[發(fā)明專利]生成高動(dòng)態(tài)范圍圖像的全局對(duì)準(zhǔn)方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210045361.9
• 申請(qǐng)日: 2012-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN102693538B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.詹亞拉;吳勇軍;孫式軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微軟技術(shù)許可有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李亞非,劉鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及生成和渲染數(shù)字圖像，并且更尤其涉及生成和渲染高動(dòng)態(tài)范圍（“HDR”）數(shù)字圖像。

背景技術(shù)

在數(shù)字成像系統(tǒng)中，通常由在具有三個(gè)或更多個(gè)通道的多維“色彩空間”中的坐標(biāo)表示色彩。常見示例包括眾所周知的RGB和YUV色彩空間。在RGB色彩空間中，使用坐標(biāo)（也被稱為像素樣本值或者樣本值）來指定像素，這些坐標(biāo)分別表示紅光、綠光和藍(lán)光的強(qiáng)度。在YUV色彩空間中，使用坐標(biāo)（像素樣本值或者樣本值）來指定像素，所述坐標(biāo)表示一個(gè)亮度值和兩個(gè)色度值。

當(dāng)前，許多圖像捕獲、處理和顯示裝置只能處理具有每個(gè)通道256（2⁸）個(gè)離散值的小的動(dòng)態(tài)范圍的像素樣本值，其被表示為8位。這樣的圖像可以被稱作具有8位的“比特深度”。在紅色、綠色和藍(lán)色色彩通道中具有每通道8位（8bpc）的典型的RGB數(shù)字圖像中，對(duì)于紅色、綠色和藍(lán)色像素樣本值的每一個(gè)來說，僅可能存在256個(gè)不同的值。其他值（例如，α或者暗度值，亮度值及其他這樣的值）同樣也受限于低動(dòng)態(tài)范圍限制。一些裝置可以處理高達(dá)每通道10位或者12位的動(dòng)態(tài)范圍。然而，人類視覺系統(tǒng)可以檢測(cè)14數(shù)量級(jí)寬的亮度范圍，體現(xiàn)為大約46位。實(shí)際上，亮度值在明亮的日光下可以高達(dá)10⁸?candela/m²，并且在沒有月亮的黑夜的巖石的下側(cè)上可以低到10^-6?candela/m²。

高動(dòng)態(tài)范圍（“HDR”）成像呈現(xiàn)了符合人類視覺系統(tǒng)的更加通用和自然的圖像表示。HDR圖像可以呈現(xiàn)比傳統(tǒng)的8位，10位和12位表示更高的動(dòng)態(tài)范圍，以實(shí)現(xiàn)極高的圖像質(zhì)量。可以將HDR圖像用于處理傳統(tǒng)圖像的相同類型的裝置和軟件工具中，如果HDR圖像格式符合所述裝置或工具的話。已經(jīng)開發(fā)出幾種HDR圖像格式，并且照相機(jī)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和顯示裝置已經(jīng)開始產(chǎn)生、處理和顯示具有增加的動(dòng)態(tài)范圍的圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本文描述了用于高動(dòng)態(tài)范圍（“HDR”）圖像生成和渲染（rendering）的技術(shù)和工具。在某些實(shí)施例中，從較低的動(dòng)態(tài)范圍圖像的集合中建造HDR圖像。例如，可以通過合并相同照相機(jī)針對(duì)相同場(chǎng)景在不同曝光獲得的圖像來生成HDR圖像。然而，由于手的搖動(dòng)或者環(huán)境條件，在每個(gè)圖片之間應(yīng)該預(yù)料到一些照相機(jī)運(yùn)動(dòng)（典型地轉(zhuǎn)動(dòng)和/或平移的運(yùn)動(dòng)）。當(dāng)從較低的動(dòng)態(tài)范圍圖像中建造HDR圖像時(shí)，對(duì)準(zhǔn)（align）圖像是HDR圖像生成過程的一個(gè)方面。然而，這個(gè)對(duì)準(zhǔn)過程可能是有挑戰(zhàn)的，起因于由照相機(jī)運(yùn)動(dòng)造成的圖像和由獲得各種圖像的不同曝光造成的圖像之間的差別。因此，在幾個(gè)所描述的實(shí)施例之間是用于對(duì)準(zhǔn)具有不同曝光的圖像的技術(shù)和工具。在特定實(shí)施例中，圖像的對(duì)準(zhǔn)至少部分地基于使用圖像之間的協(xié)方差計(jì)算而確定的運(yùn)動(dòng)矢量。此外，在某些實(shí)施例中，在圖像對(duì)準(zhǔn)過程期間忽略或者實(shí)質(zhì)上地忽略飽和區(qū)域、曝光不足區(qū)域和/或具有局部運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)對(duì)象。例如，在某些實(shí)現(xiàn)方式中，將隨機(jī)抽樣一致（“RANSAC：Random?Sample?Consensus”）方法用來檢測(cè)和消除由于活動(dòng)對(duì)象、飽和和/或曝光不足而異常的運(yùn)動(dòng)矢量。

在所公開的技術(shù)的一些實(shí)施例中，在圖像生成之前不需要對(duì)圖像捕獲裝置的響應(yīng)曲線的了解。此外，在對(duì)準(zhǔn)之前，所公開的技術(shù)的實(shí)施例不規(guī)格化所述圖像，并且因此保存更多信息以更加精確地對(duì)準(zhǔn)圖像。所公開的技術(shù)的實(shí)施例可以用于校正平移的，轉(zhuǎn)動(dòng)的兩者，或者平移并且轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)兩者。此外，所公開的技術(shù)的實(shí)施例比先前的HDR生成技術(shù)在計(jì)算上更加有效。

在本文所公開的一個(gè)示范性實(shí)施例中，在基準(zhǔn)圖像和一個(gè)或多個(gè)非基準(zhǔn)圖像的集合之間執(zhí)行運(yùn)動(dòng)分析。所述運(yùn)動(dòng)分析可以包含計(jì)算基準(zhǔn)圖像中像素樣本值的集合和來自所述集合的非基準(zhǔn)圖像之一中的像素樣本值的集合之間的一個(gè)或多個(gè)協(xié)方差值。此外，至少部分地基于所述運(yùn)動(dòng)分析，可以將來自所述集合的所述非基準(zhǔn)圖像至少之一與所述基準(zhǔn)圖像進(jìn)行合并，以形成較高動(dòng)態(tài)范圍數(shù)字圖像。