[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

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及一種高動態范圍圖像合成與色調映射方法及電子設備，本發明通過相機獲取相同場景下多張曝光度不同的RAW圖像；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；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。本發明解決了在RGB上合成與映射高動態范圍圖像，占據了計算機較大的資源，對圖像的色彩及亮度等信息造成嚴重的影響的問題，本發明計算速度快、耗費資源少、結果觀感好且適用于硬件集成的高動態范圍圖像合成，具有很強的市場應用前景。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及一種高動態范圍圖像合成與色調映射方法及電子設備。

背景技術

圖像的動態范圍指的是圖像的最大灰度值與最小灰度值之間的比值。高動態范圍圖像，相比普通的圖像能夠提供更多的圖像細節，根據不同曝光時間的低動態范圍圖像來合成高動態范圍圖像，能夠更好的還原出人眼所感知的真實場景。高動態范圍圖像的動態范圍遠遠高于一般顯示器的動態范圍，因此我們也需要一種色調映射的技術將高動態范圍圖像映射為低動態范圍圖像。

目前，多數相機都是采用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，即RAW數據，之后經過圖像信號處理流程生成視覺效果良好的圖像。

現有算法大多是在RGB上合成與映射高動態范圍圖像，這些方法占據了計算機較大的資源。簡單地將其用于RAW數據的處理，會對圖像的色彩及亮度等信息造成嚴重的影響。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開了一種高動態范圍圖像合成與色調映射方法及電子設備，用于解決上述問題。

本發明通過以下技術方案予以實現：

第一方面，本發明提供了一種高動態范圍圖像合成與色調映射方法，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。

更進一步的，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。

更進一步的，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。

更進一步的，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。

更進一步的，所述方法中，