CN102082864B - Camera360手机摄影平台及瞬间处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Camare360手机摄影平台及瞬间处理方法，包括主界面模块、拍摄效果模块、图像处理模块、光学镜头仿真模块、防抖动模块、分段缩显瞬间图像处理模块和互联网服务模块。瞬间处理照片方法包括以下步骤：执行快门按钮模块、提取并分析图像数据、执行多层反馈队列算法、高速图像缩放算法、MHDR快速算法、模拟光学镜头分散圈虚化算法、基于ABM3D的图像去噪算法、高速色彩混合算法。本发明提供的3G手机瞬间处理照片平台，大幅度提高了手机照片的质量，极大地丰富了手机拍摄的艺术表现形式和艺术感染力，同时，把这些及其复杂的过程简化为一体化全自动操作，用户可以随心所欲地拍摄各种形式的高质量艺术照片。

Description

Camera360手机摄影平台及瞬间处理方法

技术领域

本发明涉及一种移动3G领域手机摄影及照片处理并瞬间获得高质量照片的一体化影像解决方案，属于3G手机应用软件技术及网络服务类。 

背景技术

在我们所熟悉的数码摄影照片，由于受到CCD光敏元件的感光质量、面积大小、信号转换、噪声等因素的制约，不可避免的对照片的色彩、清晰度、亮度、对比度等产生不利影响，使照片有不同程度的灰雾度。因此，数码照片必须经过图像处理才能还原成类似胶片摄影的正常照片。同时，我们也熟知图像处理的设备和技术，是与数码摄影的设备和技术风马牛不相及的。用于摄影的数码照相机的主要功能是通过镜头、CCD感光元件获取和保存图像，而图像的处理则是在PC机上通过专门的图像处理软件如Photoshop对图像的色彩、亮度、对比度、感光度、清晰度等等进行调整。高档的数码相机拍摄的照片很好调整，调整效果也好。低档的数码相机拍摄的照片调整量大，效果还不尽人意。 

受手机体积的限制，3G手机相机(也包括其他手机相机)属于最低档的数码相机，为了节约成本，CCD感光元件改成了低档价廉的CMOS元件，至关重要的摄影镜头采用了近似原始的针孔成像的单片塑料压膜镜片，因此，手机摄影照片的质量是整个数码摄影照片中最差的。 

但是，3G手机技术把移动手机与网络相结合，利用3G手机摄影催生了一种“崭新的图像沟通方式”而受到用户青睐和热捧，并迅速向全球蔓延，形成了非常巨大的用户群。与此同时，人们对3G手机摄影的照片质量提出了更高要求和期望。 

尽管很多手机硬件厂商绞尽脑汁提高了手机相机的配件装备，但对于数码摄影不可越逾的制约因素所造成的照片灰雾度依然存在，手机照片的质量依然名列倒数第一。 

目前，图像处理是提高手机照片质量的最直接的途径。 

但是，传统的“手机拍摄---下载到计算机---图像处理”的方式远远不能满足海量的手机 摄影照片的要求，更不能满足人们对艺术摄影、特技摄影、个性化时尚摄影的狂热追求和渴望。 

我们需要一种能彻底解决这个难题，把“摄影---瞬时图像处理”一体化，能实现按下开门立即得到高质量的艺术摄影、特技摄影、个性化时尚摄影照片，能用手机代替计算机进行复杂的图像处理，大幅度提高3G手机照片质量，让手机照片的质量达到专业数码相机的照片质量，并且在拍摄时防抖动，确保照片拍摄清晰的处理平台。 

发明内容

为克服上述技术不足，本发明涉及一种移动3G领域手机摄影，它能让照片处理、照片风格化加工、瞬间获得高质量照片、照片存储与网络分享等过程进行全自动一体化完成。 

本发明是这样实现上述优点的；本发包括3G手机瞬间处理照片平台及3G手机瞬间处理照片方法。 

(一)更具体地说明为：3G手机瞬间处理照片平台，包括通过摄像镜头摄取照片，处理照片的芯片，用以显示处理好照片的显示器，它还包括以下处理模块： 

1、手机主界面模块；它还包括 

基本设置按钮模块； 

自动聚焦按钮模块，用于自动聚焦； 

关闭按钮模块，用于关闭主界面； 

关闪光灯按钮模块，用于闪光灯关闭； 

夜景模式按钮模块，用于夜景模式拍摄开启； 

自动白平衡模块，用于自动白平衡设置； 

构图辅助线模块，用于构图辅助线的基本设置； 

包括场景选择按钮模块，对需要拍摄的模式进行选择；随机场景按钮；快门按钮，用于按动快门，完成取景；模式选择按钮；变焦滑块，用于选择取景范围；模式名显示条，用于将本模块功能按钮排列显示。 

2、拍摄效果模块，用于选择拍摄各种模式，它还包括： 

旅游纪念模块； 

时尚个性化模块，时尚个性化模块中还包括流光溢彩摄影模块、MHDR摄影模块、黑白视觉摄影模块、梦幻摄影模块；用于将摄取的照片处理为溢彩摄影效果、MHDR摄影效果、黑白视觉摄影效果、梦幻摄影效果； 

特技摄影模块，包括手工绘画摄影模块、LOMO摄影模块、素描摄影模块、情景摄影模块、光学镜头仿真模块、对称摄影模块；主要用于选择手工绘画摄影、LOMO摄影、素描摄影、情景摄影、梦回1839摄影、光学镜头仿真、对称摄影特技模式功能； 

娱乐摄影模块，娱乐摄影模块中包括商业色彩摄影模块、广告摄影模块、幽灵摄影模块、哈哈镜摄影模块、漫画摄影模块、反转片摄影模块；主要用于选择、商业色彩摄影、广告摄影、幽灵摄影、哈哈镜摄影、漫画摄影、反转片摄影功能。 

3、图像处理模块，用于支持各种图像处理；它还包括： 

色彩调整模块，用于色彩平衡处理、色阶调整、色彩饱和度调整、去色处理、去杂色处理；色彩调整模块包括色彩平衡模块、色阶调整模块、色彩饱和度模块、自动色彩模块、去色模块、去杂色模块；用于色彩平衡处理、色阶调整、色彩饱和度调整、去色处理、去杂色处理； 

亮度调整模块，用于自动调节亮度； 

反差调整模块，用于自动反差调整； 

锐度调整模块，用于自动调节锐度； 

色彩模式模块，用于对照片的色彩支持；包括灰度模块、RGB颜色模块、CMYK颜色模块、Lab颜色模块、多通道模块； 

曲线调整模块，用于以曲线模式调节照片色彩； 

滤镜模块，包括风格化模块、美术画笔模块、多种模糊模块、素描模块、仿国画模块、像素化模块、艺术渲染模块；用于照片的风格化处理、照片美术画笔处理、多种模糊处理、素描处理、仿国画处理、像素化处理、艺术渲染处理； 

包括曝光度调整模块，用于对照片曝光度进行调节； 

包括自然饱和度模块，用于对照片进行自然饱和度调节； 

包括去除噪声模块，用于消除照片噪声。 

4、光学镜头仿真模块，用于模拟光学镜头拍照效果，包括： 

分散圈特征模块、用于模拟光学镜头相机分散圈特征； 

综合模糊模块，用于模拟光学镜头相机综合模糊； 

景深特征模块，用于模拟光学镜头相机景深特征； 

视角模块，用于模拟光学镜头相机的广角镜头特征； 

5、防抖动模块，用于防止取景时抖动模糊，包括重力跟踪模块、抖动动态分析模块、快门启动模块。 

6、分段缩显瞬间图像处理模块，包括优先处理项分析模块、照片显示模块、处理选择模块；用于实现3G手机拍摄---瞬间图像处理后立即显示照片的实用性能。 

7互联网服务模块，用于将处理后的照片发送互联网。 

(二)一种3G手机瞬间处理照片方法，包括以下步骤： 

进入主界面模块，执行快门按钮模块，摄取图像；提取图像数据，将其发送到图像处理；根据预先选择的拍摄模式，进行瞬间图像处理并立即显示处理好的艺术照片；具体步骤为： 

(1)提取并分析图像数据； 

(2)、执行多层反馈队列算法； 

(3)、高速图像缩放算法； 

(4)、MHDR快速算法； 

(5)、模拟光学镜头分散圈虚化算法； 

(6)、基于ABM3D的图像去噪算法； 

(7)、高速色彩混合算法。 

1、所述的执行快门按钮模块时，还包括：在用户随意按快门时，自动运行“自动分析、防抖动瞬间拍摄模块”，并在捕捉到静止瞬间时(0.01秒钟)自动启动快门拍摄照片，确保每张照片拍摄清晰； 

更进一步说明为：所述的智能分析、防抖动瞬间拍摄模块的在方法是：(1)、自动跟踪 和分析用户拍摄时抖动的动态；(2)、根据1预测静止瞬间的周期和规律；(3)、在符合开启快门所需时间的静止瞬间打开快门曝光，确保每张照片拍摄清晰； 

更进一步说明为： 

(1)、取得手机中重力感应装置的设备接口； 

(2)、每0.001秒获取1次xyz三个旋转轴的数据，得到有时间序列的数据。 

(3)、采用快速的加权递推平均滤波法滤波，得到滤波数据后，再每50毫秒进行一次稳定性判断，即滤波数据在某一阀值内的次数判断。 

(4)、当监测并预测到稳定性系数达到一定值后，即可判断当前的某一瞬间设备处于稳定状态，立即(0.01秒)自动启动相机拍摄功能进行拍照，从而达到防抖拍照功能 

2、所述的多层反馈队列算法包括以下步骤：设置多个就绪队列，分别赋予不同的优先级，如逐级降低，队列1的优先级最高。每个队列执行时间的长度也不同，规定优先级越高则分配时间片越长，如逐级加倍。拍照后的预处理属于队列1。队列2按FCFS算法调度，对图像工程存储排队处理。队列3为工程处理，在队列2为空或较低的时候，进入处理。 

3、所述的高速图像缩放算法包括以下步骤： 

采用基于Ferguson曲面插值的图像缩放算法，介于双线性插值和双三次样条插值方法之间，是一种插值方法，插值处灰度值和导数都连续，细节表现清楚。 

所述的MHDR快速算法包括以下步骤：通过高速高斯堆栈模糊算法得到高反差保留，建立三层基于曝光等级变化的图像模型，在采用高速叠加混合算法对模型进行合成，得到包含动态光影的hdr图像。 

4、所述的模拟光学镜头分散圈虚化算法包括以下步骤：一种模糊小波增强算法.将低对比度图像进行规范化，选定一个确定小波对规范化后的图像进行小波变换，得到小波系数.然后，模糊化低通小波系数，再采用全局和局部信息进行调整.对高通小波系数，采用非线性运算进行调整.将调整后的小波系数反变换到空域上，得到增强后的结果。 

5、所述的基于ABM3D的图像去噪算法包括以下步骤：一种图像去噪的三维块匹配算法(ABM3D算法)的改进算法。不仅保留了三维块匹配算法好的性质，而且最大的优点是能 大大减少计算量，缩短运算时间。算法包括三个步骤：首先，对含噪图像进行小波分解；其次，对小波分解后的高频分量用三维块匹配(BM3D)算法进行去噪处理；最后，用处理后的结果进行小波重构得到去噪图像。 

6、所述的高速色彩混合算法包括以下步骤：使用图像的快速傅立叶变换算法处理，将FFTW算法引入到图像的二维FFT计算中。以分块的方式存储二维FFT运算的中间结果，大幅提升行列转置时读写的效率。采用并行处理方式，在进行FFT运算的同时进行中间数据的混合操作。 

本发明的有益效果为： 

把“摄影---瞬时图像处理”一体化，实现了按下开门立即得到高质量的艺术摄影、特技摄影、个性化时尚摄影照片的梦想，这是本发明专利的一个亮点；用手机代替计算机进行复杂的图像处理，这是本发明专利的又一个亮点；大幅度提高3G手机照片质量，让手机照片的质量达到专业数码相机的照片质量，这是本发明专利的第三个亮点；智能分析和预测手机拍摄时的抖动规律、找出抖动间隙中的静止片刻迅速启动快门曝光，确保每张照片拍摄清晰，这是本发明专利的第四个亮点；充实和完善互联网“崭新的图像沟通方式”的内涵、内容和方式，并网络实时分享，这是本发明专利的第五个亮点。 

本发明提供的3G手机瞬间处理照片平台，解决当前手机摄影照片质量低劣、艺术表现形式单一、拍摄一图像处理操作繁杂费时的问题，大幅度提高了手机照片的质量，极大地丰富了手机拍摄的艺术表现形式和艺术感染力，同时，把这些及其复杂的过程简化为一体化全自动操作，用户可以随心所欲地拍摄各种形式的高质量艺术照片，并且即拍即得。 

彻底改变了拍摄方式，有效防止了拍摄时举相机的定力不够、按快门时用力不当、取景时身体姿势欠妥所造成的相机抖动，从而导致照片发虚模糊、拍摄失败。确保每一张照片拍摄成功，解决了绝大多数手机用户没有摄影经历和经验的问题，大幅度提高了3G手机摄影的使用率和普及率。目的之三是通过网络的实时分享和新型的增值服务，更加充实和完善互联网“崭新的图像沟通方式”的内涵、内容和方式。 

附图说明

图1本发明的模块设置结构图； 

图2是图1的简略方框图； 

具体实施方式

图3本发明的工作流程图。 

将参考附图详细描述本发明。 

本发明以如下结构设置： 

其采取的技术方案包括： 

1)、控制器内的存储器设有用于3G手机摄影主界面模块、拍摄效果模块、图像处理模块；2)、控制器将拍摄和图像处理效果的数据发送给显示器；3)、显示器用于将拍摄和图像处理的效果用缩图方式显示出来。 

在控制器内设有如下软件系统 

A、在控制器内增设若干类型的拍摄效果模块，用于选择拍摄各种模式，如时尚/个性化摄影模块(2.1)、特技摄影模块(2.2)、娱乐摄影模块(2.3)、旅游摄影模块(2.4)等等。如果不想选择拍摄模式，系统将提供自动随机选择或者依次选择的“懒人方式”，让用户不断拍摄出令人惊喜的照片。 

B、所有模块的内容可以随意增加和减少，每一种模块中还有若干效果的小模块，小模块也可以随意增加和减少。 

上述3G手机摄影主界面模块、拍摄效果模块、图像处理模块还包括以下部分： 

1)、光学镜头仿真模块：用于增加3G手机相机的模拟硬件功能，拍摄具有不同景深、不同视角的多样化艺术照片。2)、智能分析、防抖动瞬间拍摄模块：用于自动跟踪和分析用户拍摄时抖动的动态，预测静止瞬间的周期和规律，并在符合开启快门所需时间的静止瞬间打开快门曝光，确保每张照片拍摄清晰。3)、分段微显瞬间图像处理模块：用于实现3G手机拍摄---瞬间图像处理----立即显示优质照片的实用性能。4)、互联网服务模块：用于互联网远程分享手机照片和3G手机摄影照片的多种增值服务。 

对于上述3G手机瞬间处理照片平台，可称为全部由软件控制，经过对不同品牌、不同型号的手机相机、数码相机的对应调整后，适用于所有手机相机、家用数码相机、专业数码相机和摄像头。 

上述3G手机瞬间处理照片平台的操作方法，包括如下步骤(见图1工作流程方框图)： 

S1：用户在3G手机中进入主界面。 

S2：用户根据自己的喜好选择拍摄效果的模块类型，如时尚/个性化摄影模块、特技摄影模块、娱乐性摄影模块、旅游摄影模块等等。 

S3：在拍摄效果的类型模块中选择小模块。 

S14：如果用户在进入主界面后直接按快门拍摄，将自动运行随机选择效果模块或者按顺序处理各种效果模块，用户每次拍摄的照片都有不同的效果，给用户带来无限惊喜和乐趣。 

S4：用户取景并随意按快门。 

S7：显示器立即显示拍摄及处理的效果。 

S8：用户对照片的选择：A保存照片；B取消照片；C、分享照片；D、增值服务。 

至此，用户操作完成，立即可以拍摄下一张照片。 

在上述操作中，以下模块将自动运行。 

A：当步骤S4完成后，S5：智能分析、防抖动瞬间拍摄模块自动运行，自动跟踪和分析用户拍摄时抖动的动态，预测静止瞬间的周期和规律，并在符合开启快门所需时间(0.01秒)的静止瞬间打开快门曝光，确保每张照片拍摄清晰。S6：图像处理模块自动运行：A)自动分析照片的色彩、反差、亮度、层次、色阶、饱和度、曝光度、有效像素与无效、有害像素的比例等等重要因素的数据，并根据分析数据对上述因素进行平衡调整。B)自动运行特效处理模块，对选择的特技摄影照片的数据自动处理。C)自动运行时尚/个性化、娱乐性、旅游摄影模块，并自动处理各种特定数据。上述全部分析和处理的时间为0.5秒。 

B：当步骤S8完成后，S9：自动运行保存照片模块。S10：自动运行取 

消照片模块。S11：自动运行互联网分享照片模块。S12：自动运行互联网增值服务模块。 

C：当用户即没有关机、也没有退出3G手机摄影平且超过一定时间没有拍摄时，S13：自动运行节能模块。 

Claims (1)

1.Camare360手机摄影平台及瞬间处理方法，包括以下步骤：进入主界面模块，执行快门按钮模块，摄取图像；提取图像数据，将图像数据发送到图像处理模块；根据预先选择的拍摄模式，进行瞬间图像处理并立即显示处理好的艺术照片；

其特征在于，进行瞬间图像处理并立即显示处理好的艺术照片由如下步骤完成：

(1)、提取并分析图像数据；

(2)、执行多层反馈队列算法；

(3)、执行高速图像缩放算法；

(4)、执行MHDR快速算法；

(5)、执行模拟光学镜头分散圈虚化算法；

(6)、执行基于ABM3D的图像去噪算法；

(7)、执行高速色彩混合算法；

1.1、所述的执行快门按钮模块为：在用户随意按快门时，执行“自动分析、防抖动瞬间拍摄模块”，并在捕捉到静止瞬间时自动启动快门拍摄照片，确保每张照片拍摄清晰；

更进一步说明，执行自动分析、防抖动瞬间拍摄模块的过程为：(1)、自动跟踪和分析用户拍摄时抖动的动态；(2)、预测静止瞬间的周期和规律；(3)、在符合开启快门所需时间的静止瞬间打开快门曝光，确保每张照片拍摄清晰；

更进一步说明为：

(1)、取得手机中重力感应装置的设备接口；

(2)、每0.001秒获取1次xyz三个旋转轴的数据，得到有时间序列的数据；

(3)、采用快速的加权递推平均滤波法滤波，得到滤波数据后，再以每50毫秒进行一次稳定性判断，即滤波数据在某一阀值内的次数判断；

(4)、当监测并预测到稳定性系数达到一定值后，即可判断当前的某一瞬间设备处于稳定状态，立即自动启动相机拍摄功能进行拍照，从而达到防抖拍照功能；

1.2、执行多层反馈队列算法为：设置多个就绪队列，分别赋予不同的优先级，逐级降低，队列1的优先级最高；每个队列执行时间的长度也不同，规定优先级越高则分配时间片越长，并逐级加倍；拍照后的预处理属于队列1；队列2按FCFS算法调度，对图像工程存储排队处理；队列3为工程处理，在队列2为空或较低的时候，进入处理；

1.3、执行高速图像缩放算法包括为：采用基于Ferguson曲面插值的图像缩放算法，介于双线性插值和双三次样条插值方法之间，是一种插值方法，插值处灰度值和导数都连续，细节表现清楚；

1.4、执行MHDR快速算法为：通过高速高斯堆栈模糊算法得到高反差保留，建立三层基于曝光等级变化的图像模型，在采用高速叠加混合算法对模型进行合成，得到包含动态光影的hdr图像；

1.5、执行模拟光学镜头分散圈虚化算法包括以下步骤：一种模糊小波增强算法，将低对比度图像进行规范化，选定一个确定小波对规范化后的图像进行小波变换，得到小波系数；然后，模糊化低通小波系数，再采用全局和局部信息进行调整，对高通小波系数，采用非线性运算进行调整，将调整后的小波系数反变换到空域上，得到增强后的结果；

1.6、执行基于ABM3D的图像去噪算法为一种图像去噪的三维块匹配算法(ABM3D算法)的改进算法，不仅保留了三维块匹配算法好的性质，而且最大的优点是能大大减少计算量，缩短运算时间，算法包括三个步骤：首先，对含噪图像进行小波分解；其次，对小波分解后的高频分量用三维块匹配(BM3D)算法进行去噪处理；最后，用处理后的结果进行小波重构得到去噪图像；

1.7、执行高速色彩混合算法包括以下步骤：使用图像的快速傅立叶变换算法处理，将FFTW算法引入到图像的二维FFT计算中；以分块的方式存储二维FFT运算的中间结果；采用并行处理方式，在进行FFT运算的同时进行中间数据的混合操作。

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