專利名稱：單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種單幀雙曝光圖像的寬動態(tài)處理 方法。
背景技術(shù)：
圖像寬動態(tài)處理技術(shù)可以實現(xiàn)在低成本、低動態(tài)范圍的顯示媒介上限時高逼真場 景，在高清圖像處理中具有極大價值?，F(xiàn)有的圖像寬動態(tài)處理算法主要是基于多幀多曝光 模式，即對同一場景多次拍攝，每次拍攝采用不同的曝光模式，從短曝光依次向長曝光過 渡，得到多幀圖像，最后采用相關(guān)技術(shù)合成一幀寬動態(tài)圖像。采用這種處理方法得到的圖像 中過亮和過暗的地方都能得到適當(dāng)?shù)钠毓?，充分體現(xiàn)了細(xì)節(jié)，但是這種方法需要對同一場 景多次拍攝，增加了拍攝周期，處理時需要對多幀圖像處理，速度慢，不利于實時視頻處理。另外一種圖像的寬動態(tài)處理方法是基于單幀單曝光技術(shù)，該方法對同一場景只采 用一種曝光模式，處理速度較快，且簡單易實現(xiàn)，但是圖像的寬動態(tài)效果不理想，要么由于 過曝光而導(dǎo)致明亮的地方變成白色，要么由于欠曝光導(dǎo)致暗的場景看不清，兩種情況不能 兼顧?；诖?，如何發(fā)明一種圖像寬動態(tài)處理方法，既能兼顧明亮場景和較暗場景的細(xì) 節(jié)處理，又能提高運算速度，十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有單幀單曝光圖像寬動態(tài)處理技術(shù)寬動態(tài)效果不理想，以及多 幀曝光處理速度慢的問題，提供了一種單幀多曝光圖像寬動態(tài)處理方法，曝光適當(dāng)，處理速 度快。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，所述的單幀雙曝光圖像為同時包括長曝光 像素塊和短曝光像素塊的12位原始圖像，所述的長曝光像素塊和短曝光像素塊在圖像中 依次交錯排列，長曝光像素塊包括nXn的長曝光像素、短曝光像素塊包括ηΧη的短曝光像 素，所述的η為正整數(shù)，包括以下步驟(1)、插值計算，為每個像素補齊RGB三個通道的值；(2)、寬動態(tài)映射，將插值后的圖像進(jìn)行映射壓縮；(3)、將寬動態(tài)映射后的圖像分割，得到分別只有長曝光像素和只有短曝光像素的 兩幅圖像；(4)、采用亮度分布直方圖區(qū)間分段法合并所述兩幅圖像。優(yōu)選的，為了獲得單幀雙曝光圖像的同時減小計算量，η = 2。進(jìn)一步的，步驟(2)中在所述的寬動態(tài)映射之前還包括檢測和修正插值圖像壞點 的步驟。優(yōu)選的，圖像壞點通過以下方式檢測和修正
bl、掃描圖像中像素值，若像素值的跳變大于提前設(shè)定的閾值，則認(rèn)為該像素值為 壞點；b2、以該壞點為中心，取mXm大小的區(qū)域，計算區(qū)域中除壞點之外的所有像素均 值，并以均值代替壞點的像素值，繼續(xù)檢測下一像素，直至完成所有像素，所述的m為大于1 的奇數(shù)。又進(jìn)一步的，步驟(2)中所述的寬動態(tài)映射為 L = orxlog(l + Zw)
wmax 其中，α、β、Y為控制參數(shù)；Ld為映射后像素亮度值；LwS映射前像素亮度值；Lw _為映射前圖像中最大亮度值。再進(jìn)一步的，步驟(3)中所述的圖像分割通過以下方式獲得al、所述寬動態(tài)映射后的圖像中長曝光的像素值不變，短曝光像素塊中的像素值 由與所述短曝光像素塊相鄰的所有長曝光像素塊中同一顏色通道像素值的均值替換，得到 只有長曝光像素的圖像；a2、所述寬動態(tài)映射后的圖像中短曝光的像素值不變，長曝光像素塊中的像素值 由與所述長曝光像素塊相鄰的所有短曝光像素塊中同一顏色通道像素值的均值替換，得到 只有短曝光像素的圖像。更進(jìn)一步的，步驟(4)中合并圖像之后還包括圖像校正的步驟。優(yōu)選的，所述的圖像校正采用Gamma校正算法。進(jìn)一步的，步驟(4)中所述的亮度分布直方圖區(qū)間分段法為Cl、以短曝光圖像中像素值作為橫軸、像素值在圖像中的個數(shù)為縱軸做像素值的 亮度分布直方圖，將所述的直方圖劃分成P段；c2、分別計算每段中長曝光系數(shù)u和短曝光系數(shù)V，且滿足u+v = 1 ；其中，所述的ρ為正整數(shù)。具體的，通過以下方式合并兩幅圖像Li = ULi, +VLi ；其中，Li為合成圖像的第i個像素值；Li,為長曝光圖像的第i個像素值；Li"為短曝光圖像的第i個像素值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明的單幀雙曝光圖像的寬動 態(tài)處理方法將單幀圖像中兩種曝光模式的像素相結(jié)合，合并后的圖像集兩種曝光模式的優(yōu) 點于一體，使得圖像中每個部分都能得到適當(dāng)?shù)钠毓?，充分體現(xiàn)了細(xì)節(jié)，得到了較高質(zhì)量的 寬動態(tài)圖像，而且由于兩種曝光模式的像素在同一幀圖像中，只需處理單幀圖像，減小計算 量，有效提高了運算速度，通過壞點的檢測和修正以及圖像校正，進(jìn)一步提高了寬動態(tài)圖像 質(zhì)量。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。


圖1是本發(fā)明單幀雙曝光圖像的寬動態(tài)處理方法實施例一 的流程圖；圖2是單幀雙曝光原始圖像示意圖；圖3是本發(fā)明單幀雙曝光圖像的寬動態(tài)處理方法實施例二的流程圖；圖4是本發(fā)明單幀雙曝光圖像的寬動態(tài)處理方法實施例二的亮度分布直方圖示 意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。實施例一，參見圖1所示，為本實施例的流程圖。本實施例的單幀雙曝光圖像的寬動態(tài)處理方法，包括步驟S01，插值計算，為每個像素補齊RGB三個通道的值。具體的，如圖2所示，為單幀雙曝光原始圖像示意圖，其中白色部分為長曝光像素 塊，黑色部分為短曝光像素塊，原始圖像為12位，數(shù)據(jù)格式為bayer，所述的長曝光像素塊 和短曝光像素塊在圖像中依次交錯排列，長曝光像素塊包括nXn的長曝光像素、短曝光像 素塊包括ηΧη的短曝光像素，所述的η為正整數(shù)，在本實施例中，優(yōu)選采用η = 2的原始圖 像，圖中每個方格代表一個像素點，正常的彩色圖像中每個像素點顏色由RGB三個通道值 組合而成，而在原始圖像中每個像素點的值只包含一個顏色通道，因此，需要將原始圖像進(jìn) 行插值計算，使每個像素點獲得其他2個通道的值。本實施例中插值計算的原則是采用鄰 近原則，即搜索當(dāng)前像素上、下及左、右鄰近像素內(nèi)在相同曝光模式下的相同通道值，并設(shè) 置相應(yīng)的權(quán)重值進(jìn)行線性運算，以圖2中標(biāo)注出的短曝光像素塊A為例進(jìn)行說明。像素塊 A中的四個像素點由左至右、由上至下依次包含G通道、R通道、B通道和G通道的值，因此， 依照上述順序，各像素的插值關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，所述的單幀雙曝光圖像為同時包括長曝光像 素塊和短曝光像素塊的12位原始圖像，所述的長曝光像素塊和短曝光像素塊在圖像中依 次交錯排列，長曝光像素塊包括nXn的長曝光像素、短曝光像素塊包括ηΧη的短曝光像 素，所述的η為正整數(shù)，其特征在于包括以下步驟(1)、插值計算，為每個像素補齊RGB三個通道的值； O)、寬動態(tài)映射，將插值后的圖像進(jìn)行映射壓縮；(3)、將寬動態(tài)映射后的圖像分割，得到分別只有長曝光像素和只有短曝光像素的兩幅 圖像；(4)、采用亮度分布直方圖區(qū)間分段法合并所述兩幅圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于m= 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于步驟(2) 中在所述的寬動態(tài)映射之前還包括檢測和修正插值圖像壞點的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于圖像壞點通 過以下方式檢測和修正bl、掃描圖像中像素值，若像素值的跳變大于提前設(shè)定的閾值，則認(rèn)為該像素值為壞占.b2、以該壞點為中心，取mXm大小的區(qū)域，計算區(qū)域中除壞點之外的所有像素均值，并 以均值代替壞點的像素值，繼續(xù)檢測下一像素，直至完成所有像素，所述的m為大于1的奇數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于步驟(2) 中所述的寬動態(tài)映射為τ xlog(l + Zw)Ld =-1--β,log(2 + 8x(廣),)w max其中，α、β、Y為控制參數(shù)；Ld為映射后像素亮度值； Lw為映射前像素亮度值； Lwmax為映射前圖像中最大亮度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于步驟(3) 中所述的圖像分割通過以下方式獲得al、所述寬動態(tài)映射后的圖像中長曝光的像素值不變，短曝光像素塊中的像素值由與 所述短曝光像素塊相鄰的所有長曝光像素塊中同一顏色通道像素值的均值替換，得到只有 長曝光像素的圖像；a2、所述寬動態(tài)映射后的圖像中短曝光的像素值不變，長曝光像素塊中的像素值由與 所述長曝光像素塊相鄰的所有短曝光像素塊中同一顏色通道像素值的均值替換，得到只有 短曝光像素的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于步驟(4) 中合并圖像之后還包括圖像校正的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于所述的圖像校正采用Gamma校正算法。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于步驟(4) 中所述的亮度分布直方圖區(qū)間分段法為Cl、以短曝光圖像中像素值作為橫軸、像素值在圖像中的個數(shù)為縱軸做像素值的亮度 分布直方圖，將所述的直方圖劃分成P段；c2、分別計算每段中長曝光系數(shù)u和短曝光系數(shù)v，且滿足u+v = 1 ； 其中，所述的P為正整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，其特征在于通過以下方 式合并兩幅圖像Li = ULi' +VLi"；其中，Li為合成圖像的第i個像素值； Li,為長曝光圖像的第i個像素值； Li.為短曝光圖像的第i個像素值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單幀雙曝光圖像寬動態(tài)處理方法，所述的單幀雙曝光圖像為同時包括長曝光像素塊和短曝光像素塊的12位原始圖像，包括以下步驟(1)插值計算，為每個像素補齊RGB三個通道的值；(2)寬動態(tài)映射，將插值后的圖像進(jìn)行映射壓縮；(3)將寬動態(tài)映射后的圖像分割，得到分別只有長曝光像素和只有短曝光像素的兩幅圖像；(4)采用亮度分布直方圖區(qū)間分段法合并所述兩幅圖像。本發(fā)明的單幀雙曝光圖像的寬動態(tài)處理方法合并單幀圖像中兩種曝光模式的像素，使得每個部分都得到適當(dāng)?shù)钠毓?，而且只需處理單幀圖像，減小計算量，通過壞點的檢測、修正以及圖像校正，提高了寬動態(tài)圖像質(zhì)量。
文檔編號H04N5/235GK102075688SQ201010608108
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者何冬曉, 劉微, 邵明欣, 陳維強, 隋守鑫 申請人:青島海信網(wǎng)絡(luò)科技股份有限公司