基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法技術

本發明專利技術公開了一種基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法，該方法包括：根據曝光格式獲得長曝光像素與短曝光像素；根據長短曝光比例與每個像素所處亮暗區域計算并獲得映射曲線；根據長曝光像素與短曝光像素和映射曲線，以完成長曝光與短曝光像素映射；判斷長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向并獲得長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值；根據長曝光與短曝光像素映射和長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值，融合長曝光和短曝光。本發明專利技術的基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法，具有提升動態范圍大,對圖像細節保護的更好,色彩更真實。

【技術實現步驟摘要】
基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法
本專利技術涉及圖像處理領域，尤其涉及基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法。
技術介紹
寬動態技術是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術。當在強光源（日光、燈具或反光等）照射下的高亮度區域及陰影、逆光等相對亮度較低的區域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現明亮區域因曝光過度成為白色，而黑暗區域因曝光不足成為黑色，嚴重影響圖像質量。攝像機在同一場景中對最亮區域及較暗區域的表現是存在局限的，這種局限就是攝像機的動態范圍。普通的攝像機動態范圍只有60db，也就是在一個畫面中亮區與暗區的照度比小于一千倍時，能同時看清楚亮區暗區。而寬動態攝像機動態范圍可達到120db，也就是亮區與暗區的照度比達到一百萬倍時，也能同時看清楚亮區暗區。實現寬動態技術有兩類方法，一類是圖像后處理方式，如申請號為201210528573.2中所述。這種方法受限于圖像傳感器本身的動態范圍，提升空間不大，最多將動態范圍提升12db。另一類是圖像傳感器多次曝光，一次長曝光，一次短曝光，然后利用圖像處理方法將兩次曝光的圖像融合為一副圖像。多次曝光方法又分兩種，一種是多幀模式，這種模式是一幀圖像長曝光，一幀圖像短曝光，然后圖像處理做幀間融合，這種模式不適宜拍攝運動物體，容易出現“鬼影”。另一種是單幀模式，一幀圖像內實現長短曝光，然后做幀內圖像融合處理。這也是本專利技術采用的模式。這種模式如果圖像融合處理得不好，容易損失圖像細節，顏色也會失真。與申請號為201010608108.0的單幀長短曝光寬動態融合模式相比，本專利技術的處理方法完全不同，本專利技術在效果上提升動態范圍更大，對圖像細節保護的更好，色彩也更真實。
技術實現思路
針對寬動態融合方法存在的上述的不足，本專利技術的目的是提供一種基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法，具有提升動態范圍大,對圖像細節保護的更好,色彩更真實。為達到上述目的，本專利技術的實施例采用如下技術方案：基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法，其特征在于，包括：根據曝光格式獲得長曝光像素與短曝光像素；根據長短曝光比例與每個像素所處亮暗區域計算并獲得映射曲線；根據長曝光像素與短曝光像素和映射曲線，以完成長曝光與短曝光像素映射；判斷長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向并獲得長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值；根據長曝光與短曝光像素映射和長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值，融合長曝光和短曝光。依照本專利技術的一個方面，其中，根據曝光格式獲得長曝光像素或短曝光像素具體包含以下步驟：計算像素位置（ｉ，ｊ）除以4的余數，其公式如下：i4=i%4j4=j%4其中，i代表像素在圖像的水平位置，j代表像素在圖像的垂直位置，當圖像像素所處位置為L∈(i4<2∩j4<2)∪(i4≥2∩j4≥2)時，即為長曝光像素L；當圖像像素所處位置為S∈(i4<2∩j4≥2)∪(i4≥2∩j4<2)時，即為短曝光像素S。依照本專利技術的一個方面，所述根據長短曝光比例與每個像素所處亮暗區域計算并獲得映射曲線具體步驟如下：其中，所述映射曲線的關系式如下：其中，RO代表輸出像素值，RI代表輸入像素值，th1、th2為線段分割閾值，c1、c2分別為RI為th1，th2時對應的RO的值，k1為c1與th1對應的斜率,k2為c2與th2對應的斜率，M為常數，即輸入圖像的灰度等級，若灰度等級為n，則M=2^n，即2的n次冪。依照本專利技術的一個方面，其中，所述c1和c2的計算關系式如下：c1=th1*k1；c2=(th2-th1)*k2+th1*k1。依照本專利技術的一個方面，其中，所述計算斜率k1，k2值具體的公式如下:k1=k1_i*kr；k2=k2_i*kr；其中k1_i代表k1的初始值，k2_i代表k2的初始值，kr為斜率的矯正系數。依照本專利技術的一個方面，其中，所述斜率的矯正系數kr的具體計算關系式如下：其中，RIav為曝光像素的均值，M為常數，即輸入圖像的灰度等級。依照本專利技術的一個方面，其中，計算k1的初始值k1_i、k2的初始值k2_i、th1和th2值的具體關系式如下：當前像素在短曝光區域時，其關系式為k1_i=k_ls，k2_i=1；th1=M/k_ls/4，th2=M/k_ls/2；當前像素在長曝光區域時，其關系式為k1_i=1，k2_i=1/k_ls；th1=M/4，th2=M/2；其中，k_ls代表長曝光與短曝光比例，M代表常數，即輸入圖像的灰度等級。依照本專利技術的一個方面，其中，所述曝光像素的均值RIav的具體計算關系如下:其中,p、q代表曝光像素的均值的像素位置，LP代表曝光像素的個數。依照本專利技術的一個方面，其中，根據長曝光與短曝光像素映射和長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值，融合長曝光和短曝光的具體步驟如下：計算融合因子Fk，其關系式為：當前像素為長曝光時，Fk=（M–RO）/M；當前像素為短曝光時，Fk=RO/M；計算長曝光和短曝光的融合值,其關系式如下：Rf(i,j)＝Fk(i,j)*RO(i,j)+(1-Fk(i,j))*Re(i,j)；其中，Fk代表融合因子；M為常數，即輸入圖像的灰度等級；Rf代表長曝光和短曝光的融合值。本專利技術的基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法，具有提升動態范圍大,對圖像細節保護的更好,色彩更真實。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例中的技術方案，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專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術的一種基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法實施例的流程示意圖；圖2為本專利技術的一種基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法實施例的映射曲線示意圖；圖3為本專利技術的一種基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法實施例的長短曝光示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖1、圖2、圖3所示,本實施例提供的一種基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法,該方法包括:步驟S1：根據曝光格式獲得長曝光像素與短曝光像素；根據曝光格式獲得長曝光像素與短曝光像素；具體地，首先根據曝光格式確定長曝光與短曝光像素的位置，計算像素位置（ｉ，ｊ）除以4的余數，其公式如下：i4=i%4j4=j%4其中，i代表像素在圖像的水平位置，j代表像素在圖像的垂直位置，%代表求余數，i4和j4代表為變量名稱。當圖像像素所處位置為L∈(i4<2∩j4<2)∪(i4≥2∩j4≥2)時，即為長曝光像素L，L代表長曝光像素；當圖像像素所處位置為S∈(i4<2∩j4≥2)∪(i4≥2∩j4<2)時，即為短曝光像素S，S代表短曝光像素。步驟S2：根據長短曝光比例與每個像素所處亮暗區域計算并獲得映射曲線；根據長短曝光比例與每個像素所處亮暗區域計算并獲得本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法，其特征在于，包括：根據曝光格式獲得長曝光像素與短曝光像素；根據長短曝光比例與每個像素所處亮暗區域計算并獲得映射曲線；根據長曝光像素與短曝光像素和映射曲線，以完成長曝光與短曝光像素映射；判斷長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向并獲得長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值；根據長曝光與短曝光像素映射和長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值，融合長曝光和短曝光。

【技術特征摘要】
1.基于單幀雙次曝光模式的寬動態融合方法，其特征在于，包括：根據曝光格式獲得長曝光像素與短曝光像素；根據長短曝光比例與每個像素所處亮暗區域計算并獲得映射曲線；根據長曝光像素與短曝光像素和映射曲線，以完成長曝光與短曝光像素映射；判斷長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向并獲得長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值；首先計算當前像素RI(i，j)水平與垂直方向的梯度，其關系式如下：Dh(i,j)＝|RI(i，j-2)-RI(i，j+2)|Dv(i,j)＝|RI(i-2，j)-RI(i+2，j)|其中，Dh代表為水平方向梯度，Dv代表為垂直方向梯度；然后再計算邊緣方向的插值，其關系如下：其中，Re代表邊緣方向的插值；根據長曝光與短曝光像素映射和長曝光像素和/或短曝光像素邊緣方向的插值，融合長曝光和短曝光；所述根據曝光格式獲得長曝光像素與短曝光像素包括：計算像素位置(i，j)除以4的余數，其公式如下：i4＝i％4j4＝j％4其中，i代表像素在圖像的水平位置，j代表像素在圖像的垂直位置，當圖像像素所處位置為L∈(i4<2∩j4<2)∪(i4≥2∩j4≥2)時，即為長曝光像素L；當圖像像素所處位置為S∈(i4<2∩j4≥2)∪(i4≥2∩j4<2)時，即為短曝光像素S；所述映射曲線的關系式如下：其中，RO代表輸出像素值，RI代表輸入像素值，th1、th2為線段分割閾值，c1、c2分別為RI為th1，th2時對應的RO的值，k1為c1與th1對應的斜率,k2為c2與th2對應的斜率，M為常數，即輸入圖像的灰度等級，若灰度等級為n，則M＝2^n，即2的n次冪；所述融合長曝光和短曝光包括，計算融合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周艇，
申請(專利權)人：上海微銳智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31