[發(fā)明專利]圖像處理設(shè)備和圖像處理設(shè)備的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210026605.9
• 申請(qǐng)日: 2012-02-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102629976A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 松岡正明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H04N5/225
• 分類號(hào): H04N5/225;H04N5/232;H04N5/243
• 代理公司: 北京魏?jiǎn)W(xué)律師事務(wù)所 11398
• 代理人: 魏?jiǎn)W(xué)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像處理設(shè)備和圖像處理設(shè)備的控制方法，尤其涉及一種用于生成動(dòng)態(tài)范圍被擴(kuò)展的圖像的技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，已知一種用于生成與通過(guò)諸如數(shù)字照相機(jī)等的攝像設(shè)備中的正常攝像所獲得的圖像相比、動(dòng)態(tài)范圍被擴(kuò)展了的圖像的所謂的HDR(高動(dòng)態(tài)范圍)技術(shù)。更具體地，使用HDR技術(shù)的圖像處理方法可以通過(guò)合成所拍攝的具有不同曝光的多個(gè)圖像來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)范圍被擴(kuò)展的圖像(HDR圖像)。

然而，在這樣創(chuàng)建的HDR圖像中，由于合成了多個(gè)圖像，因而由于圖像模糊和作用于攝像設(shè)備的抖動(dòng)的影響，在所獲得的圖像邊緣部分可能出現(xiàn)多個(gè)邊緣。尤其在高亮度部分和低亮度部分之間的邊界部分處，所創(chuàng)建的HDR圖像中的這一多邊緣現(xiàn)象尤為明顯。

下面將使用附圖說(shuō)明HDR圖像中的多邊緣現(xiàn)象。注意，為了簡(jiǎn)化，將說(shuō)明用于通過(guò)合成具有不同曝光的兩個(gè)圖像來(lái)創(chuàng)建HDR圖像的例子。

例如，下面將說(shuō)明如圖4A所示、作為主被攝體的人相對(duì)于具有高亮度值的背景圖像處于背光關(guān)系的取景。在此時(shí)拍攝的圖像中，由于繪制主被攝體的區(qū)域是低亮度區(qū)域，因而當(dāng)主被攝體移動(dòng)時(shí)或者當(dāng)攝像設(shè)備抖動(dòng)時(shí)，在HDR圖像中的主被攝體和背景之間的邊緣部分處出現(xiàn)多個(gè)邊緣。

此時(shí)，當(dāng)選擇圖4A所示的圖像的水平線401作為感興趣的線時(shí)，在要合成的低曝光拍攝圖像和高曝光拍攝圖像中，該水平線的x坐標(biāo)的像素值D_L和D_H示出圖5A所示的狀態(tài)。在圖5A中，由于主被攝體的運(yùn)動(dòng)或者攝像設(shè)備的抖動(dòng)，這兩個(gè)圖像的像素值具有不同的像素值減小處的坐標(biāo)。注意，高曝光拍攝圖像的曝光是低曝光拍攝圖像的曝光的四倍，并且在圖5A～5F所示的例子中，在高亮度背景區(qū)域中，高曝光拍攝圖像的像素值飽和。

為了合成具有不同曝光的兩個(gè)圖像，這兩個(gè)圖像經(jīng)過(guò)伽馬轉(zhuǎn)換或變換。由于這些圖像具有不同曝光條件，因而如圖5B所示，對(duì)于各個(gè)圖像使用不同的轉(zhuǎn)換特性曲線進(jìn)行伽馬轉(zhuǎn)換。這樣，以此方式轉(zhuǎn)換后的伽馬轉(zhuǎn)換輸出G_L和G_H示出圖5C所示的狀態(tài)。

通過(guò)這兩個(gè)具有不同曝光的圖像的伽馬轉(zhuǎn)換輸出可知，背景區(qū)域飽和的高曝光拍攝圖像在背景區(qū)域中呈現(xiàn)不同于低曝光拍攝圖像的伽馬轉(zhuǎn)換輸出。另外，在低曝光拍攝圖像中，通常在低亮度區(qū)域中趨于發(fā)生暗飽和，并且在該區(qū)域中不能清晰地表現(xiàn)被攝體。也就是說(shuō)，對(duì)于高亮度區(qū)域，要?jiǎng)?chuàng)建的HDR圖像優(yōu)選使用低曝光拍攝圖像，并且對(duì)于低亮度區(qū)域，優(yōu)選使用高曝光拍攝圖像。

為此，作為具有創(chuàng)建HDR圖像所需的基準(zhǔn)曝光的圖像，選擇沒(méi)有任何飽和區(qū)域的低曝光拍攝圖像，并且根據(jù)該圖像的伽馬轉(zhuǎn)換輸出G_L確定圖5D示出的加法系數(shù)K。加法系數(shù)K是為確定要?jiǎng)?chuàng)建的HDR圖像中的低曝光拍攝圖像和高曝光拍攝圖像的合成方法所預(yù)先確定的系數(shù)，并且可以如下表示HDR圖像的伽馬輸出G_O：

G_O＝K×G_L+KK×G_H????(1)

加法系數(shù)K在預(yù)定伽馬轉(zhuǎn)換輸出范圍內(nèi)從0改變成1，例如，如圖5D所示。另外，通過(guò)(1-K)給出加法系數(shù)KK。更具體地，在范圍0＜K＜1內(nèi)合成這兩個(gè)圖像，即低曝光拍攝圖像和高曝光拍攝圖像，在范圍K＝1內(nèi)在創(chuàng)建中僅使用低曝光拍攝圖像，并且在范圍K＝0內(nèi)在創(chuàng)建中僅使用高曝光拍攝圖像。

這樣創(chuàng)建的HDR圖像的伽馬轉(zhuǎn)換輸出示出圖5E所示的狀態(tài)。通過(guò)圖5E可知，當(dāng)創(chuàng)建HDR圖像所使用的具有不同曝光的圖像在它們的拍攝時(shí)刻遭受圖像模糊或攝像設(shè)備的抖動(dòng)時(shí)，在低亮度區(qū)域中合成高曝光拍攝圖像的高亮度區(qū)域的圖像。在這種情況下，在所創(chuàng)建的HDR圖像中的低亮度區(qū)域和高亮度區(qū)域之間的邊界處發(fā)生被稱為偽邊緣的多邊緣現(xiàn)象。

如上所述，當(dāng)要合成的圖像在它們的拍攝時(shí)刻遭受任何圖像模糊或攝像設(shè)備的抖動(dòng)時(shí)，多邊緣通常出現(xiàn)在低亮度區(qū)域和高亮度區(qū)域之間的邊界處，結(jié)果導(dǎo)致HDR圖像的圖像質(zhì)量下降和用戶感覺(jué)不自然。

日本特開(kāi)2009-010566號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)將具有不同曝光的多個(gè)圖像中的一個(gè)設(shè)置為具有基準(zhǔn)曝光的圖像、并且對(duì)所選擇的圖像應(yīng)用平均化濾波來(lái)消除合成圖像中的多邊緣，從而平均不同亮度的邊界附近的濃度值。

另外，日本特開(kāi)2005-223769號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種技術(shù)，該技術(shù)用于檢測(cè)特定區(qū)域中要合成的具有不同曝光的兩個(gè)圖像的伽馬校正輸出之間的差，并且當(dāng)該差大于閾值時(shí)通過(guò)選擇低曝光拍攝圖像、或者當(dāng)該差小于另一閾值時(shí)通過(guò)選擇高曝光拍攝圖像來(lái)創(chuàng)建圖像。