[發明專利]實現高動態范圍圖像高清顯示的數字照相機成像方法

有效

• 申請號: 201710176398.8
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106973240B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 鄭馳;邱國平
• 申請（專利權）人: 寧波諾丁漢大學
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235;H04N9/64;H04N5/21;H04N5/217
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 鄧青玲

本發明涉及實現高動態范圍圖像高清顯示的數字照相機成像方法，利用多通道垂直光學分光方法使自然光通過數字照相機的主鏡頭后以形成主通道透射光，利用立體分光將主通道透射光分為多路光，設置最佳曝光時間，針對相同場景得到具有不同曝光時間的多幀原始圖像且并行處理各幀原始圖像；預先設定相機響應曲線，建立每幀原始圖像亮度與對應曝光時間間的查找表，最終獲得相機響應曲線；采用顏色校正處理方法校正處理每幀原始圖像；利用已標定好的相機響應曲線設置圖像融合方法融合各幀原始圖像，采用混合濾波對各幀原始圖像降噪處理，利用色調映射并采用16比特表征各幀原始圖像中每一個像素點，從而準確顯示融合后的高動態范圍圖像。

技術領域

本發明涉及高清高精度顯微成像檢測技術領域，尤其涉及一種實現高動態范圍圖像高清顯示的數字照相機成像方法。

背景技術

數字影像已經成為人們生活和社會經濟活動不可或缺的重要部分。隨著人們對數字影像品質要求的不斷提高，數字成像技術也在不斷進步，數字成像質量顯現出高分辨率、高速、低噪聲和高動態范圍的發展趨勢。

雖然現有的數字照相技術在信號獲取和顯示方式等方面已經非常先進，但是目前國內和國際市場上的產品存仍然存在著因視頻信號采集動態范圍不足而導致圖像不清的重大技術缺餡。對于許許多多日常遇到的重要情景如太陽光照射下的室內場景，其反射光的強度動態范圍，即最強和最弱反射光的強度的比例，大約在10000:1到100000:1之間。現有的數字照相機以及圖像視頻標準采用8個比特(0～255)來表征每個像素的灰度值，這顯然只能代表真實世界色彩范圍很小的一部分，這也是現有技術和產品不能把這種高動態場景完全照清楚的根本原因。

高動態范圍數字圖像技術是目前國際上最前沿的數字圖像和視頻技術，其集成了相機標定技術、高動態范圍圖像融合技術、色調映射技術、圖像處理加速技術、顏色校正技術于一體的世界前沿技術，它將給數字照相、數字電視、醫學圖像、交通及治安監控、航天及軍事偵察等領域中的高動態場景攝像帶來革命性的技術進步。

作為高動態范圍數字圖像領域中的關鍵，高動態相機可以實時且逼真地還原出場景的真實色彩和人眼所能分辨的豐富細節，對于今后高清相機的發展起到基礎性的作用。為了利用高動態相機拍清高動態范圍場景中的細節，實現對圖像內容進行客觀分析、科學評定和精確測量，需要擴長圖像的動態范圍，以獲得能夠反映真實觀測場景的豐富而真實的信息。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種實現高動態范圍圖像高清顯示的數字照相機成像方法。該數字照相機成像方法能夠擴長所拍攝圖像的動態范圍，反映出該圖像所對應觀測場景的豐富的真實信息。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：實現高動態范圍圖像高清顯示的數字照相機成像方法，其特征在于，包括如下步驟1至步驟5：

步驟1，利用多通道垂直光學分光方法使自然光通過數字照相機的主鏡頭進入成像光學系統，以形成主通道透射光；

采用立體分光鏡將主通道透射光分為多路光，通過利用分光鏡中反射膜的不同反射/透射比，改變各路光所對應通道中的光總量；

設置最佳曝光時間，針對相同場景采用不同曝光時間進行處理，以得到針對相同場景具有不同曝光時間的多幀原始圖像，采用并行處理加速方法分別處理各幀原始圖像；

步驟2，采用相機響應曲線標定方法預先設定相機響應曲線，建立每幀原始圖像亮度與對應曝光時間之間的查找表，并通過擬合曝光時間和相機曝光值之間的二維曲線最終獲得相機響應曲線；采用顏色校正處理方法針對所述每幀原始圖像做顏色校正處理；

步驟3，針對各通道采用自適應方法設定對應每幀原始圖像融合時的權重系數，避免噪點被融合進后續所輸出的圖像；其中，各通道對應的權重系數獨立于所述相機響應曲線；