[發明專利]高動態范圍圖像合成與色調映射方法及電子設備

在審

• 申請號: 202111353504.8
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114283100A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 詹志康;鄧準;范賜恩;王嘉樂;王瑞雪;馮陽陽
• 申請（專利權）人: 上海賽昉科技有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T7/90
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 佘大鵬

1.一種高動態范圍圖像合成與色調映射方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1通過相機獲取相同場景下多張曝光度不同的RAW圖像；

S2通過平方加權函數將不同曝光的RAW圖像進行曝光融合，得到RAW域上合成的高動態范圍圖像；

S3將高動態范圍圖像進行分通道色調映射，得到RAW域上的低動態范圍圖像。

2.根據權利要求1所述的高動態范圍圖像合成與色調映射方法，其特征在于，所述方法中，RAW圖像為相機的CMOS或者CCD圖像感應器捕捉到的光源信號轉化為數字信號的原始數據。

3.根據權利要求1所述的高動態范圍圖像合成與色調映射方法，其特征在于，所述方法中，將曝光良好的區域在融合時賦予較高的權值，然后進行加權合成，其圖像的輻照值與圖像像素值滿足下式：

Z_ij＝f(E_i*t_j)

其中下標i表示第i個像素，下標j表示第j張圖像，t_j表示第j張圖像的曝光時間，z_ij表示第j張圖像中第i個像素的真實像素值，E_i表示第i個像素的輻照值。

4.根據權利要求1所述的高動態范圍圖像合成與色調映射方法，其特征在于，所述方法中，RAW格式圖像的合成時，相機響應函數f表示為：f＝c

其中，c表示常數，圖像的輻照值E_ij便可表示為：

t_j表示第j張圖像的曝光時間，Z_ij表示第j張圖像中第i個像素的像素值；

得到圖像的輻照值之后進行圖像的合成，在像素較小或較大位置梯度上升或下降較快的二次函數，具體為：

其中bit表示輸入圖像的位數，Z_ij表示第j張圖像中第i個像素的像素值，w(Z_ij)表示第j張圖像中第i個像素的權值。

5.根據權利要求4所述的高動態范圍圖像合成與色調映射方法，其特征在于，所述方法中，

假設曝光時間比Δt為：

其中，t_j表示第j張圖像的曝光時間，t₁表示第1張圖像的曝光時間；

設圖像的亮度L為RGGB單元塊內像素最大值，同一單元塊內的亮度值相同，當滿足以下條件時即認為該像素是過曝像素：

其中black表示黑電平的值，bit表示輸入圖像的位數，m是可調值，Δt表示曝光時間比，L_i1表示第一張圖像的第i個像素的亮度，L_ij表示第j張圖像中第i個像素的亮度。根據上述條件判斷出過曝區域，將該區域的權值置為0，即不參與融合，最終融合結果如下：

其中C與最終合成位數有關，假設outbit表示期望合成圖像的位數，則C具體表示為

C＝2^(outbit-bit)。

6.根據權利要求1所述的高動態范圍圖像合成與色調映射方法，其特征在于，所述方法中，將高動態范圍圖像進行分通道色調映射，得到RAW域上的低動態范圍圖像，是將RAW圖像中的rgb三種類型的數據分別提取出來，然后分別采用下述算法進行映射，最后將三通道的數據進行組合得到最終的輸出圖像。

7.根據權利要求6所述的高動態范圍圖像合成與色調映射方法，其特征在于，所述方法中，將高動態范圍圖像進行分通道全局處理，包括：將RAW圖像中的rgb三種類型的數據分別提取出來，

其中表示c色彩自適應參數，a表示亮度自適應參數，L表示輸入RAW圖像的灰度圖，采用線性插值的方式得到，L^av表示灰度圖的均值，其中I_r|g|b與分別表示對白平衡之后的RAW圖像進行分通道后的rgb值及三個通道的像素均值，表示將像素亮度逐點加權后的像素值，表示將平均像素亮度加權處理后的像素值，I_{a_r|g|b}表示全局處理后的像素值。