間的常數(shù)；依次重復(fù)上述操作， 最后將亮圖的第N個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，SS 255，如果亮圖的第N個(gè)像 素的亮度值大于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0到0. 5之間的常數(shù)，如果亮圖的第N個(gè)像素的亮 度值小于或等于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0. 5到1之間的常數(shù)；采用如下公式計(jì)算高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值 H為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的亮度值，Ui是亮圖的像素的亮度值，Vi是暗圖的像素的亮度 值，w為權(quán)重系數(shù)；從而得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值組 成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像。實(shí)施例本實(shí)施例中，所述的電荷耦合元件采用SONY公司的ICX204，高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器均采用SONY公司的CXD2311AR，數(shù)字信號(hào)處理器采用ADI的 blackfin561，隨機(jī)存儲(chǔ)器采用Samsung公司的K4S511632D。1)電荷耦合元件采用初始曝光時(shí)間Ι/lOOs進(jìn)行曝光，將電荷耦合元件輸出的模 擬電信號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 采樣，由高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過8位數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器通過8位數(shù)字并行總線輸出一幅暗圖；2)將亮圖和暗圖存儲(chǔ)于隨機(jī)存儲(chǔ)器中，數(shù)字信號(hào)處理器通過數(shù)字并行總線讀取隨 機(jī)存儲(chǔ)器中的亮圖和暗圖中像素的亮度值，并采用如下公式計(jì)算亮圖和暗圖的全部像素的 平均亮度值5 其中，云是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，Ui是亮圖的第i個(gè)像素的亮度 值，Vi是暗圖的第i個(gè)像素的亮度值，N是亮圖的總像素個(gè)數(shù)；計(jì)算結(jié)果為云=116.7;3)將亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值5與預(yù)先設(shè)定的理想平均亮度值Btl 進(jìn)行比較，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值萬(wàn)與理想平均亮度值Bci的差的絕對(duì)值
代小于設(shè)定的閾值Y，則進(jìn)入步驟6)，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值》與理 想平均亮度值Btl的差的絕對(duì)值代大于或等于設(shè)定的閾值Y，則進(jìn)入步驟4)；在8位灰度圖像中理想平均亮度值Btl是0到255之間的任意整數(shù)，本實(shí)施例中理想平均亮度值Btl取 128，閾值Y取10 ；由于
大于閾值10，因此進(jìn)入步驟4)；4)通過數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算出新的曝光時(shí)間 其中，tMW是新的曝光時(shí)間，云是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，即116.7，Bq 是理想平均亮度值，即128，步長(zhǎng)Δ是正實(shí)數(shù)，本實(shí)施例中取0.001，told是采集當(dāng)前的亮 圖和暗圖時(shí)所采用的曝光時(shí)間，即Ι/lOOs ；計(jì)算結(jié)果為tnew = 0. 022s ；5)電荷耦合元件采用新的曝光時(shí)間0. 022s進(jìn)行曝光，將電荷耦合元件輸出的模 擬電信號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 采樣，由高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器通過數(shù)字并行總線輸出一幅暗圖；重復(fù)步驟2)到步驟5)，直至滿足亮圖和暗圖的全部
像素的平均亮度值；^與理想平均亮度值Btl的差的絕對(duì)值I盡小于設(shè)定的閾值γ，即閾值
10，則由步驟3)進(jìn)入步驟6)；6)將亮2的第1個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，S取200，如果亮2 第1個(gè)像素的亮度值大于閾值200，則權(quán)重系數(shù)w取0. 25，如果亮2第1個(gè)像素的亮度 值小于或等于閾值200，則權(quán)重系數(shù)w取0. 75 ；依次重復(fù)上述操作，最后將亮2中第N 個(gè)像素的亮度值與閾值200進(jìn)行比較，如果亮2中第N個(gè)像素的亮度值大于閾值200， 則權(quán)重系數(shù)w取0. 25，如果亮2中第N個(gè)像素的亮度值小于閾值200，則權(quán)重系數(shù)w取 0. 75 ；采用如下公式計(jì)算高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值H = wXUj+d-w) XviH為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的亮度值，Ui是亮圖的像素的亮度值，Vi是暗圖的像素的亮度 值，W為權(quán)重系數(shù)，視亮圖的像素的亮度值Ui的取值范圍取0. 25或0. 75 ；從而得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值組 成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像圖4。
權(quán)利要求
一種單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取方法，其特征在于包括如下步驟1)電荷耦合元件采用初始曝光時(shí)間t0進(jìn)行曝光，將電荷耦合元件輸出的模擬電信號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，由高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅暗圖；2)將亮圖和暗圖存儲(chǔ)于隨機(jī)存儲(chǔ)器中，數(shù)字信號(hào)處理器通過數(shù)字并行總線讀取隨機(jī)存儲(chǔ)器中的亮圖和暗圖中像素的亮度值，并采用如下公式計(jì)算亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值 <mrow><mover> <mi>B</mi> <mo>‾</mo></mover><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mrow><mn>2</mn><mi>N</mi> </mrow></mfrac><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>v</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中，是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，ui是亮圖的第i個(gè)像素的亮度值，vi是暗圖的第i個(gè)像素的亮度值，N是亮圖的總像素個(gè)數(shù)；3)將亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值與預(yù)先設(shè)定的理想平均亮度值B0進(jìn)行比較，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值與理想平均亮度值B0的差的絕對(duì)值小于設(shè)定的閾值γ，則進(jìn)入步驟6)，若亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值與理想平均亮度值B0的差的絕對(duì)值大于或等于設(shè)定的閾值γ，則進(jìn)入步驟4)；在8位灰度圖像中理想平均亮度值B0是0到255之間的任意整數(shù)，通常取128，閾值γ是0到128之間的常數(shù)，通常取10；4)通過數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算出新的曝光時(shí)間tnew <mrow><msub> <mi>t</mi> <mi>new</mi></msub><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>B</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <mover><mi>B</mi><mo>‾</mo> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mfrac> <msub><mi>B</mi><mn>0</mn> </msub> <mover><mi>B</mi><mo>‾</mo> </mover></mfrac><mo>×</mo><mi>Δ</mi><mo>+</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>old</mi></msub> </mrow>其中，tnew是新的曝光時(shí)間，是亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值，B0是理想平均亮度值，步長(zhǎng)Δ是正實(shí)數(shù)，told是采集當(dāng)前的亮圖和暗圖時(shí)所采用的曝光時(shí)間；5)電荷耦合元件采用新的曝光時(shí)間tnew進(jìn)行曝光，將電荷耦合元件輸出的模擬電信號(hào)通過串行信號(hào)線分別輸入高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，由高增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅亮圖，由低增益模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通過數(shù)字并行總線輸出一幅暗圖；重復(fù)步驟2)到步驟5)，直至滿足亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值與理想平均亮度值B0的差的絕對(duì)值小于設(shè)定的閾值γ，則由步驟3)進(jìn)入步驟6)；6)將亮圖的第1個(gè)像素的亮度值和暗圖的第1個(gè)像素的亮度值分別與閾值S進(jìn)行比較，0≤S≤255，選取最接近閾值S的像素的亮度值作為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的第1個(gè)像素的亮度值；依次重復(fù)上述操作，最后將亮圖中第N個(gè)像素的亮度值和暗圖第N個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，選取最接近閾值S的像素的亮度值作為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的第N個(gè)像素的亮度值；從而得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值組成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像；或者將亮圖的第1個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，0≤S≤255，如果亮圖的第1個(gè)像素的亮度值大于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0到0.5之間的常數(shù)，如果亮圖的第1個(gè)像素的亮度值小于或等于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0.5到1之間的常數(shù)；依次重復(fù)上述操作，最后將亮圖的第N個(gè)像素的亮度值與閾值S進(jìn)行比較，0≤S≤255，如果亮圖的第N個(gè)像素的亮度值大于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0到0.5之間的常數(shù)，如果亮圖的第N個(gè)像素的亮度值小于或等于閾值S，則權(quán)重系數(shù)w取0.5到1之間的常數(shù)；采用如下公式計(jì)算高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值H＝w×ui+(1 w)×viH為高動(dòng)態(tài)范圍圖像的亮度值，ui是亮圖的像素的亮度值，vi是暗圖的像素的亮度值，w為權(quán)重系數(shù)；從而得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值組成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像。FSA00000226126300011.tif,FSA00000226126300013.tif,FSA00000226126300014.tif,FSA00000226126300015.tif,FSA00000226126300016.tif,FSA00000226126300017.tif,FSA00000226126300018.tif,FSA000002261263000110.tif,FSA000002261263000111.tif,FSA000002261263000112.tif
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單次曝光的高動(dòng)態(tài)范圍圖像獲取方法。它是將電荷耦合元件采用初始曝光時(shí)間t0進(jìn)行曝光所獲得的亮圖和暗圖的全部像素的平均亮度值與理想平均亮度值B0進(jìn)行比較，通過數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算出新的曝光時(shí)間tnew，電荷耦合元件采用新的曝光時(shí)間tnew進(jìn)行曝光，獲得一幅亮圖和暗圖，將亮圖的第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值和暗圖的第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值分別與閾值S進(jìn)行比較，通過所述公式得到高動(dòng)態(tài)范圍圖像第1個(gè)到第N個(gè)像素的亮度值，由N個(gè)像素的亮度值組成的圖像即為高動(dòng)態(tài)范圍圖像。本發(fā)明是通過圖像傳感器單次曝光獲得一幅高動(dòng)態(tài)范圍圖像，解決了現(xiàn)有圖像獲取方法動(dòng)態(tài)范圍小、無(wú)法在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中使用等技術(shù)問題，而且具有生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101917551SQ20101025139
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者劉濟(jì)林, 李培弘, 楊鑌, 王延長(zhǎng), 陳乘 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)