CN101588446A - 图像合成设备、图像拾取设备、图像合成方法和程序 - Google Patents
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Abstract
本发明提供图像合成设备、图像拾取设备、图像合成方法和程序。所述图像合成设备包括:被配置以从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益的合成控制模块;和被配置以通过利用由合成控制模块确定的合成增益来合成多个图像信号的合成处理模块,其中,在确定合成增益时,合成控制模块参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象排除具有不适于合成增益确定的图像信号的像素位置的域。
Description
技术领域
本发明涉及被配置以合成在不同图像拾取条件下拍摄的两个或多个图像的图像合成设备、图像拾取设备、图像合成方法和程序。
背景技术
在逆光拍摄场景或拍摄亮度差大的场景时,可能仅关于具有与拍照对象的亮度匹配的曝光时间段的标准图像发生白色模糊(white-out)或黑色模糊(black-out)效应。
为了克服该问题,拍摄具有不同曝光时间的两个或多个非标准图像以由通过将非标准图像乘以在标准图像中过亮或过暗的区域中的合成增益获得的图像替代,以增大产生的图像的动态范围,然后与输出比特匹配地压缩该产生的图像。
在这种情况下由合成增益连接标准图像和非标准图像,以使得不合适的合成增益可能导致连接的边界中的假轮廓(false contouring)。
所以,如日本专利特开No.Hei 7-131708公开的,通过在长/短替换的亮度级的像素中,获得将非标准图像乘以两个图像信号之间的比率的合成增益,可以忽略由于入射光强度的差异造成的光电转换的差异等。
发明内容
然而,如果在背光场景中出现污迹,例如,由不合适的合成增益的计算引起假轮廓(图1)。
并且,当拍摄移动对象时,在两个或多个图像中相同像素位置的信号并不总是相同对象的。在这种情况下,获得不合适的图像信号比率,使得计算不合适的合成增益,造成假轮廓。
因此,本发明的一个实施例提出与现有技术的方法和设备相关的上述标识的及其他问题,并通过提供被配置以防止由于污迹的影响、对象的运动等造成出现假轮廓的图像合成设备、图像拾取设备、图像合成方法和程序来解决所述提出的问题。
在执行本发明时且根据其第一实施例,提供了图像合成设备。该图像合成设备具有被配置以从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益的合成控制模块;和被配置以利用由合成控制模块确定的合成增益来合成多个图像信号的合成处理模块。在该图像合成设备中,在确定合成增益时,合成控制模块参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于确定合成增益的图像信号的像素位置的域。
在执行本发明时且根据其第二实施例,提供了图像拾取设备。该图像拾取设备具有被配置以连续地拍摄具有不同曝光时间的多个图像的图像拾取单元;和被配置以合成由图像拾取单元拍摄的多个图像的图像合成单元。在该图像拾取设备中,图像合成单元具有用于从由图像拾取单元拍摄的具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益的合成控制模块和用于利用由合成控制模块确定的合成增益来合成多个图像信号的合成处理模块,且合成控制模块在确定合成增益时,参考预定预测图像信号比率以从合成增益确定的对象中排除具有不适于合成增益的确定的图像信号的像素位置的域。
适当地,上述合成控制模块从适当地曝光的图像中的替换阈值的信号电平计算具有在预测误差内的信号电平的像素的信号电平的比率。
适当地,上述合成控制模块从曝光时间的比率来对预测图像信号比率进行预测,以利用在预测误差内的信号比率来从预测图像信号比率计算合成增益。
在执行本发明时且根据其第三实施例,提供了图像合成方法。该图像合成方法具有步骤:从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益;和利用在合成增益确定步骤中确定的合成增益来合成多个图像信号。在该图像合成方法中,在合成增益确定步骤中,在确定合成增益时,参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于确定合成增益的图像信号的像素位置的域。
在执行本发明时且根据其第四实施例,提供了被配置以使得计算机执行图像合成处理的程序。该图像合成处理具有步骤:从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益;和利用在合成增益确定步骤中确定的合成增益来合成多个图像信号。在该图像合成处理中,在合成增益确定步骤中,在确定合成增益时,参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于确定合成增益的图像信号的像素位置的域。
如上所述,根据本发明的实施例,在从具有不同曝光时间的两个或多个图像信号确定合成增益时,图像控制模块预先确定适当的预测图像信号比率。然后,图像控制模块参考预测图像信号比率以从合成增益确定的对象排除中具有不适于合成增益的确定的图像信号的像素位置的域。
根据本发明的实施例,可以抑制由于污迹的影响造成的假轮廓的出现。
附图说明
图1是示出由于出现污迹而出现假轮廓的图;
图2是图示应用作为本发明的一个实施例实践的图像合成设备的图像拾取设备的示例性配置的示意图;
图3是图示与上述实施例相关的合成控制模块的示例性配置的框图;
图4是示出由与上述实施例相关的增益确定部分进行的未受污迹等的影响而影响的增益确定过程的流程图;
图5是图示在标准图像和非标准图像之间的相关性的示意图;
图6是示出在分开的域中的图像信号比率的示例性直方图的图;
图7是图示直到图4所示的步骤ST12和步骤ST13中的合成增益计算的流程的第一特定示例的图;且
图8是图示直到图4所示的步骤ST12和步骤ST13中的合成增益计算的流程的第二特定示例的图。
具体实施方式
将参考附图通过其实施例的方式进一步详细地描述本发明。
现在,参考图2,示出了应用实践为本发明的一个实施例的图像合成设备的图像拾取设备的示例性配置。
在与上述实施例相关的图像合成设备中,当从具有不同曝光时间的两个或多个图像信号确定合成增益时,预先确定适当的预测图像信号比率。该图像合成设备被配置以通过经由参考预测图像信号比率,从合成增益确定部分排除具有不适于合成增益确定部分的图像信号的像素位置的域,来抑制出现假轮廓。
图像拾取设备10具有图像拾取单元20和图像合成单元30。
图像拾取单元20具有镜头21、光低通滤波器22、图像拾取装置23、图像拾取装置控制模块24和模数(A/D)转换器25。
图像合成单元30具有存储器31、合成控制模块32、合成处理模块33和压缩模块34。
应当注意,这里,存储器是图像合成单元30的部件;然而,可以仅从图像合成单元30访问存储器,以使得例如,可以将存储器布置在图像拾取单元20一侧或布置在图像拾取单元20和图像合成单元30之间。
在图像拾取单元20中,从镜头21通过光低通滤波器22将拍照对象图像投影到图像拾取装置23的图像拾取表面。图像拾取装置23由电荷耦合器件(CCD)传感器或者互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器组成。
该图像拾取装置控制模块24被配置以对图像拾取装置23执行控制,以使得在一个图像拾取操作拍摄具有不同曝光的两个或多个图像。在本实施例中,拍摄两个图像信号;以适当的曝光拍摄的具有白色模糊的标准图像信号和以相对短的时间拍摄的具有黑色模糊的非标准图像信号。由A/D转换器25将所拍摄的图像信号转换为待记录到存储器31的数字信号。
合成控制模块32通过参考记录到存储器31的图像信号,来确定用于图像合成的合成增益G和替换阈值电平T。将在之后描述用于由合成控制模块32确定合成增益G和替换阈值电平T的特定处理。合成控制模块32向合成处理模块33提供所确定的合成增益G和替换阈值电平T。
合成处理模块33通过利用从合成控制模块32提供的合成增益G和替换阈值电平T,来合成记录到存储器31的标准图像信号SIM和非标准图像信号NSIM。然后,合成处理模块33向压缩模块34提供产生的合成图像。
压缩模块34压缩由合成处理模块33合成的图像,且输出产生的已压缩图像。
以下进一步详细地描述合成控制模块32的配置与功能。
参考图3,示出了与本实施例相关的合成控制模块32的示例性配置的框图。
合成控制模块32具有确定如上所述由合成处理模块33参考的长/短替换阈值电平T和合成增益G的功能。
如图3所示,合成控制模块32由阈值确定部分321和增益确定部分322组成。
阈值确定部分321从存储器31读取标准图像信号SIM和非标准图像信号NSIM,并参考这些信号以确定长/短替换阈值电平T。阈值确定部分321向增益确定部分322和合成处理模块33提供所确定的长/短替换阈值电平T。
应当注意,长/短替换阈值电平可以是恒定的而无论图像信号如何或者可以是图像信号的直方图。
增益确定部分322将从存储器31读取并参考的标准图像信号SIM和非标准图像信号NSIM相加,并参考从阈值确定部分321提供的长/短替换阈值电平T以根据长/短替换阈值电平T确定合成增益G,向合成处理模块33提供所确定的合成增益G。
参考图4,示出了指示将要由增益确定部分322执行的未受污迹(smear)等影响的增益确定过程的流程图。
以下参考图4所示的流程图描述将要由增益确定部分322执行的未受污迹等影响的增益确定过程。
<步骤ST10>
在步骤ST10,增益确定部分322从存储器31读取标准图像信号和非标准图像信号以初始化将要用于步骤ST14的加法处理的sum1和sum2。
<步骤ST11>
在步骤ST11,增益确定部分322在长/短替换阈值电平T预测标准图像信号和非标准图像信号的预测图像信号比率GP。
在对预测图像信号比率GP进行预测的特定方法中,例如,从以标准图像信号SIM和非标准图像信号NSIM的曝光时间用作变元的查询表(LUT)来计算预测图像信号比率GP。通过从没有污迹的两个或多个标准图像中计算图像信号比率的均值来创建LUT。
在连续帧处理的情况下,比如运动图像的情况下,例如,参考在前帧的合成增益G或者根据入射光强度和光电转换效率的特性的差异来估计预测图像信号比率GP也是可行的。在这时,还确定预测图像信号比率GP的预测误差THB。
<步骤ST12>
在步骤ST12,增益确定部分322参考由阈值确定部分321确定的长/短替换阈值电平T以从标准图像信号划分长/短替换阈值电平T的域。如果产生的域小于可允许的值,则划分长/短替换阈值电平的域±THA。
THA可以是恒定的而不论图像信号如何,或者THA的值可以增加直到待划分的域超过可允许的值为止。
<步骤ST13>
在步骤ST13,增益确定部分322参考与在步骤ST12获得的域的像素位置对应的标准图像信号和非标准图像信号,以从每个信号电平的比率计算图像信号比率。如果所计算的图像信号比率被包括在步骤ST11中预测的预测图像信号比率GP的预测误差THB的范围中,则过程到达步骤ST14;否则,过程到达步骤ST15。
作为选择地,增益确定部分322可以参考与在步骤ST12获得的域的像素位置对于的非标准图像信号,以确定所计算的图像信号比率是否被包括在与在步骤ST11预测的图像信号比率GP预测误差THB的范围对应的非标准图像信号的范围中。
图5和图6通过示例的方式示意性地示出了步骤ST12和步骤ST13。图5示意性地示出了标准图像信号SIM和非标准图像信号NSIM之间的相关性。图6示出了在通过划分获得的域中图像信号比率的直方图的示例。
在本实施例中,从适当地曝光的图像中的替换阈值电平T的信号电平计算具有匹配±THA的信号电平的像素的信号电平的比率。如图6所示,从曝光时间的比率以经验为主地对预测图像信号比率GP进行预测,且通过利用在预测图像信号比率GP的±THB内的信号比率来计算合成增益。
因为由于污迹的缘故,图像信号比率取显著不同于初始比率的值,因此排除受到污迹影响的任何图像信号比率,由此实现宽动态范围而即使对于包括污迹的场景,也不引起由于污迹造成的假轮廓。另外,还可以以同样方式忽略除了污迹之外的运动对象和噪声的影响。
图7示出了直到在步骤ST12和ST13的合成增益的计算的处理的流程的第一特定示例。
在该示例中,如图7所示在步骤ST12划分长/短替换阈值电平的域T±THA。在步骤ST13,确定图像信号比率是否落入预测图像信号比率的范围GP±THB。包括在两个域中的范围提供用于合成增益的计算的域。
图8示出了直到在步骤ST12和ST13的合成增益的计算的处理的流程的第二特定示例。
在该示例中,如图8所示在步骤ST12划分长/短替换阈值电平的域T±THA。在步骤ST13,确定图像信号比率是否落入在步骤ST13的非标准图像(T±THA)/(GP±THB)的范围。然后,包括在两个域中的范围提供用于合成增益的计算的域。
<步骤ST14>
在步骤ST14中,增益确定部分322将在步骤ST13参考的像素位置处的标准图像信号电平加到sum1并将非标准图像信号电平加到sum2,此时过程到达步骤ST15。作为选择地,增益确定部分322可以将在步骤ST13参考的像素位置处的标准图像信号和非标准图像信号的比率相加,并存储进行加法的次数。
<步骤ST15>
在步骤ST15,增益确定部分322确定是否已经在步骤ST12获得的域内的像素位置上执行了步骤ST13的处理。如果已经在全部像素位置上执行了步骤ST13的处理,那么过程到达步骤ST16;否则,在每个未处理的像素位置,过程到达步骤ST13。
<步骤ST16>
在步骤ST16,增益确定部分322确定将要提供给合成处理模块33的合成增益G。由增益确定部分322从在步骤ST14相加的sum1和sum2之间的比率确定合成增益G。
以下描述在如图2所示的配置中执行的操作。
在图像拾取单元20中,从镜头21通过光低通滤波器22将对象图像投影到图像拾取装置23的图像拾取表面。图像拾取装置23由CCD或者CMOS传感器组成。
图像拾取装置控制模块24被配置以对图像拾取装置23执行控制,以使得在一个图像拾取操作拍摄具有不同曝光的两个或多个图像。在本实施例中,拍摄两个图像信号;以适当的曝光拍摄的具有白色模糊的标准图像信号和以相对短的时间拍摄的具有黑色模糊的非标准图像信号。由A/D转换器25将所拍摄的图像信号转换为待记录到存储器31的数字信号。之后,参考存储器31中的信息,合成控制模块32确定合成增益G和替换阈值电平T。然后,基于这些值,由合成处理模块33合成标准图像信号和非标准图像信号,由压缩模块34压缩,输出已压缩的合成信号。
如上所述,根据本实施例,从适当地曝光的图像中的替换阈值T的信号电平,确定具有匹配±THA的信号电平的像素的信号电平的比率。从曝光时间的比率以经验为主地对预测图像信号比率GP进行预测,且通过利用预测图像信号比率GP的±THB内的信号比率计算合成增益。
因为由于污迹的缘故,图像信号比率取显著不同于初始比率的值,因此排除受到污迹影响的任何图像信号比率,由此实现宽动态范围而即使对于包括污迹的场景,也不引起由于污迹造成的假轮廓。另外,还可以以同样方式忽略除了污迹之外的运动对象和噪声的影响。
应当注意,以上详细描述的方法可以形成为对应于上述过程的软件程序,由比如CPU之类的计算机执行该软件程序。这种软件程序可以被配置以从其中存储该软件程序的包括半导体存储器、磁盘和光盘、软盘(注册商标)的记录介质执行,这种存储介质被设置到访问这些存储介质的计算机。
本申请包括与在2008年5月19日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-131249中公开的主题相关的主题,将其全部内容通过引用完全包括于此。
本领域技术人员应该理解根据设计要求及其他因素可以进行各种修改,组合,部分组合和变更,只要它们在所附的权利要求或者其等效的范围之内。
Claims (10)
1.一种图像合成设备,包括:
合成控制模块,被配置以从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益;和
合成处理模块,被配置以利用由所述合成控制模块确定的合成增益来合成多个图像信号,其中,
在确定所述合成增益时,所述合成控制模块参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于合成增益确定的图像信号的像素位置的域。
2.如权利要求1所述的图像合成设备,其中,所述合成控制模块从适当地曝光的图像中的替换阈值的信号电平计算具有在预测误差内的信号电平的像素的信号电平的比率。
3.如权利要求2所述的图像合成设备,其中,所述合成控制模块从曝光时间的比率对预测图像信号比率进行预测,以利用在预测误差内的信号比率从所述预测图像信号比率来计算合成增益。
4.一种图像拾取设备,包括:
图像拾取单元,被配置以连续地拍摄具有不同曝光时间的多个图像;和
图像合成单元,被配置以合成由所述图像拾取单元拍摄的多个图像,其中,
所述图像合成单元包括
合成控制模块,用于从由所述图像拾取单元拍摄的具有不同曝光时间的多个图像信号来确定合成增益,和
合成处理模块,用于利用由所述合成控制模块确定的所述合成增益来合成多个图像信号,和
在确定所述合成增益时,所述合成控制模块参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于合成增益确定的图像信号的像素位置的域。
5.如权利要求4所述的图像拾取设备,其中,所述合成控制模块从适当地曝光的图像中的替换阈值的信号电平计算具有在预测误差内的信号电平的像素的信号电平的比率。
6.如权利要求5所述的图像拾取设备,其中,所述合成控制模块从曝光时间的比率对预测图像信号比率进行预测,以通过利用在预测误差内的信号比率从所述预测图像信号比率来计算合成增益。
7.一种图像合成方法,包括步骤:
从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益;和
利用在所述合成增益确定步骤中确定的合成增益来合成多个图像信号,其中,
在所述合成增益确定步骤中,在确定所述合成增益时,参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于合成增益确定的图像信号的像素位置的域。
8.一种被配置以使得计算机执行图像合成处理的程序,所述图像合成处理包括步骤:
从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益;和
利用在所述合成增益确定步骤中确定的合成增益来合成多个图像信号,其中,
在所述合成增益确定步骤中,在确定所述合成增益时,参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于合成增益确定的图像信号的像素位置的域。
9.一种图像合成设备,包括:
合成控制装置,用于从具有不同曝光时间的多个图像信号确定合成增益;和
合成处理装置,用于利用由所述合成控制装置确定的合成增益来合成多个图像信号,其中,
在确定所述合成增益时,所述合成控制装置参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于合成增益确定的图像信号的像素位置的域。
10.一种图像拾取设备,包括:
图像拾取装置,用于连续地拍摄具有不同曝光时间的多个图像;和
图像合成装置,合成由所述图像拾取装置拍摄的所述多个图像,其中,
所述图像合成装置包括
合成控制装置,用于从由所述图像拾取装置拍摄的具有不同曝光时间的多个图像信号来确定合成增益,和
合成处理装置,用于利用由所述合成控制装置确定的所述合成增益来合成多个图像信号,和
在确定所述合成增益时,所述合成控制装置参考预定的预测图像信号比率,以从合成增益确定的对象中排除具有不适于合成增益确定的图像信号的像素位置的域。
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