CN106327444A - 一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法及装置，该方法包括：分别根据目标LE图像和目标HE图像中像素点的亮度值的取值分布确定第一和第二色差调整函数；根据第一和第二色差调整函数分别对目标LE图像和目标HE图像的色差值进行调整，采用调整后的色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值；获取目标高动态范围图像的合成亮度值；根据目标LE图像和目标HE图像中像素点的亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子；采用饱和度调整因子对中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成目标高动态范围图像的合成色差值。采用该颜色合成方法，不会出现颜色失真现象。

Description

一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法及装置

技术领域

本发明涉及图像合成技术领域，尤其涉及一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法及装置。

背景技术

对于感光元件，动态范围表示感光元件曝光后生成的图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围，动态范围越大，图像所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。对于实际场景，动态范围表示场景中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围，动态范围越大，场景中画面的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。

如果感光元件的动态范围比要拍摄的实际场景的动态范围大，则采用该感光元件对实际场景进行拍摄后生成的图像中，场景的层次较突出，细节还原较好；如果感光元件的动态范围小于要拍摄的实际场景，则采用该感光元件对该实际场景进行拍摄后生成的图像中，会出现部分场景层次和细节丢失的现象。目前普通数码相机中的感光元件仅能生成包含有256种不同灰度值(不同亮度)的图像，而客观实际存在的物体中，亮度最大的物体与亮度最小的物体的亮度之比为10⁸，人眼所能看到的亮度范围也能达到10⁵左右，这样采用普通数码相机拍摄的图像，无法满足人们日益增大的需求。

为了能够满足人们的需求，现有技术中，通常采用高动态范围(High DynamicRange，HDR)图像对某一实际场景进行展示，目前，高动态范围图像的获取方法包括多种，例如：第一种方法，提高感光元件的动态范围，即提高硬件设备的性能，采用具有高动态范围的感光元件的硬件设备直接拍摄获取高动态范围图像；第二种方法，模拟光线和基于物理光照模型合成高动态范围图像；第三种方法，采用不同曝光度的普通图像合成高动态范围图像。其中，第一种方法对硬件设备的要求较高，实施比较困难，第二种方法无法处理自然图像，均存在一定问题，第三种方法相比前两种方法而言，对硬件设备的要求较低，简单易操作，因此，通常采用第三种方法，即采用不同曝光度的普通图像合成的方法获取高动态范围图像。

在高动态范围图像的合成中，通常包括亮度(灰度值)的合成和颜色(色差值)的合成。对于高动态范围图像合成中的颜色合成，现有技术中，有些方法中基于RGB色彩空间进行颜色合成，有些方法中基于HSV色彩空间进行颜色合成。其中，基于RGB色彩空间的颜色合成，是对图像的R、G、B三个通道分别进行处理，从而获取高动态范围图像的颜色信息，但采用此种处理方法，通常会假设R、G、B三个通道是相互独立，没有关联的，而实际任何颜色都是R、G、B三个通道综合作用的体现，因此，此种方法合成的高动态范围图像的颜色易发生偏差，出现颜色失真的现象；基于HSV色彩空间的颜色合成中，处理方法不成熟，导致处理结果不稳定，也极易出现颜色失真的现象。

所以，现有的用于高动态范围图像合成中的颜色合成的方法，合成的颜色容易发生偏差，容易出现颜色失真的现象。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法及装置，以解决现有用于高动态范围图像合成中的颜色合成的方法，合成的颜色容易发生偏差，出现颜色失真现象的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法，包括：

根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数，根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数；

根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值；

获取目标高动态范围图像的合成亮度值；

根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子；

采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数的过程，具体包括：

根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布，将下述函数设定为第一色差调整函数；

根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数的过程，具体包括：

根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布，将下述函数设定为第二色差调整函数；

$w_{HE}\left(x_2\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& x_2\&le;200\\ \frac{1}{2500}{(x_2-250)}^2,& 200<x_2<250\\ 0,& x_2\&GreaterEqual;250\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，其预设取值范围为0～255，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，M代表目标LE图像中所有像素点的亮度均值，N代表目标LE图像中对其第一色差值进行调整的第一色差调整系数为1的目标像素点的第一亮度值(即灰度值)的平方，所述目标像素点的灰度值大于等于M小于等于120；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值的过程，具体包括：

根据所述第一色差调整函数，确定对所述目标LE图像中每一个像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数w_LE(x₁)；

对所述目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第一色差值与对该像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\\ {V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\end{array}\right.;$

根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值的过程，具体包括：

根据所述第二色差调整函数，确定对所述目标HE图像中每一个像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数w_HE(x₂)；

对所述目标HE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第二色差值与对该像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\\ {V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，U_LE(i,j)、V_LE(i,j)代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数，U_HE(i,j)、V_HE(i,j)代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值的过程，具体包括：

根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值，按照下述公式合成中间高动态范围图像的中间色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{HDR}(i,j)={U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\\ V_{HDR}(i,j)={V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\end{array}\right.;$

其中，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子的过程，具体包括：

根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，按照下述公式确定饱和度调整因子；

$P=\frac{{Y_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)\&CenterDot;\&lsqb;w_{LE}\left(x_1\right)+w_{HE}\left(x_2\right)\&rsqb;}{Y_{LE}(i,j)\&CenterDot;w_{LE}\left(x_1\right)+Y_{HE}(i,j)\&CenterDot;w_{HE}\left(x_2\right)};$

其中，P代表饱和度调整因子，Y_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成亮度值，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值的过程，具体包括：

采用所述饱和度调整因子，按照下述公式，对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值；

$\begin{array}{c}{U_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*U_{HDR}(i,j)\\ {V_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*V_{HDR}(i,j)\end{array};$

其中，U_HDR′(i,j)、V_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成色差值，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，P代表饱和度调整因子。

第二方面，本发明公开了一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的装置，包括：

色差调整函数确定模块，用于根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数，根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数；

色差调整模块，用于根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

色差合成模块，用于根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值；

合成亮度值获取模块，用于获取目标高动态范围图像的合成亮度值；

饱和度调整因子确定模块，用于根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子；

合成色差值生成模块，用于采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述色差调整函数确定模块包括：

第一色差调整函数确定单元，用于根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布，将下述函数设定为第一色差调整函数；

第二色差调整函数确定单元，用于根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布，将下述函数设定为第二色差调整函数；

$w_{HE}\left(x_2\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& x_2\&le;200\\ \frac{1}{2500}{(x_2-250)}^2,& 200<x_2<250\\ 0,& x_2\&GreaterEqual;250\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，其预设取值范围为0～255，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，M代表目标LE图像中所有像素点的亮度均值，N代表目标LE图像中对其第一色差值进行调整的第一色差调整系数为1的目标像素点的第一亮度值(即灰度值)的平方，所述目标像素点的灰度值大于等于M小于等于120；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述色差调整模块包括：

第一色差调整单元，用于根据所述第一色差调整函数，确定对所述目标LE图像中每一个像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数w_LE(x₁)；

对所述目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第一色差值与对该像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\\ {V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\end{array}\right.;$

第二色差调整单元，用于根据所述第二色差调整函数，确定对所述目标HE图像中每一个像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数w_HE(x₂)；

对所述目标HE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第二色差值与对该像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\\ {V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，U_LE(i,j)、V_LE(i,j)代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数，U_HE(i,j)、V_HE(i,j)代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述色差合成模块具体用于：

根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值，按照下述公式合成中间高动态范围图像的中间色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{HDR}(i,j)={U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\\ V_{HDR}(i,j)={V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\end{array}\right.;$

其中，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述饱和度调整因子确定模块具体用于：

根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，按照下述公式确定饱和度调整因子；

$P=\frac{{Y_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)\&CenterDot;\&lsqb;w_{LE}\left(x_1\right)+w_{HE}\left(x_2\right)\&rsqb;}{Y_{LE}(i,j)\&CenterDot;w_{LE}\left(x_1\right)+Y_{HE}(i,j)\&CenterDot;w_{HE}\left(x_2\right)};$

其中，P代表饱和度调整因子，Y_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成亮度值，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述合成色差值生成模块具体用于：

采用所述饱和度调整因子，按照下述公式，对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值；

$\begin{array}{c}{U_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*U_{HDR}(i,j)\\ {V_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*V_{HDR}(i,j)\end{array};$

其中，U_HDR′(i,j)、V_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成色差值，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，P代表饱和度调整因子。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明提供了一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法及装置，本发明提供的方法中，采用目标场景对应的目标低曝光LE图像和目标高曝光HE图像中像素点的色差值，合成该目标场景的目标高动态范围图像的合成色差值，具体合成时，首先根据目标LE图像中像素点的亮度值的分布和目标HE图像中像素点的亮度值的分布，确定出第一色差调整函数和第二色差调整函数，采用第一和第二色差调整函数分别对合成中采用的目标LE图像和目标HE图像中像素点的色差值重新进行权值分配，从而减小了不可靠色差值对颜色合成结果的影响，然后利用权值重新分配后的目标LE图像中像素点的色差值和目标HE图像中像素点的色差值合成中间色差值，并且根据利用该目标LE图像和目标HE图像的像素点的亮度值合成的目标高动态范围图像的合成亮度值，确定出饱和度调整因子，采用该饱和度调整因子对中间色差值进行调整，进一步减小了颜色合成过程中可能出现的颜色不均衡的影响，最后，将经过饱和度调整因子调整后的中间色差值作为了目标高动态范围图像的合成色差值，从而使得目标高动态范围图像的合成色差值与目标场景中物体的颜色达到一致，不再存在颜色偏差，亦即不会出现颜色失真现象。

本发明实施例应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法及装置，利用本发明提供的方法，由于减小了用于合成目标高动态范围图像的目标LE图像和目标HE图像中色差值不可靠的像素点的色差值对颜色合成的影响，并且减小了颜色合成过程中可能出现的颜色不均衡的影响，尽可能保证了最后合成的目标高动态范围图像的合成色差值与目标场景的原始色差值一致，不存在颜色偏差，亦即最后合成的目标高动态范围图像的合成色差值不会出现颜色失真的现象。

下面结合附图，详细介绍本发明的具体实施例。

如图1所示，图1示出的是本发明提供的一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法的流程图，该方法包括：

步骤101、根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数，根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数。

通常，人们想要获取某目标场景对应的目标高动态范围图像(本文中，将人们想要获取高动态范围图像的实际场景定义为目标场景，将人们想要获取的针对目标场景的高动态范围图像定义为目标高动态范围图像)，可以采用该目标场景对应的曝光度比较低的低曝光LE(Low Exposure,LE)图像和该目标场景对应的曝光度比较高的高曝光HE(HighExposure,HE)图像合成目标高动态范围图像(参考前述背景技术)，本文中，将合成目标高动态范围图像的低曝光LE图像定义为目标低曝光LE图像，后续文中简称目标LE图像，将合成目标高动态范围图像的高曝光HE图像定义为目标高曝光HE图像，后续文中简称目标HE图像。

由前述背景技术可知，在目标高动态范围图像的颜色合成中，如果基于RGB颜色空间或HSV颜色空间进行颜色合成，会出现颜色失真的现象。而考虑到YUV颜色空间中，Y表示亮度，属于基带信号，U、V表示色差，作用是影响色彩和饱和度，特指像素点的颜色，不属于基带信号，属于被正交调制过的信号，因而若采用U、V通道合成目标高动态范围图像的颜色信息，能够最大限度的还原目标场景的颜色信息。因此，本实施例中基于YUV颜色空间进行目标高动态范围图像的颜色合成，又由于YUV颜色空间中U、V表示的是色差，用于指定像素点的颜色，因此，目标高动态范围图像中颜色合成的过程亦即目标高动态范围图像的色差值的合成过程。

目标高动态范围图像的合成色差值(本文中，将目标高动态范围图像中像素点的色差值定义为合成色差值，将包括目标高动态范围图像中所有像素点的合成色差值的色差值集合定义为目标高动态范围图像的合成色差值)可以采用目标LE图像的第一色差值(本文中，将目标LE图像中像素点的色差值定义为第一色差值，将包括目标LE图像中所有像素点的第一色差值的色差值集合定义为目标LE图像的第一色差值)和目标HE图像的第二色差值(本文中，将目标HE图像中像素点的色差值定义为第二色差值，将包含目标HE图像中所有像素点的第二色差值的色差值集合定义为目标HE图像的第二色差值)通过颜色合成所得，因此，想要获得目标高动态范围图像的合成色差值需要先获取目标LE图像和目标HE图像。

获取目标LE图像和目标HE图像的方式包括多种，例如，获取目标LE图像和目标HE图像的第一种方式为：采用具有特殊成像芯片的图像采集设备(例如相机)对目标场景同时拍摄输出两帧曝光度不同的图像，将其中一帧曝光度较低的图像作为目标LE图像，将另一帧曝光度较高的图像作为目标HE图像；获取目标LE图像和目标HE图像的第二种方式为：获取目标场景的高帧频下连续两帧曝光度不同的图像，将其中一帧曝光度较低的图像作为目标LE图像，将另一帧曝光度较高的图像作为目标HE图像。当然还可以采用其他的方式获取目标LE图像和目标HE图像，在此不再赘述。

由成像技术可知，对于LE图像和HE图像，LE图像中较暗部分的细节不清楚，即在LE图像中灰度值较低的像素点代表的目标场景中的物体，人们眼睛无法看清楚，而HE图像中过曝区域的色差值信息丢失，细节不清楚，即在HE图像中过曝区域的像素点所代表的目标场景中的物体，人们眼睛无法看清楚，由此可知，在合成目标高动态范围图像的合成色差值的过程中，目标LE图像中暗部区域的色差值信息的误差较大，目标HE图像中过曝区域的色差值信息的误差也较大，基于此，为了最后合成的目标高动态范围图像的合成色差值不出现偏差，在采用目标LE图像的第一色差值和目标HE图像的第二色差值合成目标高动态范围图像的合成色差值之前，首先要对颜色合成过程中采用的目标LE图像和目标HE图像的色差值重新进行权值分配，以减小不可靠色差值对颜色合成结果的影响。

由上述论述可知，在合成目标高动态范围图像的合成色差值之前，首先要根据目标LE图像中像素点的第一亮度值(本文中，将目标LE图像中像素点的亮度值定义为第一亮度值)的取值分布确定对目标LE图像的第一色差值进行调整的第一色差调整函数，以及要根据目标HE图像中像素点的第二亮度值(本文中，将目标HE图像中像素点的亮度值定义为第二亮度值)的取值分布确定对目标HE图像的第二色差值进行调整的第二色差调整函数，进而对颜色合成过程中采用的目标LE图像和目标HE图像的色差值的权值进行重新分配，减小不可靠色差值对颜色合成结果的影响。

根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数的过程，具体包括：

根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布，将下述函数设定为第一色差调整函数；

根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数的过程，具体包括：

根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布，将下述函数设定为第二色差调整函数；

$w_{HE}\left(x_2\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& x_2\&le;200\\ \frac{1}{2500}{(x_2-250)}^2,& 200<x_2<250\\ 0,& x_2\&GreaterEqual;250\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，其预设取值范围为0～255，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，M代表目标LE图像中所有像素点的亮度均值，N代表目标LE图像中对其第一色差值进行调整的第一色差调整系数为1的目标像素点的第一亮度值(即灰度值)的平方，所述目标像素点的灰度值大于等于M小于等于120；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

步骤102、根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值。

设定好对目标LE图像的第一色差值进行调整的第一色差调整函数之后，首先确定目标LE图像中每一个像素点的第一亮度值Y_LE(i,j)位于第一色差调整函数中的自变量(x₁)的哪一个取值范围，从而确定对该像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数w_LE(i,j)，本文中，将目标LE图像中像素点的索引记为(i,j)，表示该像素点位于目标LE图像的第i行第j列。

确定对目标LE图像中每一个像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数w_LE(i,j)之后，对所述目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第一色差值与对该像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值(本文中将对目标LE图像的第一色差值调整后获得的图像定义为颜色调整LE图像，将颜色调整LE图像中像素点的色差值定义为第一调整色差值，将包含颜色调整LE图像中所有像素点的第一调整色差值的色差值集合定义为该颜色调整LE图像的第一调整色差值)。

$\left\{\begin{array}{c}{U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\\ {V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\end{array}\right.;$

同理，设定好对目标HE图像的第二色差值进行调整的第二色差调整函数之后，首先确定目标HE图像中每一个像素点的第二亮度值Y_HE(i,j)位于第二色差调整函数中的自变量(x₂)的哪一个取值范围，从而确定对该像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数w_HE(i,j)，本文中，将目标HE图像中像素点的索引记为(i,j)，表示该像素点位于目标HE图像的第i行第j列。

确定对目标HE图像中每一个像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数w_HE(i,j)之后，对所述目标HE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第二色差值与对该像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值(本文中将对目标HE图像的第二色差值调整后获得的图像定义为颜色调整HE图像，将颜色调整HE图像中像素点的色差值定义为第二调整色差值，将包含颜色调整HE图像中所有像素点的第二调整色差值的色差值集合定义为该颜色调整HE图像的第二调整色差值)；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\\ {V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，U_LE(i,j)、V_LE(i,j)代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数，U_HE(i,j)、V_HE(i,j)代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

步骤103、根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值。

将颜色调整LE图像和颜色调整HE图像进行颜色合成和亮度合成后，能够得到一帧高动态范围图像，本文中，将由颜色调整LE图像和颜色调整HE图像合成的图像定义为中间高动态范围图像，将中间高动态范围图像中像素点的色差值定义为中间色差值，将包含中间高动态范围图像中所有像素点的中间色差值的色差值集合定义为该中间高动态范围图像的中间色差值。

具体实施时，根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值，按照下述公式合成中间高动态范围图像的中间色差值，具体合成过程为：采用颜色调整LE图像中所有像素点中的每一个像素点的第一调整色差值，与颜色调整HE图像中索引相同的像素点的第二调整色差值按照下述公式计算生成中间高动态范围图像中索引相同的像素点的中间色差值，从而生成中间高动态范围图像的中间色差值。

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{HDR}(i,j)={U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\\ V_{HDR}(i,j)={V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\end{array}\right.;$

其中，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

步骤104、获取目标高动态范围图像的合成亮度值。

由于在合成目标高动态范围图像的合成色差值的过程中，可能会出现颜色不均衡的现象，需要对颜色的饱和度进行调整，因此，在最后合成目标高动态范围图像的合成色差值之前，还需要获取目标高动态范围图像的合成亮度值(本文中，将目标高动态范围图像中像素点的亮度值定义为合成亮度值，将包含目标高动态范围图像中所有像素点的合成亮度值的亮度值集合定义为目标高动态范围图像的合成亮度值)，从而确定对颜色的饱和度进行调整的饱和度调整因子。

获取目标高动态范围图像的合成亮度值的方式包括多种，例如：第一种获取目标高动态范围图像的合成亮度值的方式为：将目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点的亮度值与目标HE图像中位于相同索引下的像素点的亮度值相加，之后取相加后获得的和值的一半作为目标高动态范围图像的合成亮度值；第二种获取目标高动态范围图像的合成亮度值的方式为：将目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点的亮度值与目标HE图像中位于相同索引下的像素点的亮度值进行加权计算，之后将加权计算得到的值除以权重系数的和，将最后得到的值作为目标高动态范围图像的合成亮度值，此外，由其他任何方式获得的目标高动态范围图像的合成亮度值都可以应用于本方法中，也可以将目标高动态范围图像的合成亮度值预先存入用于合成高动态范围图像的合成色差值的系统中，在合成高动态范围图像的合成色差值的过程中直接调取即可。

步骤105、根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子。

具体实施时，该过程具体包括：根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，按照下述公式确定饱和度调整因子，对于中间高动态范围图像中每一个像素点的中间色差值均对应一个饱和度调整因子，并且均采用下述公式计算获得。

$P=\frac{{Y_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)\&CenterDot;\&lsqb;w_{LE}\left(x_1\right)+w_{HE}\left(x_2\right)\&rsqb;}{Y_{LE}(i,j)\&CenterDot;w_{LE}\left(x_1\right)+Y_{HE}(i,j)\&CenterDot;w_{HE}\left(x_2\right)};$

其中，P代表饱和度调整因子，Y_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成亮度值，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

步骤106、采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值。

在根据目标LE图像的第一色差值和目标HE图像的第二色差值获得中间高动态范围图像的中间色差值的过程中，由于只考虑了对目标LE图像和目标HE图像的色差值进行调整，并未考虑图像颜色的饱和度平衡的问题，因此，还需要对中间高动态范围图像的中间色差值进行饱和度调整，才能够得到目标高动态范围图像的合成色差值。

具体实施过程中，采用所述饱和度调整因子，按照下述公式，对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值，即按照下述公式，对中间高动态范围图像中所有像素点中的每一个像素点的中间色差值进行调整，即可得到目标高动态范围图像的合成色差值；

$\begin{array}{c}{U_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*U_{HDR}(i,j)\\ {V_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*V_{HDR}(i,j)\end{array};$

其中，U_HDR′(i,j)、V_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成色差值，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，P代表饱和度调整因子。

该方法基于YUV颜色空间，由于YUV颜色空间中，Y表示亮度，属于基带信号，U、V表示的是色差，作用是影响色彩和饱和度，特指像素点的颜色，不属于基带信号，属于被正交调制过的信号，因此，采用U、V通道合成高动态范围图像的颜色信息，能够最大限度的还原被拍摄场景的颜色信息，并且该方法中，通过对颜色合成中采用的目标LE图像和目标HE图像中像素点的色差值重新进行权值分配，减小了不可靠色差值对颜色合成结果的影响，以及通过采用饱和度调整因子对中间色差值进行调整，进一步减小了颜色合成过程中可能出现的颜色不均衡的影响，从而使得目标高动态范围图像的合成色差值与目标场景中物体的颜色达到一致，不再存在颜色偏差，亦即不会出现颜色失真现象。

与上述方法相对应，本发明实施例还公开了一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的装置。

如图2所示，本发明公开了一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的装置的结构框图，该装置200包括：

色差调整函数确定模块201，用于根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数，根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数；

色差调整模块202，用于根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

色差合成模块203，用于根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值；

合成亮度值获取模块204，用于获取目标高动态范围图像的合成亮度值；

饱和度调整因子确定模块205，用于根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子；

合成色差值生成模块206，用于采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值。

进一步，色差调整函数确定模块201包括：

第一色差调整函数确定单元2011，用于根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布，将下述函数设定为第一色差调整函数；

第二色差调整函数确定单元2012，用于根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布，将下述函数设定为第二色差调整函数；

$w_{HE}\left(x_2\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& x_2\&le;200\\ \frac{1}{2500}{(x_2-250)}^2,& 200<x_2<250\\ 0,& x_2\&GreaterEqual;250\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，其预设取值范围为0～255，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，M代表目标LE图像中所有像素点的亮度均值，N代表目标LE图像中对其第一色差值进行调整的第一色差调整系数为1的目标像素点的第一亮度值(即灰度值)的平方，所述目标像素点的灰度值大于等于M小于等于120；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

进一步，色差调整模块202包括：

第一色差调整单元2021，用于根据所述第一色差调整函数，确定对所述目标LE图像中每一个像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数w_LE(x₁)；

对所述目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第一色差值与对该像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\\ {V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{LE}(i,j)w_{LE}\left(x_1\right)\end{array}\right.;$

第二色差调整单元2022，用于根据所述第二色差调整函数，确定对所述目标HE图像中每一个像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数w_HE(x₂)；

对所述目标HE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第二色差值与对该像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=U_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\\ {V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)=V_{HE}(i,j)w_{HE}\left(x_2\right)\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，U_LE(i,j)、V_LE(i,j)代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数，U_HE(i,j)、V_HE(i,j)代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

进一步，色差合成模块203具体用于：

根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值，按照下述公式合成中间高动态范围图像的中间色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{HDR}(i,j)={U_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{U_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\\ V_{HDR}(i,j)={V_{LE}}^{\&prime;}(i,j)+{V_{HE}}^{\&prime;}(i,j)\end{array}\right.;$

其中，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

进一步，饱和度调整因子确定模块205具体用于：

根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，按照下述公式确定饱和度调整因子；

$P=\frac{{Y_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)\&CenterDot;\&lsqb;w_{LE}\left(x_1\right)+w_{HE}\left(x_2\right)\&rsqb;}{Y_{LE}(i,j)\&CenterDot;w_{LE}\left(x_1\right)+Y_{HE}(i,j)\&CenterDot;w_{HE}\left(x_2\right)};$

其中，P代表饱和度调整因子，Y_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成亮度值，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

进一步，合成色差值生成模块206具体用于：

采用所述饱和度调整因子，按照下述公式，对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值；

$\begin{array}{c}{U_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*U_{HDR}(i,j)\\ {V_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*V_{HDR}(i,j)\end{array};$

其中，U_HDR′(i,j)、V_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成色差值，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，P代表饱和度调整因子。

采用该装置合成的目标高动态范围图像的合成色差值，能够与目标场景中物体的颜色信息达到一致，不再存在颜色偏差，亦即不会出现颜色失真现象。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的方法，其特征在于，包括：

根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数，根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数；

根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值；

获取目标高动态范围图像的合成亮度值；

根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子；

采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数的过程，具体包括：

根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布，将下述函数设定为第一色差调整函数；

根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数的过程，具体包括：

根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布，将下述函数设定为第二色差调整函数；

$w_{HE}\left(x_2\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& x_2\&le;200\\ \frac{1}{2500}{(x_2-250)}^2,& 200<x_2<250\\ 0,& x_2\&GreaterEqual;250\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，其预设取值范围为0～255，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，M代表目标LE图像中所有像素点的亮度均值，N代表目标LE图像中对其第一色差值进行调整的第一色差调整系数为1的目标像素点的第一亮度值的平方，所述目标像素点的灰度值大于等于M小于等于120；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值的过程，具体包括：

根据所述第一色差调整函数，确定对所述目标LE图像中每一个像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数w_LE(x₁)；

对所述目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第一色差值与对该像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=U_{LE}\left(i,j\right)w_{LE}\left(x_1\right)\\ {V_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=V_{LE}\left(i,j\right)w_{LE}\left(x_1\right)\end{array}\right.;$

根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值的过程，具体包括：

根据所述第二色差调整函数，确定对所述目标HE图像中每一个像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数w_HE(x₂)；

对所述目标HE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第二色差值与对该像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=U_{HE}\left(i,j\right)w_{HE}\left(x_2\right)\\ {V_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=V_{HE}\left(i,j\right)w_{HE}\left(x_2\right)\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，U_LE(i,j)、V_LE(i,j)代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数，U_HE(i,j)、V_HE(i,j)代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值的过程，具体包括：

根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值，按照下述公式合成中间高动态范围图像的中间色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{HDR}\left(i,j\right)={U_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)+{U_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)\\ V_{HDR}\left(i,j\right)={V_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)+{V_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)\end{array}\right.;$

其中，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子的过程，具体包括：

根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，按照下述公式确定饱和度调整因子；

$P=\frac{{Y_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)\&CenterDot;\&lsqb;w_{LE}\left(x_1\right)+w_{HE}\left(x_2\right)\&rsqb;}{Y_{LE}(i,j)\&CenterDot;w_{LE}\left(x_1\right)+Y_{HE}(i,j)\&CenterDot;w_{HE}\left(x_2\right)};$

其中，P代表饱和度调整因子，Y_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成亮度值，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值的过程，具体包括：

采用所述饱和度调整因子，按照下述公式，对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值；

$\begin{array}{c}{U_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*U_{HDR}(i,j)\\ {V_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*V_{HDR}(i,j)\end{array};$

其中，U_HDR′(i,j)、V_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成色差值，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，P代表饱和度调整因子。

7.一种用于高动态范围图像合成中颜色合成的装置，其特征在于，包括：

色差调整函数确定模块，用于根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布确定第一色差调整函数，根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布确定第二色差调整函数；

色差调整模块，用于根据所述第一色差调整函数对所述目标LE图像的第一色差值进行调整，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；根据所述第二色差调整函数对所述目标HE图像的第二色差值进行调整，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

色差合成模块，用于根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值合成中间高动态范围图像的中间色差值；

合成亮度值获取模块，用于获取目标高动态范围图像的合成亮度值；

饱和度调整因子确定模块，用于根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，确定饱和度调整因子；

合成色差值生成模块，用于采用所述饱和度调整因子对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述色差调整函数确定模块包括：

第一色差调整函数确定单元，用于根据目标低曝光LE图像中像素点的第一亮度值的取值分布，将下述函数设定为第一色差调整函数；

第二色差调整函数确定单元，用于根据目标高曝光HE图像中像素点的第二亮度值的取值分布，将下述函数设定为第二色差调整函数；

$w_{HE}\left(x_2\right)=\left\{\begin{array}{cc}1,& x_2\&le;200\\ \frac{1}{2500}{(x_2-250)}^2,& 200<x_2<250\\ 0,& x_2\&GreaterEqual;250\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，其预设取值范围为0～255，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，M代表目标LE图像中所有像素点的亮度均值，N代表目标LE图像中对其第一色差值进行调整的第一色差调整系数为1的目标像素点的第一亮度值的平方，所述目标像素点的灰度值大于等于M小于等于120；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述色差调整模块包括：

第一色差调整单元，用于根据所述第一色差调整函数，确定对所述目标LE图像中每一个像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数w_LE(x₁)；

对所述目标LE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第一色差值与对该像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整LE图像的第一调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=U_{LE}\left(i,j\right)w_{LE}\left(x_1\right)\\ {V_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=V_{LE}\left(i,j\right)w_{LE}\left(x_1\right)\end{array}\right.;$

第二色差调整单元，用于根据所述第二色差调整函数，确定对所述目标HE图像中每一个像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数w_HE(x₂)；

对所述目标HE图像中所有像素点中的每一个像素点，均按照下述公式，采用该像素点的第二色差值与对该像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数进行乘积运算，生成颜色调整HE图像的第二调整色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=U_{HE}\left(i,j\right)w_{HE}\left(x_2\right)\\ {V_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)=V_{HE}\left(i,j\right)w_{HE}\left(x_2\right)\end{array}\right.;$

其中，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，U_LE(i,j)、V_LE(i,j)代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值；

x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数，U_HE(i,j)、V_HE(i,j)代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述色差合成模块具体用于：

根据所述颜色调整LE图像的第一调整色差值和所述颜色调整HE图像的第二调整色差值，按照下述公式合成中间高动态范围图像的中间色差值；

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{HDR}\left(i,j\right)={U_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)+{U_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)\\ V_{HDR}\left(i,j\right)={V_{LE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)+{V_{HE}}^{\&prime;}\left(i,j\right)\end{array}\right.;$

其中，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，U_LE′(i,j)、V_LE′(i,j)代表颜色调整LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一调整色差值，U_HE′(i,j)、V_HE′(i,j)代表颜色调整HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二调整色差值。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述饱和度调整因子确定模块具体用于：

根据所述目标LE图像中像素点的第一亮度值、目标HE图像中像素点的第二亮度值、目标高动态范围图像的合成亮度值、第一色差调整函数和第二色差调整函数，按照下述公式确定饱和度调整因子；

$P=\frac{{Y_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)\&CenterDot;\&lsqb;w_{LE}\left(x_1\right)+w_{HE}\left(x_2\right)\&rsqb;}{Y_{LE}(i,j)\&CenterDot;w_{LE}\left(x_1\right)+Y_{HE}(i,j)\&CenterDot;w_{HE}\left(x_2\right)};$

其中，P代表饱和度调整因子，Y_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成亮度值，x₁＝Y_LE(i,j)，代表目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一亮度值，w_LE(x₁)代表对目标LE图像中位于第i行第j列的像素点的第一色差值进行调整的第一色差调整系数，x₂＝Y_HE(i,j)，代表目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二亮度值，w_HE(x₂)代表对目标HE图像中位于第i行第j列的像素点的第二色差值进行调整的第二色差调整系数。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述合成色差值生成模块具体用于：

采用所述饱和度调整因子，按照下述公式，对所述中间高动态范围图像的中间色差值进行调整，生成所述目标高动态范围图像的合成色差值；

$\begin{array}{c}{U_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*U_{HDR}(i,j)\\ {V_{HDR}}^{\&prime;}(i,j)=P*V_{HDR}(i,j)\end{array};$

其中，U_HDR′(i,j)、V_HDR′(i,j)代表目标高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的合成色差值，U_HDR(i,j)、V_HDR(i,j)代表中间高动态范围图像中位于第i行第j列的像素点的中间色差值，P代表饱和度调整因子。