CN110233972B - 一种摄像方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摄像方法和装置，所述装置包括曝光单元和曝光控制单元；所述曝光单元包括第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接。在图像预览阶段，可以通过第一像素感光单元阵列和第二像素感光阵列进行不同程度的预览曝光，并根据得到的预览图像数据确定拍摄曝光参数，以便在图像拍摄时直接采用预览阶段确定的拍摄曝光参数进行拍摄，提高了图像拍摄效率。

Description

一种摄像方法和装置

技术领域

本发明涉及图像拍摄领域，尤其涉及一种摄像方法和装置。

背景技术

在大光比环境下拍摄，普通相机因受到动态范围的限制，不能记录高光亮部分或者暗部的细节。而经过HDR(High-Dynamic Range，是一种照片处理程序)程序处理的照片，即使在大光比情况拍摄下，无论高光、暗部都能够获得比普通照片更佳的层次。目前，对于HDR图像合成，通常需要采用至少三帧图像进行合成，即一帧正常曝光帧、一帧固定比例的长曝光帧和一帧固定比例的短曝光帧，例如正常曝光帧的曝光时间为t，长曝光帧的曝光时间为nt(n为大于1的正整数)，短曝光帧的曝光时间为t/n(n为大于1的正整数)。采用这种曝光方式无法做到对环境的自适应调整，即无法在拍摄时配置合理的曝光参数，也就无法获得最佳的HDR效果，影响了用户的感官体验。

发明内容

为此，需要提供一种摄像的技术方案，用以解决图像拍摄过程中由于无法根据当前环境自适应调整曝光参数，导致合成的HDR图像效果不佳，影响用户体验的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种摄像装置，所述装置包括曝光单元、曝光控制单元、处理器和计算机程序；

所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；

所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接；

所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

接收图像预览指令，通过第一预览曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列采用第一预览曝光参数进行第一预览曝光，得到第一预览图像数据；以及通过第二预览曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列采用第二预览曝光参数进行第二预览曝光，得到第二预览图像数据，并使得第一预览图像数据的曝光程度小于第二预览图像数据的曝光程度；

根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数，根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数。

进一步地，所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

在确定第一拍摄曝光参数与第二拍摄曝光参数之后，接收图像拍摄指令，通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到第一拍摄图像数据，以及采用第二拍摄曝光参数对进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；

将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

进一步地，所述计算机程序被处理器执行时实现步骤“将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像”包括：

通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；重复上述步骤N次，得到N帧第二拍摄图像数据；

对N帧第二拍摄图像数据进行叠加，得到叠加图像数据；

将叠加图像数据与1帧第一拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

进一步地，所述计算机程序被处理器执行时实现步骤“根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数”包括：

通过第一预览曝光控制单元调整第一预览曝光参数，使得第一像素感光单元阵列采用调整后的第一预览曝光参数进行第一预览曝光后，得到的第一预览图像数据上的高光细节尽可能保留，记录此时的第一预览曝光参数为第一拍摄曝光参数。

进一步地，所述计算机程序被处理器执行时实现步骤“根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数”包括：

通过第二预览曝光控制单元调整第二预览曝光参数，使得第二像素感光单元阵列采用调整后的第二预览曝光参数进行第二预览曝光后，得到的第二预览图像数据上的暗部细节尽可能保留，记录此时的第二预览曝光参数为第二拍摄曝光参数。

进一步地，所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

对第一预览图像数据进行数字增益补偿，使得进行数字增益补偿后的第一预览图像数据上的像素点的亮度均值与第二预览图像数据中非过曝像素点的亮度均值保持一致，并采用数字增益补偿后的第一预览图像数据来确定第一拍摄曝光参数；所述非过曝像素点为第二预览图像数据上亮度值处于饱和亮度范围内的像素点。

进一步地，所述第一预览曝光和第二预览曝光采用电子快门进行，第一预览曝光和第二预览曝光在时分上存在重叠复用。

进一步地，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围大于第二像素感光单元阵列的像素感光单元的曝光动态范围。

进一步地，曝光参数包括快门参数、光圈参数、曝光补偿参数中的一项或多项。

进一步地，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在得到第一预览图像数据和第二预览图像数据之后，只对第二预览图像数据进行显示，对第一预览图像数据不进行显示。

发明人还提供了一种摄像方法，所述方法应用于摄像装置，所述摄像装置包括曝光单元和曝光控制单元；

所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；

所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接；

所述方法包括以下步骤：

接收图像预览指令，通过第一预览曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列采用第一预览曝光参数进行第一预览曝光，得到第一预览图像数据；以及通过第二预览曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列采用第二预览曝光参数进行第二预览曝光，得到第二预览图像数据，并使得第一预览图像数据的曝光程度小于第二预览图像数据的曝光程度；

根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数，根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数。

进一步地，所述方法还包括以下步骤：

在确定第一拍摄曝光参数与第二拍摄曝光参数之后，接收图像拍摄指令，通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到第一拍摄图像数据，以及采用第二拍摄曝光参数对进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；

将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

进一步地，步骤“将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像”包括：

通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；重复上述步骤N次，得到N帧第二拍摄图像数据；

对N帧第二拍摄图像数据进行叠加，得到叠加图像数据；

将叠加图像数据与1帧第一拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

进一步地，步骤“根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数”包括：

通过第一预览曝光控制单元调整第一预览曝光参数，使得第一像素感光单元阵列采用调整后的第一预览曝光参数进行第一预览曝光后，得到的第一预览图像数据上的高光细节尽可能保留，记录此时的第一预览曝光参数为第一拍摄曝光参数。

进一步地，步骤“根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数”包括：

通过第二预览曝光控制单元调整第二预览曝光参数，使得第二像素感光单元阵列采用调整后的第二预览曝光参数进行第二预览曝光后，得到的第二预览图像数据上的暗部细节尽可能保留，记录此时的第二预览曝光参数为第二拍摄曝光参数。

进一步地，所述方法还包括以下步骤：

对第一预览图像数据进行数字增益补偿，使得进行数字增益补偿后的第一预览图像数据上的像素点的亮度均值与第二预览图像数据中非过曝像素点的亮度均值保持一致，并采用数字增益补偿后的第一预览图像数据来确定第一拍摄曝光参数；所述非过曝像素点为第二预览图像数据上亮度值处于饱和亮度范围内的像素点。

进一步地，所述第一预览曝光和第二预览曝光采用电子快门进行，第一预览曝光和第二预览曝光在时分上存在重叠复用。

进一步地，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围大于第二像素感光单元阵列的像素感光单元的曝光动态范围。

进一步地，曝光参数包括快门参数、光圈参数、曝光补偿参数中的一项或多项。

进一步地，所述方法包括：

在得到第一预览图像数据和第二预览图像数据之后，只对第二预览图像数据进行显示，对第一预览图像数据不进行显示。

区别于现有技术，上述技术方案所述的摄像方法和装置，所述装置包括曝光单元和曝光控制单元；所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接。由于第一像素感光单元阵列和第二像素感光单元阵列互不重叠，因而在图像预览阶段，可以采用不同的曝光参数进行不同程度的曝光，并根据曝光得到的预览图像数据确定拍摄曝光参数，使得在图像拍摄过程中，可以直接采用图像预览阶段确定的拍摄曝光参数进行拍摄，相较于在图像拍摄阶段先确定拍摄曝光参数、再进行曝光拍摄的方式，上述方案可以有效提高图像拍摄效率，提升用户体验。

附图说明

图1为本发明一实施例涉及的图像直方图的示意图；

图2为本发明一实施例涉及的暗部细节尽可能保留的拍摄图像；

图3为本发明一实施例涉及的高光细节尽可能保留的拍摄图像；

图4为本发明一实施例涉及的合成的HDR图像。

图5为本发明一实施例涉及的摄像装置的电路结构图；

图6为本发明一实施例涉及的摄像方法的流程图；

图7为本发明一实施例涉及的曝光单元的示意图；

图8为本发明另一实施例涉及的曝光单元的示意图；

图9为本发明一实施例涉及的第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的电路结构图；

图10为本发明另一实施例涉及的第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的电路结构图；

图11为本发明一实施例涉及的曝光单元的电路结构图；

附图标记：

101、曝光控制单元；111、第一曝光控制单元；112、第二曝光控制单元；

102、曝光单元；121、第一像素感光单元阵列；122、第二像素感光单元阵列；

103、像素感光单元；131、光电感应单元；132、放大器；

104、模数转换器。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

一般对于一幅图像而言，图像上像素点的亮度值被定义为0到255共256个数值，数值越大，代表像素点的亮度越高。其中0代表纯黑色的最暗区域，255表示最亮的纯白色，而中间的数字就是不同亮度的灰色。亮度一般被分为了5个区域，从暗到亮依次为：黑色，阴影(又称暗部)，中间调，高光和白色。

如图1所示，横轴代表0-255的亮度数值，竖轴代表图像中对应亮度的像素数量，这个函数图像就被称为直方图。直方图中柱子的高度，代表了图像中有相应数量的像素点的亮度值为柱子所在的横坐标对应的亮度数值，因而通过直方图就可以看出来图像中各个像素点的亮度的分布和比例。当直方图的波峰是在中间偏左的位置(阴影区域)，说明图像画面中有很多深灰或者深色部分，图像整体偏暗；反之，当直方图的波峰是在中间偏右的位置(高亮区域)，说明图像画面中有很多白色或者高亮部分，图像整体偏亮。参考资料如下：https://www.zhihu.com/question/20511799。

本发明中的HDR图像在合成过程中至少需要一帧短曝光图像(即曝光时间小于正常曝光时间的图像)和一帧正常曝光图像，为了使得合成后的图像达到更好的感官体验效果，就需要分别让待合成的两张图像上的暗部细节和高光细节尽可能保留，这就拍摄图像时的曝光参数提出了更高的要求。当曝光参数过大时，就会导致图像上处于高光区域范围的像素点过曝，整个图像偏亮，影响用户感官；同理，当曝光参数过小时，就会导致图像上阴影区域(即暗部区域)的像素点颜色更深，整个图像偏暗，影响用户感官。因而在图像拍摄过程中尽快确定合理的曝光参数是十分有必要的，其不仅可以提高图像拍摄效率，同时也有利于拍摄的图像上的高光细节和暗部细节尽可能保留，提高图像拍摄质量。

为了能够尽快确定合理的曝光参数，本发明提供了一种摄像装置，所述摄像装置为具有图像采集功能的电子设备，如单反相机、包含有摄像头的移动终端、个人计算机等。所述装置包括曝光单元、曝光控制单元、处理器和计算机程序；

所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠。所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接。

第一像素感光单元阵列中的像素感光单元可以是以连续的阵列进行排布，也可以是以离散的阵列进行排布。同理，第二像素感光单元阵列中的像素感光单元可以是以连续的阵列进行排布，也可以是以离散的阵列进行排布。第一像素感光单元阵列中的像素感光单元和第二像素感光单元阵列中的像素感光单元所覆盖的区域范围既可以对应曝光单元中的所有像素感光单元，也可以是只对应曝光单元中的部分像素感光单元。

在本实施方式中，第一像素感光单元阵列中的像素感光单元和第二像素感光单元阵列中的像素感光单元所覆盖的区域范围既可以对应曝光单元中的所有像素感光单元。如图7和图8所示，曝光单元共包括9x6个像素感光单元，其中黑色填充部分表示第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元，白色填充部分表示第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元。第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元可以相较于第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元规则排布，如图8所示，可以以6个像素感光单元(2行3列)为单位，每6个像素感光单元中，有5个像素感光单元为第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元，剩余1个像素感光单元为第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元。当然，第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元可以相较于第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元不规则排布，如图7所示。

所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

首先接收图像预览指令，通过第一预览曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列采用第一预览曝光参数进行第一预览曝光，得到第一预览图像数据；以及通过第二预览曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列采用第二预览曝光参数进行第二预览曝光，得到第二预览图像数据，并使得第一预览图像数据的曝光程度小于第二预览图像数据的曝光程度。第一预览图像数据上的像素点与第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元一一对应，第二预览图像数据上的像素点与第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元一一对应。

而后根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数，根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数。由于第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元和第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元互不重叠，因而在图像预览阶段，可以采用不同的预览曝光参数分别进行不同程度的曝光，并根据曝光得到的预览图像数据确定拍摄曝光参数，使得在图像拍摄过程中，可以直接采用图像预览阶段确定的拍摄曝光参数进行拍摄，相较于在图像拍摄阶段先确定拍摄曝光参数、再进行曝光拍摄的方式，上述方案可以有效提高图像拍摄效率，提升了用户体验。

在某些实施例中，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：在确定第一拍摄曝光参数与第二拍摄曝光参数之后，接收图像拍摄指令，通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到第一拍摄图像数据，以及采用第二拍摄曝光参数对进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

具体地，“通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到第一拍摄图像数据”包括：通过第一曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光；同时通过第二曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，从而得到第一拍摄图像数据。

“通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第二拍摄曝光参数对进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据”包括：通过第一曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光；同时通过第二曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，从而得到第二拍摄图像数据。

由于在图像预览阶段时(即接收到图像预览指令时)，已拍摄图像时所需的曝光参数进行计算(包括第一拍摄曝光参数和第二拍摄曝光参数)，使得在图像拍摄阶段，可以直接根据预览阶段结算得到的拍摄曝光参数进行拍摄，并通过HDR算法将拍摄得到的图像合成高动态范围的HDR图像即可，从而有效提高了HDR图像的生成效率。

在某些实施例中，所述计算机程序被处理器执行时实现步骤“将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像”包括：通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；重复上述步骤N次，得到N帧第二拍摄图像数据；对N帧第二拍摄图像数据进行叠加，得到叠加图像数据；将叠加图像数据与1帧第一拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。使用N帧正常曝光图像(即第二拍摄图像数据)的目的在于降低图像噪声，以便获得更清晰干净的图像。在实际应用过程中，所述装置可以包括缓存单元，在拍摄过程中，可以先将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据缓存在缓存单元中，以便执行HDR算法时调用处理。所述缓存单元为具有图像存储功能的部件，例如终端的内存等。

在某些实施例中，所述计算机程序被处理器执行时实现步骤“根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数”包括：通过第一预览曝光控制单元调整第一预览曝光参数，使得第一像素感光单元阵列采用调整后的第一预览曝光参数进行第一预览曝光后，得到的第一预览图像数据上的高光细节尽可能保留，记录此时的第一预览曝光参数为第一拍摄曝光参数。例如当第一预览图像数据对应的直方图的波峰处于中间区域时，需要调整第一预览曝光参数，使得直方图的波峰整体向右移动，以便第一预览图像数据上的高光细节尽可能保留。

同理，所述计算机程序被处理器执行时实现步骤“根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数”包括：通过第二预览曝光控制单元调整第二预览曝光参数，使得第二像素感光单元阵列采用调整后的第二预览曝光参数进行第二预览曝光后，得到的第二预览图像数据上的暗部细节尽可能保留，记录此时的第二预览曝光参数为第二拍摄曝光参数。例如当第二预览图像数据对应的直方图的波峰处于中间区域时，需要调整第二预览曝光参数，使得直方图的波峰整体向左移动，以便第二预览图像数据上的暗部细节尽可能保留。

简言之，HDR图像合成需要至少1张曝光时间较长和1张曝光时间较短的图像。对于曝光时间较长的图像而言，需要尽可能地保留暗部细节，表现在直方图在阴影区域的柱子高度尽可能高；反之，对于曝光时间较短的图像而言，需要尽可能地保留高光细节，表现在直方图在高光区域的柱子高度尽可能高。而在图像预览阶段，通过曝光控制单元对第一像素感光单元阵列和第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元进行不同程度的曝光，从而得到第一预览图像数据和第二预览图像数据，并根据第一预览图像数据来确定第一拍摄曝光参数，以及根据第二预览图像数据来确定第二拍摄曝光参数。在图像拍摄阶段，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到暗部细节尽可能保留的图像，如图2所示；以及采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，得到高光细节尽可能保留的图像，如图3所示。而后采用HDR算法对图2和图3进行合成，合成得到的HDR图像如图4所示，可以看出图4相较于图2、图3而言，无论是暗部细节还是高光细节都得到了很好地保留。

在某些实施例中，所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对第一预览图像数据进行数字增益补偿，使得进行数字增益补偿后的第一预览图像数据上的像素点的亮度均值与第二预览图像数据中非过曝像素点的亮度均值保持一致，并采用数字增益补偿后的第一预览图像数据来确定第一拍摄曝光参数；所述非过曝像素点为第二预览图像数据上亮度值处于饱和亮度范围内的像素点。第二预览图像数据上的过曝像素点的亮度值往往较大，会影响到对亮度均值的计算(即使得亮度均值整体偏大)，这种情况下，在不过曝的情况下第一预览图像数据的亮度均值很难达到第二预览图像数据的像素均值。因而在计算过程中，是将数字增益补偿后的第一预览图像数据上的亮度均值与第二预览图像数据中非过曝像素点的亮度均值进行比较。

在某些实施例中，所述第一预览曝光和第二预览曝光采用电子快门进行，第一预览曝光和第二预览曝光在时分上存在重叠复用。预览曝光既可以采用机械快门进行，也可以采用电子快门进行。采用电子快门使得第一预览曝光和第二预览曝光可以同步进行，有效提高曝光效率。

在某些实施例中，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：在得到第一预览图像数据和第二预览图像数据之后，只对第二预览图像数据进行显示，对第一预览图像数据不进行显示。用户在拍摄图像过程中，一般会先进行预览操作，当点击拍摄按钮(即装置接收到图像拍摄指令)时，才会对图像进行拍摄。在预览阶段，第一预览图像数据上的像素点由于曝光程度较低，整体表现偏暗，如果进行显示，将影响到用户的视觉体验。为了提高用户在预览阶段的视觉体验，因而在得到第一预览图像数据和第二预览图像数据之后，只对第二预览图像数据进行显示，对第一预览图像数据不进行显示。优选的，对于第一预览图像数据所包含的像素点对应位置的像素点，可以进行坏点处理，所述坏点处理包括：采用该像素点对应的周边像素点的亮度均值(如以3x3子块为单位，即坏点周边8个像素点的像素均值)作为坏点的亮度值。

例如某一曝光单元包含100x100个像素感光单元，假设每一行都有一个像素感光单元与第一曝光控制单元连接(即这些像素感光单元为第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元)，那么第一像素感光单元阵列所包含的像素感光单元的数量为100个，第二像素感光单元阵列所包含的像素感光单元的数量为9900个。由于像素感光单元与经过曝光后预览图像数据上的像素点一一对应，因而当预览阶段只显示第二预览图像数据时，第二预览图像数据上的像素点为9900个，但是完整的图像应当是包含有10000个像素点，因而可以将第一预览图像数据的像素点当做坏点处理，即在9900个像素点再插值填补出100个像素点，以便预览阶段用户在观察第二预览图像数据时，图像整体平滑，提升视觉体验。

在本实施方式中，曝光参数包括快门参数、光圈参数、曝光补偿参数中的一项或多项。曝光参数的不同，决定了像素感光单元进行曝光的程度不同，得到的图像数据的亮度值也就不同。

如图5所示，为本发明一实施例涉及的摄像装置的电路结构图。所述装置包括曝光单元102、曝光控制单元101和模数转换器104。第一像素感光单元阵列121包括多个像素感光单元103，第二像素感光单元阵列122包括多个像素感光单元103。曝光控制单元101包括第一曝光控制单元111和第二曝光控制单元102，第一曝光控制单元111与第一像素感光单元阵列121所包含的像素感光单元连接，第二曝光控制单元112与第二像素感光单元阵列122所包含的像素感光单元连接。

每一像素感光单元包括光电感应单元131和放大器132，光电感应单元用于将光信号转换为电信号，可以为光敏二极管；放大器132用于对光电感应单元131转换得到的电流信号进行放大，而后放大后的电流信号进入模数转换器104进行模数转换，转换为相应的数字信号进行输出，处理器根据数字信号的大小就可以生成相应的图像数据。

在某些实施例中，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围大于第二像素感光单元阵列的像素感光单元的曝光动态范围。优选的，为了使得第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围更大，第一像素感光单元阵列中的像素感光单元在硬件实现上，所采用的电容相较于第二像素感光单元阵列的像素感光单元所采用的电容的电荷存储容量来得更大，从而使得第一预览图像能够在图像亮度和图像动态范围间获得更好的平衡。

实施例一：请参阅图9，为本发明一实施例涉及的第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的电路结构图。其中，P为光电二极管，用于接收光信号，并将光信号转换为电信号；K为放电开关，C1为COMS等效电容，C2为拓展电容，G为放大器。相较于第二像素感光单元阵列中的像素感光单元而言，第一像素感光单元阵列中的像素感光单元多并联了C2用于转移电荷，保证第一像素感光单元阵列中的像素感光单元中的光电二极管产生的电荷能够更多的被存储，而不会快速饱和，从而有效提高第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围。

实施例二：请参阅图10，为本发明一实施例涉及的第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的电路结构图。G为放大器。在这一实施例中，可以采用过饱和自动释放电荷并重采样的方式来累计过饱和次数，进而提高第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围。具体地，预先设置参考电压，当光电二极管P接收光信号转换得到的电压超过参考电压时，通过导通开关K2，使得COMS等效电容C1存储的电荷得到释放，同时将计数器的值+1。这样，通过统计计数器的值就可以换算出本次光电二极管溢出部分的电荷，保证第一像素感光单元阵列中的像素感光单元中的光电二极管产生的电荷不会处于饱和状态(饱和后即放电)，从而有效提高第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围。

如图11为本发明一实施例涉及的曝光单元的电路结构图。图11中有9个像素感光单元(其他实施例中可以为任意数量，这里只是以9个举例说明)，位于正中心的像素感光单元(图11中用椭圆圈出)为第一像素感光单元阵列中的像素感光单元，周围的8个像素感光单元为第二像素感光单元阵列中的像素感光单元。从图11中可以看出，相较于第二像素感光单元阵列中的像素感光单元而言，位于正中心的像素感光单元多并联了电容C2用于转移电荷，保证第一像素感光单元阵列中的像素感光单元中的光电二极管产生的电荷能够更多的被存储，而不会快速饱和，从而有效提高第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围。

在本实施方式中，所述模数转换器104(即图11中的AD)的数量为多个，一般相同列的像素感光单元与同一模数转换器连接，并根据时序依次进行模数转换。在另一些实施例中，模数转换器与像素感光单元连接方式还可以为其他组合，例如可以是以行来划分，将同一行的像素感光单元与同一模数转换器，也可以是跨行或跨列的某一个或多个像素感光单元连接至同一模数转换器。简言之，同一模数转换器连接的像素感光单元，其即可以是包含有第一像素感光单元阵列中的像素感光单元以及第二像素感光单元阵列中的像素感光单元，也可以是只包含第二像素感光单元阵列中的像素感光单元，还可以是只包含第一像素感光单元阵列中的像素感光单元。

如图6所示，发明人还提供了一种摄像方法，所述方法应用于摄像装置，所述摄像装置包括曝光单元和曝光控制单元；

所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；

所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接；

所述方法包括以下步骤：

首先进入步骤S601接收图像预览指令，通过第一预览曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列采用第一预览曝光参数进行第一预览曝光，得到第一预览图像数据；以及通过第二预览曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列采用第二预览曝光参数进行第二预览曝光，得到第二预览图像数据，并使得第一预览图像数据的曝光程度小于第二预览图像数据的曝光程度；

而后进入步骤S602根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数，根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数。

在某些实施例中，所述方法还包括以下步骤：

步骤S602后进入步骤S603在确定第一拍摄曝光参数与第二拍摄曝光参数之后，接收图像拍摄指令，通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到第一拍摄图像数据，以及采用第二拍摄曝光参数对进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；

而后进入步骤S604将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

在某些实施例中，步骤“将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像”包括：通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；重复上述步骤N次，得到N帧第二拍摄图像数据；对N帧第二拍摄图像数据进行叠加，得到叠加图像数据；将叠加图像数据与1帧第一拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

在某些实施例中，步骤“根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数”包括：通过第一预览曝光控制单元调整第一预览曝光参数，使得第一像素感光单元阵列采用调整后的第一预览曝光参数进行第一预览曝光后，得到的第一预览图像数据上的高光细节尽可能保留，记录此时的第一预览曝光参数为第一拍摄曝光参数。

在某些实施例中，步骤“根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数”包括：通过第二预览曝光控制单元调整第二预览曝光参数，使得第二像素感光单元阵列采用调整后的第二预览曝光参数进行第二预览曝光后，得到的第二预览图像数据上的暗部细节尽可能保留，记录此时的第二预览曝光参数为第二拍摄曝光参数。

在某些实施例中，所述方法还包括以下步骤：对第一预览图像数据进行数字增益补偿，使得进行数字增益补偿后的第一预览图像数据上的像素点的亮度均值与第二预览图像数据中非过曝像素点的亮度均值保持一致，并采用数字增益补偿后的第一预览图像数据来确定第一拍摄曝光参数；所述非过曝像素点为第二预览图像数据上亮度值处于饱和亮度范围内的像素点。

在某些实施例中，所述第一预览曝光和第二预览曝光采用电子快门进行，第一预览曝光和第二预览曝光在时分上存在重叠复用。预览曝光既可以采用机械快门进行，也可以采用电子快门进行。采用电子快门使得第一预览曝光和第二预览曝光可以同步进行，有效提高曝光效率。

在某些实施例中，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围大于第二像素感光单元阵列的像素感光单元的曝光动态范围。

在某些实施例中，曝光参数包括快门参数、光圈参数、曝光补偿参数中的一项或多项。

在某些实施例中，所述方法包括：在得到第一预览图像数据和第二预览图像数据之后，只对第二预览图像数据进行显示，对第一预览图像数据不进行显示。

本发明提供了一种摄像方法和装置，所述装置包括曝光单元和曝光控制单元；所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接。由于第一像素感光单元阵列和第二像素感光单元阵列互不重叠，因而在图像预览阶段，可以采用不同的曝光参数进行不同程度的曝光，并根据曝光得到的预览图像数据确定拍摄曝光参数，使得在图像拍摄过程中，可以直接采用图像预览阶段确定的拍摄曝光参数进行拍摄，相较于在图像拍摄阶段先确定拍摄曝光参数、再进行曝光拍摄的方式，上述方案可以有效提高图像拍摄效率，提升用户体验。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (16)

1.一种摄像装置，其特征在于，所述装置包括曝光单元、曝光控制单元、处理器和计算机程序；

所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；

所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接；

所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

接收图像预览指令，通过第一预览曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列采用第一预览曝光参数进行第一预览曝光，得到第一预览图像数据；以及通过第二预览曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列采用第二预览曝光参数进行第二预览曝光，得到第二预览图像数据，并使得第一预览图像数据的曝光程度小于第二预览图像数据的曝光程度；

根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数，根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数；

所述计算机程序被处理器执行时实现步骤根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数包括：通过第一预览曝光控制单元调整第一预览曝光参数，使得第一像素感光单元阵列采用调整后的第一预览曝光参数进行第一预览曝光后，得到的第一预览图像数据上的高光细节尽可能保留，记录此时的第一预览曝光参数为第一拍摄曝光参数；

所述计算机程序被处理器执行时实现步骤根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数包括：通过第二预览曝光控制单元调整第二预览曝光参数，使得第二像素感光单元阵列采用调整后的第二预览曝光参数进行第二预览曝光后，得到的第二预览图像数据上的暗部细节尽可能保留，记录此时的第二预览曝光参数为第二拍摄曝光参数。

2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

在确定第一拍摄曝光参数与第二拍摄曝光参数之后，接收图像拍摄指令，通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到第一拍摄图像数据，以及采用第二拍摄曝光参数对进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；

将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

3.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现步骤“将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像”包括：

通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；重复上述步骤N次，得到N帧第二拍摄图像数据；

对N帧第二拍摄图像数据进行叠加，得到叠加图像数据；

将叠加图像数据与1帧第一拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

4.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

对第一预览图像数据进行数字增益补偿，使得进行数字增益补偿后的第一预览图像数据上的像素点的亮度均值与第二预览图像数据中非过曝像素点的亮度均值保持一致，并采用数字增益补偿后的第一预览图像数据来确定第一拍摄曝光参数；所述非过曝像素点为第二预览图像数据上亮度值处于饱和亮度范围内的像素点。

5.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述第一预览曝光和第二预览曝光采用电子快门进行，第一预览曝光和第二预览曝光在时分上存在重叠复用。

6.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围大于第二像素感光单元阵列的像素感光单元的曝光动态范围。

7.如权利要求1至6任一项所述的摄像装置，其特征在于，曝光参数包括快门参数、光圈参数、曝光补偿参数中的一项或多项。

8.如权利要求1至6任一项所述的摄像装置，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在得到第一预览图像数据和第二预览图像数据之后，只对第二预览图像数据进行显示，对第一预览图像数据不进行显示。

9.一种摄像方法，其特征在于，所述方法应用于摄像装置，所述摄像装置包括曝光单元和曝光控制单元；

所述曝光单元包括阵列排布的多个像素感光单元，其中包括：第一像素感光单元阵列与第二像素感光单元阵列，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元与第二像素感光单元阵列中的像素感光单元互不重叠；

所述曝光控制单元包括第一预览曝光控制单元与第二预览曝光控制单元，所述第一预览曝光控制单元与第一像素感光单元阵列相连接，所述第二预览曝光控制单元与第二像素感光单元阵列相连接；

所述方法包括以下步骤：

接收图像预览指令，通过第一预览曝光控制单元控制第一像素感光单元阵列采用第一预览曝光参数进行第一预览曝光，得到第一预览图像数据；以及通过第二预览曝光控制单元控制第二像素感光单元阵列采用第二预览曝光参数进行第二预览曝光，得到第二预览图像数据，并使得第一预览图像数据的曝光程度小于第二预览图像数据的曝光程度；

根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数，根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数；

步骤根据第一预览图像数据确定第一拍摄曝光参数包括：通过第一预览曝光控制单元调整第一预览曝光参数，使得第一像素感光单元阵列采用调整后的第一预览曝光参数进行第一预览曝光后，得到的第一预览图像数据上的高光细节尽可能保留，记录此时的第一预览曝光参数为第一拍摄曝光参数；

步骤根据第二预览图像数据确定第二拍摄曝光参数包括：通过第二预览曝光控制单元调整第二预览曝光参数，使得第二像素感光单元阵列采用调整后的第二预览曝光参数进行第二预览曝光后，得到的第二预览图像数据上的暗部细节尽可能保留，记录此时的第二预览曝光参数为第二拍摄曝光参数。

10.如权利要求9所述的摄像方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

在确定第一拍摄曝光参数与第二拍摄曝光参数之后，接收图像拍摄指令，通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第一拍摄曝光参数进行第一拍摄曝光，得到第一拍摄图像数据，以及采用第二拍摄曝光参数对进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；

将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

11.如权利要求9所述的摄像方法，其特征在于，步骤“将第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像”包括：

通过曝光控制单元控制曝光单元，采用第二拍摄曝光参数进行第二拍摄曝光，得到第二拍摄图像数据；重复上述步骤N次，得到N帧第二拍摄图像数据；

对N帧第二拍摄图像数据进行叠加，得到叠加图像数据；

将叠加图像数据与1帧第一拍摄图像数据采用HDR算法合成为HDR图像。

12.如权利要求9所述的摄像方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

对第一预览图像数据进行数字增益补偿，使得进行数字增益补偿后的第一预览图像数据上的像素点的亮度均值与第二预览图像数据中非过曝像素点的亮度均值保持一致，并采用数字增益补偿后的第一预览图像数据来确定第一拍摄曝光参数；所述非过曝像素点为第二预览图像数据上亮度值处于饱和亮度范围内的像素点。

13.如权利要求9所述的摄像方法，其特征在于，所述第一预览曝光和第二预览曝光采用电子快门进行，第一预览曝光和第二预览曝光在时分上存在重叠复用。

14.如权利要求9所述的摄像方法，其特征在于，所述第一像素感光单元阵列中的像素感光单元的曝光动态范围大于第二像素感光单元阵列的像素感光单元的曝光动态范围。

15.如权利要求9至14任一项所述的摄像方法，其特征在于，曝光参数包括快门参数、光圈参数、曝光补偿参数中的一项或多项。

16.如权利要求9至14任一项所述的摄像方法，其特征在于，所述方法包括：

在得到第一预览图像数据和第二预览图像数据之后，只对第二预览图像数据进行显示，对第一预览图像数据不进行显示。

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