CN102567953A - 图像光影效果处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了图像光影效果处理装置，包括：一组照明光源、照明控制器、成像装置、电量采集器、数据收集器、数据分析器和图像处理装置。照明光源中的每一个对准取景区域。照明控制器根据照明模式存储器存储一组照明模式参数控制每一个照明光源独立地开关。成像装置获取取景区域的图像，成像装置包括由光敏传感器组成的传感器阵列，每一光敏传感器连接一个电荷收集器，光敏传感器根据投射到其上的光的强度产生电荷为电荷收集器充电。电量采集器采集电荷收集器的电量。数据收集器收集电荷收集器在不同照明模式下的电量。数据分析器产生电荷收集器的电量随照明模式连续变化的函数。图像处理装置根据电量随照明模式连续变化的函数进行光影效果的处理。

Description

图像光影效果处理装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及对图像的光影效果的处理技术。

背景技术

摄影是年轻人十分喜好的活动，在摄影中，照片或者图片的光影效果是体现图像意境的重要一环，尤其是在摄影的过程中，光影效果往往直接决定的照片给人的感觉。但摄影也是十分昂贵的活动。

传统的做法中，为了达到理想的光影效果，需要在拍摄场地上进行复杂的光影布置，并进行大量的拍摄尝试。为了得到不同的光影效果，必须每一次拍摄完成之后人工对照射光源进行调整。这是一项十分耗费精力和财力的工作，一方面由于调整照射光源十分复杂，另一方面受到客观条件的限制，有一些光影效果是难以通过调整而得到的。

很显然，在供大学生使用的自助式设备中无法提供这种专业的摄影拍摄环境，因为成本太过高昂。一些图像处理软件提供了由软件图像处理而实现的光影效果的调整。在这些图像处理软件中，通过对单个或者局部的像素的亮度、色彩的调整来模拟出光影效果。这些图像处理软件确实能够提供显著的光影效果，并且使用方便，但是这些图像处理软件的一个重大的缺陷是：像素的调节完全基于操作者的人工操作，于是，最终得到的光影效果是否真实很大程度上取决于操作者的经验。由于没有足够的数据作为保证，这种处理方式的失真程度比较高。

发明内容

本发明旨在提出一种图像光影效果处理装置，该装置通过一系列真实的光照效果得到光影变化曲线，之后以该光影变化曲线为基础提供丰富的光影效果变化，操作简便并且真实度高。

该图像光影效果处理装置包括：一组照明光源、照明控制器、成像装置、电量采集器、数据收集器、数据分析器和图像处理装置。该一组照明光源中的每一个对准一取景区域。照明控制器连接到该一组照明光源，控制其中的每一个照明光源独立地开关，照明控制器连接到一照明模式存储器，存储一组照明模式参数，每一照明模式参数对应一组照明光源的一种开关组合方式。成像装置对准取景区域，获取取景区域的图像，成像装置包括一传感器阵列，传感器阵列由光敏传感器组成，每一光敏传感器连接一个电荷收集器，成像装置获取的图像被投射到传感器阵列上，光敏传感器根据投射到其上的光的强度产生电荷，由电荷为该光敏传感器所连接的电荷收集器充电。电量采集器连接到成像装置，采集传感器阵列连接的每一个电荷收集器的电量。数据收集器连接到照明控制器和电量采集器，收集传感器阵列连接的每一个电荷收集器在每一种照明模式下的电量。数据分析器连接到数据收集器，根据每一个电荷收集器在每一种照明模式下的电量，得到每一个电荷收集器的电量随照明模式连续变化的函数。图像处理装置连接到数据分析器，根据每一个电荷收集器的电量随照明模式连续变化的函数对成像装置获取的图像进行光影效果的处理。

该电荷收集器可以是电容。

照明模式存储器、数据收集器、数据分析器和图像处理装置可以集成在一台计算机上实现。

成像装置可基于数码照相机实现。

采用本发明的技术方案，首先通过一系列真实的光照效果，利用光敏元件将其转换成电信号，通过对电信号的收集得到光照效果和电信号的对应关系，在一定数量的真实光照效果和电信号的对应关系的基础上，推算出光照效果和电信号的连续变化曲线，以该变化曲线为基础，就能够以很高的仿真程度得到模拟的光影效果。

附图说明

图1揭示了根据本发明的一实施例的图像光影效果处理装置的结构图；

图2揭示了根据本发明的一实施例的成像装置、传感器阵列以及电荷收集器的结构图。

具体实施方式

参考图1所示，揭示了根据本发明的一实施例的图像光影效果处理装置的结构图。该图像光影效果处理装置包括：一组照明光源10、照明控制器12、成像装置14、电量采集器16、数据收集器18、数据分析器20和图像处理装置22。

该一组照明光源10可以包括数个照明器10(a)、10(b)、10(c)、10(d)...，这些照明器10(a)、10(b)、10(c)、10(d)...中的每一个都对准一取景区域。这些照明器10(a)、10(b)、10(c)、10(d)...被布置在取景区域的各个方位，这些照明器10(a)、10(b)、10(c)、10(d)...能被独立地开关以实现单个照明器、其中几个照明器或者所有照明器的光照效果或者光照效果的组合。

照明控制器12连接到该一组照明光源10中的每一个照明器10(a)、10(b)、10(c)、10(d)...以控制其中的每一个照明光源独立地开关。照明控制器12连接到一照明模式存储器13。照明模式存储器13存储有一组照明模式参数，每一照明模式参数对应一组照明光源的一种开关组合方式。当照明控制器12从照明模式存储器13中调取一种照明模式参数时，即得到了照明光源10中的照明器的一种开关组合方式。比如，照明模式参数A1对应如下的组合方式：照明器10(a)开启，照明器10(b)、10(c)、10(d)全部关闭。照明模式参数A2对应如下的组合方式：照明器10(a)、10(b)开启，照明器10(c)、10(d)关闭。照明控制器12根据照明模式参数来控制一组照明光源10中照明器的开关。照明模式存储器13可以由计算机的存储装置实现。

成像装置14对准取景区域，获取取景区域的图像，成像装置14可以是基于数码照相机或者数码摄像机的。在数码照相机或者数码摄像机的基础上，成像装置14还包括一传感器阵列15，传感器阵列15由许多光敏传感器15(a)、15(b)...组成，这些光敏传感器15(a)、15(b)排列成矩形阵列，该矩形阵列的大小与数码照相机或者数码摄像机的像素阵列相等。成像装置获取的图像被投射到传感器阵列上，即像素阵列中的一个像素或者临近的几个像素对应传感器阵列上的一个光敏传感器。参考图2所示，每一光敏传感器15(a)连接一个电荷收集器17，成像装置14获取的图像被投射到传感器阵列15上，光敏传感器15(a)根据投射到其上的光的强度产生电荷，这些电荷被电荷收集器17收集。在一个实施例中，电荷收集器17由电容实现，于是，光敏传感器15(a)产生的电荷为会该光敏传感器15(a)所连接的电荷收集器17，即电容充电。

电量采集器16连接到成像装置14，更加确切地说是连接到每一个电荷收集器17。电量采集器16采集传感器阵列15连接的每一个电荷收集器17的电量。由于电量是一个可以测量的数据，因此通过上述的传感器阵列15、电荷收集器17以及电量采集器16的结合，就将不可测量的“光的亮度”转换成了可以准确测量的“电量”，为之后的精确模拟提供了数据基础。

数据收集器18连接到照明控制器12、照明模式存储器13和电量采集器16，收集传感器阵列15连接的每一个电荷收集器17在每一种照明模式下的电量。数据收集器18以下述的方式获取数据：1)从照明模式存储器13获取一个照明模式参数，该照明模式参数是照明控制器12正在使用的照明模式参数，在该照明模式参数下，对应了一种照明器的10(a)、10(b)、10(c)、10(d)...的开关组合方式，这种开关组合方式被认为是一种真实状态下的光影效果的体现。2)从电荷收集器17获取电量信息，此处需要分别获取每一个光敏传感器15(a)所连接的电荷收集器17的电量。由于传感器阵列15与成像装置14的像素阵列存在对应关系，因此像素阵列上的图像同样分布在传感器阵列上。每一个光敏传感器受到的光照强度是不同的，而光照强度与产生的电量相关，于是，不同的光照强度产生不同的电量。数据收集器18分别采集每一个光敏传感器15(a)所连接的电荷收集器17的电量，就得到了整个传感器阵列上的电量分布状况，该电量分布状况对应于图像的光照强度分布。如此，就把整个图像上的光照强度进行了“量化”，成为可以准确测量的数据。

数据分析器20连接到数据收集器18，根据每一个电荷收集器17在每一种照明模式下的电量，得到每一个电荷收集器17的电量随照明模式连续变化的函数。数据分析器20的作用是将离散分布的数据组合成连续的曲线。数据收集器18会采集到传感器阵列15中的每一个光敏传感器15(a)所连接的电荷收集器17在每一种照明模式参数下的电量。于是，数据收集器18会得到了下述的数据：1)每一个光敏传感器15(a)在不同的照明模式参数下的电量分布，因为照明模式参数对应的是一组照明器的开关状况，因此照明模式参数是使用一个二进制的数组来表示，而电量值是一个数值。所以，针对每一个光敏传感器15(a)，数据收集器18得到了在一个多维空间中的离散分布的许多点，这些点反映了单个光敏传感器15(a)在不同照明模式参数下的电量。数据分析器20的第一个作用就是通过目前的数学分析方法，可以将这些离散的点形成连续变化的函数，具体的数学方法不在本发明讨论的范围内，对于本领域的技术人员来说，具体采用哪一种数学分析方法是可以根据需要来选择的。数据收集器18还得到了以下的数据：2)在同一种照明模式参数下，不同的光敏传感器15(a)之间电量分布的状况，同样，由于照明模式参数是使用一个二进制的数组而电量值是一个数值，针对同一个照明模式参数，也能够得到在多维空间中的离散分布的许多点，这些点体现了在一种照明模式参数下在传感器阵列上的电量分布状况和变化的趋势，也可以理解为光影效果的过渡和变化趋势。数据分析器20的第二个作用就是将这些离散的点也形成连续变化的函数。最终，数据分析器20得到了两组连续变化的函数，分别反映了每一个光敏传感器15(a)在不同光照情况下的电量变化趋势以及在同一光照效果下，在整个传感器阵列行的电量分布状况和过渡趋势。利用这两组连续变化的函数，就实现了对于光影效果的可靠预测，因为这些函数是来源于真实的数据。数据分析器20可以由计算机实现，利用计算机的处理器、存储装置和一些软件来实现。

图像处理装置22连接到数据分析器20，根据每一个电荷收集器的电量随照明模式连续变化的函数对成像装置获取的图像进行光影效果的处理。图像处理装置22自身还保存着另外的一组数据，就是电量和像素阵列亮度之间的关系。如上面所介绍的，像素阵列与传感器阵列之间存在对应关系，传感器阵列中的每一个光敏传感器对应像素阵列中的一个或者几个像素。由于最终的图像是通过像素阵列来表现的(在现在的数码照相机或者数码摄像机中，由数码照相机或者数码摄像机所产生像素阵列和最终由计算机或者其他设备展示的像素阵列是相同的)。因此，还需要建立电量与像素阵列之间的关联。该关联可以通过下述的方式建立：设定像素阵列的最高亮度，获取传感器阵列中对应的光敏传感器的电量收集器的电量；逐步降低像素阵列的亮度，不断采集电量知道像素阵列的最低亮度。得到像素阵列与电量的对应关系。由于电量是与每一个光敏传感器对应，而一个光敏传感器可能对应一个或者多个像素，因此，电量和像素阵列亮度之间的关系记录如下：将像素阵列参照传感器阵列的传感器分布进行分割，以一个像素或者几个像素为单位，建立像素的亮度与电量之间的对应关系，该关系通常是呈线性变化的。利用上述的像素的亮度与电量之间的对应关系、以及由数据分析器20获得的两组连续变化的函数，图像处理装置22就能以如下的方式进行光影效果的处理：1)首先，选择一个希望的光影效果，该光影效果可以被表示为一个二进制的数组(类似照明模式参数的形式)，即说明，以该二进制数组中记载的方式来控制一组照明器，就能够达到上述的光影效果(或者接近上述的光影效果)。2)将该二进制数组放入到由数据分析器20获得的两组连续变化的函数中，分别根据每一光敏传感器的电量变化趋势和整个传感器阵列上的电量过渡趋势，得到在该二进制数组(照明模式参数)下，传感器阵列上的每一个传感器对应的电量值。3)由像素的亮度与电量之间的对应关系，根据上述的电量值得到像素阵列的亮度，调整像素阵列的亮度即达到了调整图像光影效果的目的。由于数据分析器20已经提供了连续变化的函数，因此，本发明的方案可以模拟极端情况下的光影效果，这些光影效果利用传统的手段是几乎不可能实现的。图像处理装置22也可以由计算机实现，利用计算机的处理器、存储装置和一些软件来实现。

在一个实施例中，例如参考图1所示，照明模式存储器13、数据分析器20和图像处理装置22可以集成在同一个计算机上实现。例如，在图1所示的实施例中，照明模式存储器13、数据分析器20和图像处理装置22就是由计算机30集成实现。

采用本发明的技术方案，首先通过一系列真实的光照效果，利用光敏元件将其转换成电信号，通过对电信号的收集得到光照效果和电信号的对应关系，在一定数量的真实光照效果和电信号的对应关系的基础上，推算出光照效果和电信号的连续变化曲线，以该变化曲线为基础，就能够以很高的仿真程度得到模拟的光影效果。

Claims (4)

1.一种图像光影效果处理装置，其特征在于，包括：

一组照明光源，该一组照明光源中的每一个对准一取景区域；

照明控制器，连接到所述的一组照明光源，控制其中的每一个照明光源独立地开关，所述照明控制器连接到一照明模式存储器，存储一组照明模式参数，每一照明模式参数对应所述一组照明光源的一种开关组合方式；

成像装置，对准所述取景区域，获取取景区域的图像，所述成像装置包括一传感器阵列，所述传感器阵列由光敏传感器组成，每一光敏传感器连接一个电荷收集器，成像装置获取的图像被投射到所述传感器阵列上，光敏传感器根据投射到其上的光的强度产生电荷，由电荷为该光敏传感器所连接的电荷收集器充电；

电量采集器，连接到所述成像装置，采集所述传感器阵列连接的每一个电荷收集器的电量；

数据收集器，连接到所述照明控制器和所述电量采集器，收集所述传感器阵列连接的每一个电荷收集器在每一种照明模式下的电量；

数据分析器，连接到所述数据收集器，根据每一个电荷收集器在每一种照明模式下的电量，得到每一个电荷收集器的电量随照明模式连续变化的函数；

图像处理装置，连接到所述数据分析器，根据每一个电荷收集器的电量随照明模式连续变化的函数对成像装置获取的图像进行光影效果的处理。

2.如权利要求1所述的图像光影效果处理装置，其特征在于，

所述电荷收集器是电容。

3.如权利要求1所述的图像光影效果处理装置，其特征在于，

照明模式存储器、数据收集器、数据分析器和图像处理装置集成在一台计算机上实现。

4.如权利要求1所述的图像光影效果处理装置，其特征在于，

所述成像装置是基于数码照相机的。

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