專利名稱：圖像生成方法、裝置及圖像合成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圖像生成方法及裝置及圖 像合成設(shè)備。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)實(shí)場景中，人眼能感覺的動態(tài)范圍很大，既能察覺出亮度為l(T3cd/m2 的星光，也能察覺出亮度為10Scd/ri^的陽光，并且人眼在很暗和4艮亮的情況下 也能察覺到現(xiàn)實(shí)場景中的各種細(xì)節(jié)。而目前的圖像采集設(shè)備的亮度動態(tài)范圍 較低，在特別亮的場景不能看到相應(yīng)的亮細(xì)節(jié)，在特別暗的場景不能看到相 應(yīng)的暗細(xì)節(jié)，因此，圖像采集設(shè)備和實(shí)際場景以及人眼能感知的亮度動態(tài)范 圍差距很大。
現(xiàn)有技術(shù)提供一種增大圖像采集設(shè)備攝取細(xì)節(jié)的方法，該方法具體包括
步驟IOI、先假定長短曝光時間，然后根據(jù)每幅圖像的亮度值方圖確定過 曝光和曝光不足的象素個數(shù)，從而調(diào)整長短曝光時間，得到間隔的長短曝光 圖像。
步驟102、根據(jù)長短曝光圖像中相應(yīng)象素的亮度值，計(jì)算合成圖像中象素 的亮度值，以得到合成圖像。
該步驟中計(jì)算合成圖像中象素的亮度的公式為
/g = vt^ X厶Xij + w2 xG X/2/(>1^ "+ w2 x/2)
其中，^和^是曲線系數(shù)，其動態(tài)范圍可以是1(T3-109; ^和G分別為 長曝光時間和短曝光時間；A為長曝光圖像中象素的亮度，/2為短曝光圖像中 相應(yīng)象素的亮度。
該步驟中計(jì)算得到的合成圖像中象素的亮度值/g是大動態(tài)范圍數(shù)值，其 動態(tài)范圍可以達(dá)到10-3-109,所以該合成圖像的亮度范圍很大。
步驟103、將合成圖像經(jīng)過色調(diào)映射轉(zhuǎn)成8位視頻圖像。
由于步驟102中得到的^是大動態(tài)范圍的數(shù)值，所以本步驟中需要對合
成圖像的亮度范圍進(jìn)行色調(diào)映射，轉(zhuǎn)換成普通顯示器能夠顯示的8位視頻圖 像，可顯示的8位視頻圖像的亮度范圍是0-255。
在對現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)踐過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題
現(xiàn)有技術(shù)為了得到細(xì)節(jié)豐富的圖像，需要對長曝光圖像和短曝光圖像的 對應(yīng)象素進(jìn)行亮度計(jì)算，所得到的合成圖像中象素的亮度是大范圍數(shù)值，為 了能夠在普通的顯示器上顯示該圖像，將所得到的大范圍的合成圖像進(jìn)行色 調(diào)映射，其中，合成圖像中象素的亮度計(jì)算和色調(diào)映射的計(jì)算量都比較大， 復(fù)雜度高，難以實(shí)時的生成視頻圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問題是提供一種圖像生成方法、裝置及圖像 合成設(shè)備，能夠?qū)崟r的生成細(xì)節(jié)豐富的視頻圖像。
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供
一種圖像生成方法，該方法包括
生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；
分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的亮度值；
分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的可信度；
分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的亮度值與對應(yīng)的可信度相 乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中象素的亮度值，生成合成圖像。
一種圖像生成方法，該方法包括
生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；
分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值；
分別對所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正，得到 所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值；
分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的已矯正亮度值與對應(yīng)的恒定 參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中象素的亮度值，生成合
成圖像。
一種圖像生成裝置，包括
圖像采集單元，用于生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；
象素亮度值獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的 亮度值；
象素可信度獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的 可信度；
象素亮度值合成單元包括第一亮度值合成單元，
所述第一亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象 素的亮度值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中 象素的亮度值。
一種圖像生成裝置，包括
圖像采集單元，用于生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；
待矯正的亮度值獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象 素的待矯正亮度值；
矯正單元，用于分別對所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值 進(jìn)行矯正，得到所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值；
象素亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的 已矯正亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，以得到合成 圖像中象素的亮度值。
一種圖像合成設(shè)備，包括
象素亮度值獲取單元，用于分別獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度
值；
象素可信度獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的 可信度；
象素亮度值合成單元包括第一亮度值合成單元，
所述第 一亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象 素的亮度值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中 象素的亮度值。
上述技術(shù)方案中的一個技術(shù)方案具有如下有益效果
本發(fā)明實(shí)施例獲取曝光時間不同的圖像中象素的可信度，分別將曝光時 間不同的圖像相應(yīng)象素的可信度與對應(yīng)的亮度值相乘，再將各相乘的結(jié)果求 和，以得到合成圖像中象素的亮度值。上述合成圖像中象素的亮度值的計(jì)算 方法簡單，計(jì)算量小，且，由于曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的可信度之和
可以在1附近，所以所獲得的合成圖像中象素的亮度值可以是0-255之間的數(shù) 值，不需要進(jìn)行色調(diào)映射就可以在普通顯示器上直接顯示該合成圖像，因而 可以實(shí)時的生成視頻圖像。
本發(fā)明實(shí)施例分別對曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯 正，得到曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值；再分別將曝光時間不 同的圖像相應(yīng)象素的已矯正亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，以得到合成圖像 中象素的亮度值，由于該技術(shù)方案中相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)之和可以為一， 所以所獲得的合成圖像中象素的亮度值可以是0-255之間的數(shù)值，不需要進(jìn)行 色調(diào)映射就可以在普通顯示器上直接顯示該合成圖像，且，對曝光時間不同 的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正的計(jì)算量很小，因而可以實(shí)時的生成 視頻圖像。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的增大圖像采集設(shè)備攝取細(xì)節(jié)的方法；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的圖像生成方法；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二提供的圖像生成方法；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例三提供的圖像生成方法；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例四提供的圖像生成方法；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例五提供的圖像生成設(shè)備；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例六提供的圖像生成設(shè)備；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例七提供的圖像生成系統(tǒng)； 圖9 - A為本發(fā)明實(shí)施例生成的長曝光圖像圖； 圖9-B為本發(fā)明實(shí)施例生成的短曝光圖像圖9-C為本發(fā)明實(shí)施例生成的采用已矯正亮度值的恒定參數(shù)加權(quán)法所 獲得的合成圖像；
圖9-D為本發(fā)明實(shí)施例生成的采用待矯正亮度值的高斯權(quán)重作為可信 度的可信加權(quán)法所獲得的合成圖像；
圖9 - E為本發(fā)明實(shí)施例生成的采用混合加權(quán)法所獲得的合成圖像；
圖9 - F為采用羅技自動曝光技術(shù)所獲得的合成圖像。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供一種圖像生成方法，包括生成曝光時間不同的至少 兩幅圖像；分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的亮度值；分別獲取所 述曝光時間不同的圖像中象素的可信度；分別將所述曝光時間不同的圖像相 應(yīng)象素的亮度值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖 像中象素的亮度值，生成合成圖像。使用本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，可以實(shí) 時的生成細(xì)節(jié)豐富的合成圖像。
參閱圖2,本發(fā)明實(shí)施例一提供一種圖像生成方法，該方法具體包括步驟
步驟201、生成曝光時間不同的至少兩幅圖像。
其中，曝光時間不同的至少兩幅圖像是針對同 一場景所生成的曝光時間 不同的圖像。假定本步驟生成曝光時間不同的兩幅圖像，長曝光圖像和短曝 光圖像。在本步驟之前，需要先設(shè)置長曝光時間和短曝光時間，具體設(shè)置方 式為采用自動曝光技術(shù)獲取當(dāng)前場景最佳曝光時間，根據(jù)最佳曝光時間確 定長曝光時間和短曝光時間，并交替的設(shè)置圖像采集設(shè)備的曝光時間為長曝 光時間和短曝光時間。其中，可以設(shè)置長曝光的絕對曝光時間是最佳曝光時 間的兩倍，設(shè)置短曝光的絕對曝光時間是最佳曝光時間的一半。通常圖像采 集設(shè)備采用相對曝光時間，其相對曝光時間的計(jì)算公式為
相對曝光時間=-1og2(絕對曝光時間)
其中，本步驟中生成的長曝光圖像是在長曝光時間生成的，短曝光圖像 是在短曝光時間生成的。
步驟202 、分別獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度值和對應(yīng)的可信 度，采用可信加權(quán)法計(jì)算合成圖像中象素的亮度值，以生成細(xì)節(jié)豐富的合成 圖像。
其中，本步驟中曝光時間不同的圖像中的相應(yīng)象素是當(dāng)前場景中客觀位 置投影到曝光時間不同的圖像上的影像，當(dāng)拍攝曝光時間不同的圖像的時間 間隔很短，或者當(dāng)前場景不發(fā)生變化時，曝光時間不同的圖像中相應(yīng)象素可 以表示當(dāng)前場景的同 一物理位置。
其中，本步驟中所獲取的曝光時間不同的圖像中象素的亮度值可以是 長短曝光圖像中象素的待矯正亮度值，即直接獲得的長短曝光圖像中象素的 亮度值，或者，對長短曝光圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正，所得到的 長短曝光圖像中象素的已矯正亮度值。
對于利用長短曝光時間所拍攝的同一場景，如果去除曝光過度象素和曝 光不足象素，理論上反伽馬矯正后的長短曝光圖像相應(yīng)象素的亮度值的比值 應(yīng)為長短曝光時間的比值?？紤]到圖像采集設(shè)備的亮度值與進(jìn)光度的響應(yīng)曲 線為非線性，而且象素值形成期間有量化的損失，相應(yīng)象素的亮度值比值與 曝光時間比值相等的關(guān)系顯然已經(jīng)不準(zhǔn)確，此時，相應(yīng)象素的亮度值即是上 述長短曝光圖像相應(yīng)象素的待矯正亮度值，因此，因此需要對長短曝光圖像 相應(yīng)象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正?？梢圆捎闷骄炼葋沓C正長短曝光圖像 相應(yīng)象素的待矯正亮度值。假設(shè)長曝光圖像中象素的平均亮度值為短 曝光圖像中象素的平均亮度值為/2，貝'J:
4"=長曝光時間/短曝光時間 (1 )
采用平均亮度矯正長短曝光圖像中象素的待矯正亮度值，得到已矯正亮 度值，如公式(2):
/;二/一(0.5/, + 0.5/2)〃！ (2)
/2 二/2X(0.5^ + 0.5/2)//2
其中，公式(2)中的兩個0.5分別為長短曝光圖像對應(yīng)的平均參數(shù)值，
其長短曝光圖像對應(yīng)的平均參數(shù)值之和可以為1。其中，0.5L + 0.5/2為綜合亮 度值。
其中，/,為長曝光圖像的亮度值，/2為短曝光圖像的亮度值。 本步驟中采用可信加權(quán)法來計(jì)算合成圖像中象素的亮度值，可信加權(quán)法 的公式具體參見公式(3 ):
,A)xA +wg2(/1,/2)x/2 ( 3 )
其中，^1(/1,/2)和^2(/1,/2)分別為長曝光圖像和短曝光圖像相應(yīng)象素的可 信度。對于圖像過暗(/接近0)或者圖像過亮(/接近255 )的圖像區(qū)域，細(xì) 節(jié)很少，因此，可以降低這部分圖像區(qū)域中象素的可信度?？尚偶訖?quán)法可以 采用任何能反應(yīng)可信度的權(quán)重系數(shù)，例如，可以采用高斯函數(shù)生成亮度高斯 權(quán)重作為可信度，高斯函數(shù)的公式可以是公式(4):
w = exp(-(/-128)2/(7) (4) 如下公式(5)為利用高斯函數(shù)生成亮度的高斯權(quán)重的公式 (/"/2)KA)/(^(/0 + ^(/2》 (5 )
為了保證亮度高斯權(quán)重的連續(xù)性，可以對亮度的高斯權(quán)重做一次大范圍
的高斯平滑。做高斯平滑后的亮度高斯權(quán)重如式(6):
m^(/,，/2)' = G腿沖g(/i)/(v^") + Wg(/2))) ( 6 )
此時，采用高斯平滑后的亮度高斯權(quán)重的可信加權(quán)法如式(7):
/g二M^(/"/2)'x/,+^2(/p/2)'x/2 (7) 上述公式(7)中的亮度值/可以是長短曝光圖像相應(yīng)象素的待矯正亮
度值/,和/2,或者，長短曝光圖像相應(yīng)象素的已矯正亮度值/;和/;。當(dāng)采用長
短曝光圖像相應(yīng)象素的已矯正亮度值/;和/2時，可信加權(quán)法如式(8):<formula>formula see original document page 15</formula>(8)
利用該公式(8)得到的合成圖像既能保留圖像豐富的細(xì)節(jié)，又能更好的
保持該合成圖像的亮度單調(diào)性。
參閱圖3,本發(fā)明實(shí)施例二提供一種圖像生成方法，該方法具體包括步驟 步驟301、生成曝光時間不同的至少兩幅圖像。
步驟302、分別獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度值和對應(yīng)的可信 度，采用混合加權(quán)法計(jì)算合成圖像中象素的亮度值，生成細(xì)節(jié)豐富的合成圖 像。
本步驟中獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度值和對應(yīng)的可信度的方 式與實(shí)施例一中的相同；
本步驟中采用混合加權(quán)法計(jì)算合成圖像中象素的亮度值，下面先介紹混 合加權(quán)法中所涉及的恒定參數(shù)加權(quán)法。
恒定參數(shù)加權(quán)法的公式(9)如下<formula>formula see original document page 15</formula> (9)
其中，公式(9)中的亮度值/,和^可以是長短曝光圖像相應(yīng)象素的待 矯正亮度值/,和A,或者，長短曝光圖像相應(yīng)象素的已矯正亮度值/;和/2。 A 和/ 2分別為長短曝光圖像相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)，其中，^與A之和可以 為l。所得到的A為恒定參數(shù)加權(quán)亮度值。
采用恒定參數(shù)加權(quán)法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡單，保留了當(dāng)前場景中亮度的單調(diào) 性，但是該方法沒有區(qū)分保留區(qū)域和應(yīng)摒棄的區(qū)域，而是將長曝光圖像和短 曝光圖像相應(yīng)象素的亮度值簡單相加，使用該方法得到的合成圖像，暗區(qū)域 比長曝光圖像中的暗區(qū)域的細(xì)節(jié)差很多，亮區(qū)域比短曝光圖像中的亮區(qū)域的 細(xì)節(jié)差很多。因此，所得到的合成圖像細(xì)節(jié)模糊。
本步驟中采用混合加權(quán)法的計(jì)算公式參見公式(10):
<formula>formula see original document page 16</formula>(10)
其中，^可以由公式(9)得出，A可以由公式(3)、 (7)或(8)得出。 ^是第一可調(diào)參數(shù)，"2是第二可調(diào)參數(shù)，且^與A之和可以為1。實(shí)驗(yàn)表明， 當(dāng)《2 =0.667時，合成圖像的亮度可以達(dá)到整體上最佳的和諧程度，合成圖像 保留了豐富的細(xì)節(jié)，并且保留了合成圖像的亮度單調(diào)性。
參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例三提供一種圖像生成方法，該方法具體包括步驟
步驟401、生成曝光時間不同的至少兩幅圖像。
步驟402、獲取曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值，對象素的待 矯正亮度值進(jìn)行矯正，得到曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值，釆 用恒定參數(shù)加權(quán)法計(jì)算合成圖像中象素的亮度值，生成細(xì)節(jié)豐富的合成圖像。 本步驟中采用的恒定參數(shù)加權(quán)法的公式參見公式(9 )。 本步驟中對曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正，得到 象素的已矯正亮度值，其矯正方法可以與實(shí)施例一中的相同。其中，本步驟 所采用的公式(9)中的亮度值/,和/2是長短曝光圖像相應(yīng)象素的已矯正亮 度值/,'和/2。
參閱圖5,本發(fā)明實(shí)施例四提供一種圖像生成方法，該方法具體包括步驟 步驟501、生成曝光時間不同的至少兩幅圖像。
步驟502、將所生成的曝光時間不同的圖像分解，分別得到各個圖像中象 素的亮度值，色差值。
在本步驟中將長曝光圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CrCb空間，分解得到亮度值Y1、色 差值Crl、色差值Cbl;將短曝光圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CrCb空間，分解得到亮度 值Y2、色差值Cr2、 Cb2。
考慮到人眼對亮度非常敏感，亮度變化中的不自然會引起人眼強(qiáng)烈的不 舒服，而人眼對于色度的要求則是飽和、清晰、對比強(qiáng)烈。因此本發(fā)明實(shí)施 例四在步驟502中將圖像的亮度和色度分離，在隨后的步驟中分別采用不同 的合成方法合成相應(yīng)象素的亮度值和色差值。
步驟503、獲取曝光時間不同的圖像中象素的可信度。
本步驟中獲取曝光時間不同的圖像中象素的可信度的方式與實(shí)施例一相同。
步驟504、采用可信加權(quán)法或混合加權(quán)法計(jì)算合成圖像中象素的亮度值Y。
如果本步驟中采用可信加權(quán)法，其實(shí)現(xiàn)方式可參見實(shí)施例一；如果本步
驟中采用混合加權(quán)法，其實(shí)現(xiàn)方式可參見實(shí)施例二。
步驟505、采用可信加權(quán)法計(jì)算合成圖像中象素的色差值Cr， Cb。
本步驟中計(jì)算合成圖像中象素的色差值Cr, Cb的公式(11)為
C嚴(yán)Wg(/"/2)xC弓+wg2(/1,/2)xCr2 ( u )
CfVV(/,'/2)xO^ +,2(/1,/2)xO>2
其中，步驟504和步驟505可以并行處理，也可以有先后順序，均不影 響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。
步驟506、將計(jì)算得到的合成圖像中象素的亮度值、色差值轉(zhuǎn)換到RGB 色彩空間，生成細(xì)節(jié)豐富的合成圖像。
其中，本發(fā)明實(shí)施例四也可以采用將曝光時間不同的圖像映射到Y(jié)UV空 間進(jìn)行亮度與色差的分解，不影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明實(shí)施例的步驟504也可以采用先對曝光時間不同的圖像中象素的 待矯正亮度值進(jìn)行矯正，得到象素的已矯正亮度值，再采用恒定參數(shù)加權(quán)法 計(jì)算合成圖像中象素的亮度值，其實(shí)現(xiàn)方式可參見實(shí)施例三。
由于生成曝光時間不同的圖像可以由圖像采集模塊完成，利用曝光時間 不同的圖像生成合成圖像可以由圖像合成模塊完成，而在現(xiàn)實(shí)生活中，圖像 采集模塊和圖像合成模塊可能位于不同的物理實(shí)體上，需要將所生成的曝光 時間不同的圖像傳輸?shù)綀D像合成模塊，因此，在生成曝光時間不同的圖像和 利用曝光時間不同的圖像生成合成圖像之間還包括組合長短曝光圖像對并 傳輸?shù)倪^程。
下面舉例說明組合長短曝光圖像對并傳輸?shù)倪^程對于當(dāng)前場景生成的 第一幅長曝光圖像，和初始設(shè)置的短曝光圖像組成長短曝光圖像對并輸出；
對于當(dāng)前場景生成的第一幅短曝光圖像，與第一幅長曝光圖像組成長短曝光
圖像對并輸出；對于再生成的第二幅長曝光圖像，和第一幅短曝光圖像組成 長短曝光圖像對并輸出；對于再生成的第二幅短曝光圖像，和第二幅長曝光 圖像組成長短曝光圖像對并輸出，依次類推。其中，當(dāng)前場景生成的第一幅 長曝光圖像和初始設(shè)置的短曝光圖像組成的長短曝光圖像對不準(zhǔn)確，可以丟 棄。
該長短曝光圖像對的輸出頻率是采集設(shè)備輸出圖像幀率與采集設(shè)備改 變曝光時間的頻率之中的較小值，其中，采集設(shè)備改變曝光時間的頻率是單 位時間內(nèi)采集設(shè)備能改變的曝光的次數(shù)。采集設(shè)備輸出圖像幀率等于讀取 CMOS/CCD的頻率。 一般采集設(shè)備輸出圖像幀率都很大，所以長短曝光圖像 對的輸出頻率一般取采集設(shè)備改變曝光時間的頻率。
上述本發(fā)明實(shí)施例中可以不采用平均亮度對曝光時間不同的圖像相應(yīng)象 素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正，而采用其他的矯正方法，例如伽馬或者反伽馬 的矯正方法，不影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟 是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計(jì)算機(jī)
可讀存儲介質(zhì)中，例如，只讀存儲器，磁盤或光盤等。
參閱圖6，本發(fā)明實(shí)施例五提供一種圖像生成設(shè)備，該設(shè)備包括
圖像采集單元601,生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；
象素亮度值獲取單元602,獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度值；其 中，所獲取的象素的亮度值是所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮 度值，或者，所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值。
象素可信度獲取單元603，獲取曝光時間不同的圖像中象素的可信度，其 中，曝光時間不同的圖像中象素的可信度之和可以為1;該單元可以采用高斯 函數(shù)，獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度值的高斯權(quán)重作為可信度；
象素亮度值合成單元604包括第一亮度值合成單元6041,第二亮度值 合成單元6042,第三亮度值合成單元6043,
第一亮度值合成單元6041,分別將曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的亮度 值與對應(yīng)的可信度相乘，將各相乘的結(jié)果求和；
第二亮度值合成單元6042,分別將曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的亮度 值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，得到恒定參數(shù)加權(quán)亮度值；其中，曝光時間不同 的圖像相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)之和為1;
第三亮度值合成單元6043,將第二亮度值合成單元6042中的恒定參數(shù)加 權(quán)亮度值與第二可調(diào)參數(shù)相乘，將第一亮度值合成單元6041相應(yīng)象素亮度值 分別與對應(yīng)的可信度的乘積之和與第 一可調(diào)參數(shù)相乘，再將兩個乘積的結(jié)果 相加，以得到合成圖像中象素的亮度值。
所述裝置還包括
象素色差值獲取單元605,獲取曝光時間不同的圖像中象素的色差值；
象素色差值合成單元606,分別將曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的色差值 與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，以得到合成圖像中象素的色 差值；
彩色圖像生成單元607,將合成圖像中象素的亮度值和色差值轉(zhuǎn)換到RGB 空間，以生成彩色圖像。
參閱圖7，本發(fā)明實(shí)施例六提供一種圖像生成設(shè)備，該設(shè)備包括
圖像采集單元701,生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；
待矯正的亮度值獲取單元702,用于分別獲取曝光時間不同的圖像中象素 的待矯正亮度值；
矯正單元703,分別對曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯 正，得到曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值；
象素亮度值合成單元704,分別將曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的已矯正 亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果相加，以得到合成圖像中 象素的亮度值。
參閱圖8，本發(fā)明實(shí)施例七提供一種圖像合成設(shè)備，包括 象素亮度值獲取單元801，分別獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度
值；
象素可信度獲取單元802,分別獲取曝光時間不同的圖像中象素的可信
度；
象素亮度值合成單元803包括第一亮度值合成單元8031,第二亮度值 合成單元8032,第三亮度值合成單元8033,
第一亮度值合成單元8031,分別將曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的亮度 值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中象素的亮 度值。
第二亮度值合成單元8032,分別將曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的亮度 值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果相加，得到恒定參數(shù)加權(quán)亮度 值；所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)之和為1;
第三亮度值合成單元8033,將第一亮度值合成單元8031中各相乘的結(jié)果 求和所得的和值與第一可調(diào)參數(shù)相乘，將恒定參數(shù)加權(quán)亮度值與第二可調(diào)參 數(shù)相乘，將兩個乘積求和，以得到合成圖像中象素的亮度值；
其中，第一可調(diào)參數(shù)與第二可調(diào)參數(shù)的和為1。
該圖像合成設(shè)備還包括
象素色差值獲取單元804,分別獲取曝光時間不同的圖像中象素的色差
值；
象素色差值合成單元805,分別將曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的色差值 與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，以得到合成圖像中象素的色 差值；
彩色圖像生成單元806,將合成圖像中象素的亮度值和色差值轉(zhuǎn)換到RGB 空間，以生成彩色圖像。
從以上分析可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果
本發(fā)明實(shí)施例獲取曝光時間不同的圖像中象素的可信度，分別將曝光時 間不同的圖像相應(yīng)象素的可信度與對應(yīng)的亮度值相乘，再將各相乘的結(jié)果求 和，以得到合成圖像中象素的亮度值。上述合成圖像中象素的亮度值的計(jì)算
方法簡單，計(jì)算量小，且，由于曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的可信度之和
可以在1附近，所以所獲得的合成圖像中象素的亮度值可以是0-255之間的數(shù)
值，不需要進(jìn)行色調(diào)映射就可以在普通顯示器上直接顯示該合成圖像，因而
可以實(shí)時的生成視頻圖像。圖9為本發(fā)明實(shí)施例采用羅技攝像頭pro5000 (大 小320x240象素)生成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，從該圖可以清楚看出，采用本發(fā)明 實(shí)施例所提供的技術(shù)方案，可以得到細(xì)節(jié)豐富的圖像。
本發(fā)明實(shí)施例分別對曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯 正，得到曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值；再分別將曝光時間不 同的圖像相應(yīng)象素的已矯正亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，以得到合成圖像 中象素的亮度值，由于該技術(shù)方案中相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)之和可以為一， 所以所獲得的合成圖像中象素的亮度值可以是0-255之間的數(shù)值，不需要進(jìn)行 色調(diào)映射就可以在普通顯示器上直接顯示該合成圖像，且，對曝光時間不同 的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正的計(jì)算量很小，因而可以實(shí)時的生成 視頻圖像。
本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案可以不更改現(xiàn)有圖像采集設(shè)備的架構(gòu)， 利用附加軟件模塊來生成細(xì)節(jié)豐富的圖像，尤其在拍攝場景亮度范圍大的情 況下，能清楚的獲取當(dāng)前場景的細(xì)節(jié)。且，可擴(kuò)展性強(qiáng)，后期升級簡便。
本發(fā)明實(shí)施例可采用在圖像采集模塊生成曝光時間不同的圖像后，組成 長短曝光圖像對輸出，長短曝光圖像對的輸出頻率是采集設(shè)備輸出圖像幀率 與采集設(shè)備改變曝光時間的頻率之中的較小值， 一般采集設(shè)備輸出圖像幀率 都很大，所以長短曝光圖像對的輸出頻率一般取采集設(shè)備改變曝光時間的頻 率，不會降低圖像采集設(shè)備的輸出幀率。
以上對本發(fā)明所提供的一種圖像生成方法、裝置及圖像合成設(shè)備進(jìn)行了 詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體 實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解 為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種圖像生成方法，其特征在于，該方法包括生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的亮度值；分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的可信度；分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的亮度值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中象素的亮度值，生成合成圖像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 該方法還包4舌分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的色差值；分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的色差值與對應(yīng)的可信度相 乘，再將各相乘的結(jié)果求和，以得到合成圖像中象素的色差值；將所述合成圖像中象素的亮度值和色差值轉(zhuǎn)換到RGB空間，以生成彩色 圖像。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的方法，其特征在于所述曝光時間不同的圖像中象素的亮度值是所述曝光時間不同的圖像 中象素的待矯正亮度值，或者，所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮 度值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于 獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值具體為 分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值； 分別獲取所述曝光時間不同的圖像的平均亮度值；將所述曝光時間不同的圖像各自的平均亮度值分別與對應(yīng)的平均參數(shù)值 相乘，將各相乘的結(jié)果相加，以得到綜合亮度值；所述曝光時間不同的圖像 對應(yīng)的平均參數(shù)值之和為1;分別將所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值與所述綜合亮度 值相乘，再除以對應(yīng)的平均亮度值，以得到所述曝光時間不同的圖像中象素 的已矯正亮度值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的可信度具體為采用高斯函數(shù)，獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的亮度值的高斯權(quán) 重，作為可信度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的亮度值之后，該方法還包括分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相 乘，再將各相乘的結(jié)果相加，得到恒定參數(shù)加權(quán)亮度值；所述曝光時間不同 的圖像相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)之和為1;將所述恒定參數(shù)加權(quán)亮度值與第二可調(diào)參數(shù)相乘；在將所述相應(yīng)象素的亮度值分別與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié) 果求和之后，該方法還包括將所述各相乘的結(jié)果求和所得的和值與第一可調(diào)參數(shù)相乘，再加上所述 恒定參數(shù)加權(quán)亮度值與第二可調(diào)參數(shù)的乘積，得到合成圖像中象素的亮度值；其中，所述第一可調(diào)參數(shù)與第二可調(diào)參數(shù)的和為1。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于 所述至少兩幅圖像是長曝光圖像和短曝光圖像； 在生成曝光時間不同的至少兩幅圖像之前，該方法還包括 設(shè)置長曝光時間和短曝光時間；所述生成曝光時間不同的至少兩幅圖像具體為在所述長曝光時間，生成所述長曝光圖像；在所述短曝光時間，生成所 述短曝光圖像。
8、 一種圖像生成方法，其特征在于，該方法包括 生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值；分別對所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正，得到所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值；分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的已矯正亮度值與對應(yīng)的恒定 參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中象素的亮度值，生成合 成圖像。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述分別對所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值進(jìn)行矯正， 得到所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值具體為分別獲取所述曝光時間不同的圖像的平均亮度值；將所述曝光時間不同的圖像各自的平均亮度值分別與對應(yīng)的平均參數(shù)值 相乘，將各相乘的結(jié)果相加，以得到綜合亮度值；所述曝光時間不同的圖像 對應(yīng)的平均參數(shù)值之和為1;分別將所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值與所述綜合亮度 值相乘，再除以對應(yīng)的平均亮度值，以得到所述曝光時間不同的圖像中象素 的已矯正亮度值。
10、 一種圖像生成裝置，其特征在于，包括圖像采集單元，用于生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；象素亮度值獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的 亮度值；象素可信度獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的 可信度；象素亮度值合成單元包括第一亮度值合成單元，所述第一亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象 素的亮度值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中 象素的亮度值。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于 所述裝置還包括象素色差值獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的 色差值；象素色差值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的 色差值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，以得到合成圖像中象 素的色差值；彩色圖像生成單元，用于將所述合成圖像中象素的亮度值和色差值轉(zhuǎn)換 到RGB空間，以生成彩色圖像。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于所述象素亮度值獲取單元所獲取的曝光時間不同的圖像中象素的亮度值 是所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值，或者，所述曝光時間 不同的圖像中象素的已矯正亮度值。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于象素亮度值合成單元還包括第二亮度值合成單元，第三亮度值合成單元，所述第二亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象 素的亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果相加，得到恒定參數(shù) 加權(quán)亮度值；所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)之和為1;所述第三亮度值合成單元，用于將所述第一亮度值合成單元中各相乘的 結(jié)果求和所得的和值與第一可調(diào)參數(shù)相乘，將所述恒定參數(shù)加權(quán)亮度值與第 二可調(diào)參數(shù)相乘，將兩個乘積求和，以得到合成圖像中象素的亮度值；其中，所述第一可調(diào)參數(shù)與第二可調(diào)參數(shù)的和為1。
14、 一種圖像生成裝置，其特征在于，包括 圖像采集單元，用于生成曝光時間不同的至少兩幅圖像； 待矯正的亮度值獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象 素的待矯正亮度值；矯正單元，用于分別對所述曝光時間不同的圖像中象素的待矯正亮度值 進(jìn)行矯正，得到所述曝光時間不同的圖像中象素的已矯正亮度值；象素亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的 已矯正亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，以得到合成 圖像中象素的亮度值。
15、 一種圖像合成設(shè)備，其特征在于，包括象素亮度值獲取單元，用于分別獲取曝光時間不同的圖像中象素的亮度值；象素可信度獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的可信度；象素亮度值合成單元包括第一亮度值合成單元，所述第一亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象 素的亮度值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中 象素的亮度值。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像合成設(shè)備，其特征在于 所述圖像合成設(shè)備還包括象素色差值獲取單元，用于分別獲取所述曝光時間不同的圖像中象素的 色差值；象素色差值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素的 色差值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，以得到合成圖像中象 素的色差值；彩色圖像生成單元，用于將所述合成圖像中象素的亮度值和色差值轉(zhuǎn)換 到RGB空間，以生成彩色圖像。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的圖像合成設(shè)備，其特征在于 象素亮度值合成單元還包括第二亮度值合成單元，第三亮度值合成單元，所述第二亮度值合成單元，用于分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象 素的亮度值與對應(yīng)的恒定參數(shù)相乘，再將各相乘的結(jié)果相加，得到恒定參數(shù)加權(quán)亮度值；所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)象素對應(yīng)的恒定參數(shù)之和為l;所述第三亮度值合成單元，用于將所述第一亮度值合成單元中各相乘的 結(jié)果求和所得的和值與第一可調(diào)參數(shù)相乘，將所述恒定參數(shù)加權(quán)亮度值與第 二可調(diào)參數(shù)相乘，將兩個乘積求和，以得到合成圖像中象素的亮度值；其中，所述第一可調(diào)參數(shù)與第二可調(diào)參數(shù)的和為l。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像生成方法，該方法包括生成曝光時間不同的至少兩幅圖像；分別獲取所述曝光時間不同的圖像中像素的亮度值；分別獲取所述曝光時間不同的圖像中像素的可信度；分別將所述曝光時間不同的圖像相應(yīng)像素的亮度值與對應(yīng)的可信度相乘，再將各相乘的結(jié)果求和，得到合成圖像中像素的亮度值，生成合成圖像。使用本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，可以實(shí)時的生成細(xì)節(jié)豐富的圖像。
文檔編號H04N5/235GK101394485SQ20071015225
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日
發(fā)明者楊海欽, 海 陳 申請人:華為技術(shù)有限公司