CN102917180B - 影像撷取方法及影像撷取装置 - Google Patents

Abstract

一种影像撷取方法及影像撷取装置，影像撷取方法包括步骤：(a)对输入画面进行测光，以对应地找出亮度统计分布数据；(b)判断亮度统计分布数据中是否包括多个峰值，且峰值对应的多个峰值亮度值的差值实质上大于临界亮度差值；若是执行步骤(c)对应至各个峰值亮度值计算一组影像拍摄参数；(d)根据此些组影像拍摄参数对应至此些峰值亮度值分别拍摄多个撷取画面，于其中对应的多个峰值亮度值对应至亮度目标值；及(e)合成此些撷取画面，以得到对应至输入画面的高动态范围撷取画面。本发明还提出一种影像撷取装置，包括影像撷取系统、感光元件及处理器。

Description

影像撷取方法及影像撷取装置

技术领域

本发明涉及一种影像撷取方法及应用该方法的影像撷取装置，且特别涉及一种可自动化地进行高动态范围影像合成操作的影像撷取方法及应用该方法的影像撷取装置。

背景技术

一般来说，真实世界中的亮度阶调远大于任何现行影像撷取装置内所使用的感光元件的阶调极限。举例来说，多数的感光元件是使用8个位来进行一个颜色通道的感测。换言之，一般现行的感光元件仅能还原256个亮度灰阶。然而在真实世界的场景中，最低灰阶亮度至最高灰阶亮度的亮度阶调往往远超过前述数值范围。据此，如何设计出可有效地增进感光元件的动态范围的高动态范围(High Dynamic Range，HDR)影像技术，藉此增进感光元件的阶调还原能力，为业界不断致力的方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种影像撷取方法及应用该方法的影像撷取装置，其是响应于输入画面找出亮度统计分布(Histogram)数据，并判断此亮度统计分布数据中是否包括对应的统计峰值亮度差值大于临界亮度差值的多笔峰值；若是，则对应至各笔峰值亮度值计算组影像拍摄参数，并对应地拍摄多个撷取画面，其中在各撷取画面中，对应的各笔峰值是对应至亮度目标值。本发明相关的影像撷取方法及应用该方法的影像撷取装置还合成此些撷取画面以得到对应至输入画面的撷取画面。据此，相较于传统影像撷取装置，本发明相关的影像撷取方法及影像解取装置具有可自动化地响应于输入影像提供高动态范围撷取画的优点。

根据本发明的第一方面，提出一种影像撷取方法，其中包括下列步骤。首先如步骤(a)，对输入画面进行测光，以对应地找出亮度统计分布数据，其中亮度统计分布数据包括多笔感测分区统计值，其分别与亮度范围中的多个亮度值对应。接着如步骤(b)，判断亮度统计分布数据中是否包括多个峰值，且峰值对应的多个峰值亮度值的差值实质上大于临界亮度差值；若是执行步骤(c)，对应至各个峰值亮度值计算一组影像拍摄参数。然后如步骤(d)，根据此组影像拍摄参数对应至此些峰值亮度值分别拍摄多个撷取画面，于其中对应的多个峰值亮度值对应至亮度目标值。之后如步骤(e)，合成此些撷取画面。

根据本发明的第二方面，提出一种影像撷取装置，包括影像撷取系统、感光元件及处理器。感光元件对输入画面进行测光，以对应地找出亮度统计分布数据，其中亮度统计分布数据包括多笔感测分区统计值，其分别与亮度范围中的多个亮度值对应。处理器包括判断单元、计算单元、控制单元及处理单元。判断单元判断亮度统计分布数据中是否包括多个峰值，其对应的多个峰值亮度值的差值实质上大于临界亮度差值。计算单元于亮度统计分布数据包括多个峰值且其的差值实质上大于临界亮度差值时，对应至各峰值亮度值计算组影像拍摄参数。控制单元根据此些组影像拍摄参数驱动影像撷取系统来对应至此些峰值亮度值分别拍摄多个撷取画面，其中在各撷取画面中，对应的各峰值亮度值对应至亮度目标值。处理单元合成此些撷取画面。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为绘示本发明实施例的影像撷取装置的方框图；

图2为绘示图1的感光元件20的详细方框图；

图3为绘示图1的亮度统计分布数据D Histogram的示意图；

图4为绘示图1的判断单元30a的详细方框图；

图5绘示依照本发明实施例的影像撷取方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参照图1，其分别绘示本发明实施例的影像撷取装置的方框图。举例来说，本实施例的影像撷取装置1包括影像撷取系统10、感光元件20及处理器30。举例来说，影像撷取系统10主要包括光圈元件、快门元件、快门参数信息及感光度信息仿真元件及相对应的控制软硬件元件，其中感光度可以是国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)感光度。

感光元件20对输入画面Pi进行测光，以对应地找出亮度统计分布(Histogram)数据D_Histogram。亮度统计分布数据D_Histogram包括多笔感测分区统计值，其分别与亮度范围中的多个亮度值对应。举例来说，感光元件20包括m×n个影像感测分区A(1，1)、A(1，2)、...、A(1，n)、A(2，1)、...、A(2，n)、...、A(m，n)及统计单元20a，如图2所示其中m及n为大于1的整数。举例来说，m及n均等于16，换言之，感光元件20对应地具有256个影像感测分区A(1，1)-A(16，16)。

影像感测分区A(1，1)-A(m，n)对输入画面Pi进行测光操作以分别找出m×n笔画面亮度数据Li(1，1)、Li(1，2)、...、Li(1，n)、Li(2，1)、...、Li(2，n)、...、Li(m，n)。m×n画面亮度数据Li(1，1)-Li(m，n)分别指示输入画面Pi中对应至m×n个影像感测分区A(1，1)-A(m，n)的亮度值。举例来说，此亮度值例如为8位的灰阶值。

统计单元20a根据m×n笔画面亮度数据Li(1，1)-Li(m，n)统计得到亮度统计分布数据D_Histogram。举例来说，亮度统计分布数据D_Histogram可如图3所示，其中m×n笔画面亮度数据Li(1，1)-Li(m，n)是依其对应的亮度落于亮度-统计个数的柱状图中。

处理器30包括判断单元30a、计算单元30b、控制单元30c及处理单元30d。举例来说，前述处理器30中的各子单元例如为软件单元，处理器30是经由存取记忆体中的程序代码，来实现前述各子单元的操作。接下来，是对处理器30中的各子单元的操作做进一步的说明。

判断单元30a接收并判断亮度统计分布数据D_Histogram中是否包括多个峰值，且此些峰值对应的峰值亮度值的差值实质上大于临界亮度差值。判断单元30a更将此些峰值对应的峰值亮度值提供至计算单元30b。以图2的例子来说，亮度统计分布数据D_Histogram包括峰值PK1及PK2，且其对应的峰值亮度值GL(PK1)及GL(PK2)间的差值大于此临界亮度值。

请参照图4，其绘示乃图1的判断单元30a的详细方框图。举例来说，判断单元30a包括搜寻窗口子单元30a1及标准差计算子单元30a2。搜寻窗口子单元30a1决定一搜寻窗口(Search Window)，以对应至亮度统计分布数据D_Histogram中的各笔亮度值框选多个框选亮度值。标准差计算子单元30a2针对与此些框选亮度值对应的多个框选感测分区统计值进行标准差计算，标准差计算子单元30a2更参考对应至各亮度值的标准差，来判断各个亮度值是否对应至峰值。

计算单元30b于亮度统计分布数据包括峰值PK1及PK2且其对应的峰值亮度值的差值实质上大于临界亮度差值时，对应至各峰值亮度值GL(PK1)及GL(PK2)计算一组影像拍摄参数P_GL(PK1)及P_GL(PK2)，并将其提供至控制单元30c。各组影像拍摄参数P_GL(PK1)及P_GL(PK2)包括光圈参数信息、快门参数信息及ISO感光度信息，而计算单元30b例如经由下列方程式来根据统计峰值亮度GL(PK1)及GL(PK2)推得对应的影像拍摄参数P_GL(PK1)及P_GL(PK2)：

Tv+Av＝Bv+Sv

Tv、Av及Sv分别为光圈参数信息、快门参数信息及ISO感光度信息，Bv对应至各峰值亮度值GL(PK1)及GL(PK2)。

控制单元30c根据组影像拍摄参数P_GL(PK1)及P_GL(PK2)驱动影像撷取系统10中对应的光圈、快门及ISO元件，来对应至峰值亮度值GL(PK1)及GL(PK2)分别拍摄两张撷取画面P1及P2，其中在撷取画面P1中，对应的峰值亮度值GL(PK1)是对应至亮度目标值GL_Target；在撷取画面P2中，对应的峰值亮度值GL(PK2)是对应至亮度目标值GL_Target。

举例来说，此亮度目标值GL_Target例如为感光元件20所能感受到的中间灰阶值；以感光元件20的灰阶分辨率为每像素8位的情形来说，亮度目标灰阶值GL_Target例如为第127灰阶。换言之，经由处理器30前述子单元的操作，感光元件20可对应至峰值亮度值GL(PK1)及GL(PK2)分别拍摄撷取影像P1及P2；于撷取影像P1及Pk2中原对应至峰值亮度值GL(PK1)及GL(PK2)的分区是对应至中间灰阶值。

处理单元30d合成撷取画面P1及P2，以得到对应至输入画面Pi的高动态范围撷取画面P_HDR。

在本实施例中，虽仅以亮度统计分布数据D_Histogram中包括两个峰值Peak1及Peak2的情形为例做说明，然，本实施例的影像撷取装置1并不局限于此。在其它例子中，在亮度统计分布数据D_Histogram中包括三个或三个以上的峰值时，本实施例的影像撷取装置可对应地撷取三个或三个以上的撷取画面，并据以合成得到高动态范围撷取画面P_HDR。换言之，本实施例的影像撷取装置可根据亮度统计分布数据D_Histogram中峰值数量，来对应地决定合成画面操作中的画面数目。

请参照图5，其绘示依照本发明实施例的影像撷取方法的流程图。首先如步骤(a)，感光元件20对输入画面Pi进行测光，以对应地找出亮度统计分布数据D_Histogram，其中亮度统计分布数据D_Histogram包括多笔感测分区统计值Li(1，1)-Li(m，n)，其分别与亮度范围中的多个亮度值对应。

接着如步骤(b)，判断单元30a判断亮度统计分布数据D_Histogram中是否包括多个峰值Peak1及Peak2，且峰值Peak1及Peak2对应的峰值亮度值GL(Peak1)及GL(Peak2)的差值实质上大于临界亮度差值；若是，则执行步骤(c)，计算单元30b对应至各峰值亮度值GL(Peak1)及GL(Peak2)计算影像拍摄参数P_GL(Peak1)及P_GL(Peak2)。

然后如步骤(d)，控制单元30c根据影像拍摄参数P_GL(Peak1)及P_GL(Peak2)，对应至峰值亮度值GL(Peak1)及GL(Peak2)分别经由感光元件20拍摄撷取画面P1及P2。在撷取画面P1中，对应的峰值亮度值GL(Peak1)对应至亮度目标值GL_Target；在撷取画面P2中，对应的峰值亮度值GL(Peak2)对应至亮度目标值GL_Target。

之后如步骤(e)，处理单元30d合成撷取画面P1及P2，以得到对应至输入画面Pi的高动态范围撷取画面P_HDR。

举例来说，步骤(b)及(c)之间还例如包括步骤(f)，于其中控制单元30c经由影像撷取系统10判断使用者是否触发半按快门事件。当检测到使用者触发的半按快门事件时，控制单元30c是驱动判断单元30a执行步骤(c)中的操作。当未检测到使用者触发的半按快门事件时，本实施例的影像撷取方法将跳过步骤(c)-(e)的步骤。

本实施例的影像撷取方法及应用该方法的影像撷取装置是响应于输入画面找出亮度统计分布数据，并判断此亮度统计分布数据中是否包括对应的统计峰值亮度差值大于临界亮度差值的多笔峰值；若是，则对应至各笔峰值亮度值计算组影像拍摄参数，并对应地拍摄多个撷取画面，其中在各撷取画面中，对应的各笔峰值是对应至亮度目标值。本实施例的影像撷取方法及应用该方法的影像撷取装置更合成此些撷取画面以得到对应至输入画面的高动态范围撷取画面。据此，相较于传统影像撷取装置，本实施例的影像撷取方法及影像解取装置具有可自动化地响应于输入影像提供高动态范围撷取画的优点。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种影像撷取方法，其特征在于，包括：

(a)对一输入画面进行测光，以对应地找出一亮度统计分布数据，其中该亮度统计分布数据包括多笔感测分区统计值，该些感测分区统计值分别与一亮度范围中的多个亮度值对应；

(b)判断该亮度统计分布数据中是否包括多个峰值，且该些峰值对应的多个峰值亮度值的一差值是否大于一临界亮度差值；

(c)当该亮度统计分布数据包括该些峰值且该差值大于该临界亮度差值时，对应至各该些峰值亮度值计算一组影像拍摄参数；

(d)根据该组影像拍摄参数，对应至该些峰值亮度值分别拍摄多个撷取画面，其中在各该些撷取画面中，对应的各该些峰值亮度值对应至一亮度目标值；以及

(e)合成该些撷取画面。

2.根据权利要求1所述的影像撷取方法，其特征在于，步骤(a)还包括：

(a1)经由一感光元件接收该输入画面，其中该感光元件包括m×n个影像感测分区，其中m及n为大于1的整数；

(a2)经由该m×n影像感测分区对该输入画面进行测光操作，以对应地找出m×n笔画面亮度数据，其中该m×n画面亮度数据分别指示该输入画面中对应至该m×n个影像感测分区的亮度值；及

(a3)根据该m×n笔画面亮度数据统计得到该亮度统计分布数据。

3.根据权利要求1所述的影像撷取方法，其特征在于，步骤(b)还包括：

(b1)对应至该亮度统计分布数据中的各该些亮度值，找出与各该些亮度值相邻的多个框选亮度值；及

(b2)对与该些框选亮度值对应的多个框选感测分区统计值进行标准差计算，以判断各该些亮度值是否对应至峰值。

4.根据权利要求1所述的影像撷取方法，其特征在于，步骤(c)中计算得到的该组影像拍摄参数包括一光圈参数信息、一快门参数信息及一感光度信息的其中至少之一。

5.根据权利要求4所述的影像撷取方法，其特征在于，步骤(c)经由下列方程式推得该组影像拍摄参数：

Tv+Av＝Bv+Sv

其中，Tv、Av及Sv分别为该光圈参数信息、该快门参数信息及该感光度信息，Bv对应至各该些峰值亮度值。

6.一种影像撷取装置，其特征在于，包括：

一影像撷取系统；

一感光元件，用以对一输入画面进行测光，以对应地找出一亮度统计分布数据，其中该亮度统计分布数据包括多笔感测分区统计值，该些感测分区统计值分别与一亮度范围中的多个亮度值对应；以及

一处理器，判断该亮度统计分布数据中是否包括多个峰值，且该些峰值对应的多个峰值亮度值的一差值大于一临界亮度差值；

其中，于该亮度统计分布数据包括该些峰值且该差值大于该临界亮度差值时，该处理器对应至各该些峰值亮度值计算一组影像拍摄参数；及

其中，该处理器根据该组影像拍摄参数，驱动该影像撷取系统来对应至该些峰值亮度值分别拍摄多个撷取画面，其中在各该些撷取画面中，对应的各该些峰值亮度值对应至一亮度目标值，并合成该些撷取画面。

7.根据权利要求6所述的影像撷取装置，其特征在于，该感光元件包括：

m×n个影像感测分区，用以接收该输入画面并对该输入画面进行测光操作，以对应地找出m×n笔画面亮度数据，其中该m×n画面亮度数据分别指示该输入画面中对应至该m×n个影像感测分区的亮度值，m及n为大于1的整数；

一统计单元，用以根据该m×n笔画面亮度数据统计得到该亮度统计分布数据。

8.根据权利要求6所述的影像撷取装置，其特征在于，该处理器包括：

一判断单元，用以判断该亮度统计分布数据中是否包括多个峰值；

一计算单元，用以计算该组影像拍摄参数；

一控制单元，用以根据该组影像拍摄参数，驱动该影像撷取系统拍摄该些撷取画面；及

一处理单元，用以合成该些撷取画面。

9.根据权利要求8所述的影像撷取装置，其特征在于，该判断单元包括：

一搜寻窗口子单元，用以对应至该亮度统计分布数据中的各该些亮度值找出与各该些亮度值相邻的多个框选亮度值；及

一标准差计算子单元，用以对与该些框选亮度值对应的多个框选感测分区统计值进行标准差计算，以判断各该些亮度值是否对应至峰值。

10.根据权利要求8所述的影像撷取装置，其特征在于，该计算单元计算得到的该组影像拍摄参数包括一光圈参数信息、一快门参数信息及一感光度信息的其中至少之一，且该计算单元经由下列方程式推得该组影像拍摄参数：

Tv+Av＝Bv+Sv

其中，Tv、Av及Sv分别为该光圈参数信息、该快门参数信息及该感光度信息，Bv对应至各该些峰值亮度值。