CN111212240B - 图像生成装置、图像生成方法和记录介质 - Google Patents

图像生成装置、图像生成方法和记录介质 Download PDF

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Abstract

提供图像生成装置、图像生成方法和图像生成程序，能够获得可被视为在与1张摄像图像相同的时刻并且以不同的曝光值拍摄的图像。图像生成装置具有：取得部，其取得以不同的曝光值拍摄的基准图像及参考图像、分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值、以及与分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值不同的的疑似曝光值；估计部，其估计转换参数，该转换参数对应于分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值的差分，使基准图像和参考图像的亮度值按照每个像素相对应；生成部，其通过根据分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值、疑似曝光值以及转换参数，按照每个像素对基准图像的亮度值进行转换，生成可被视为以疑似曝光值拍摄的图像的疑似图像。

Description

图像生成装置、图像生成方法和记录介质
技术领域
本公开涉及图像生成装置、图像生成方法和记录介质。
背景技术
专利文献1中公开了能够获得可被视为被同时拍摄的多个图像的摄像装置。摄像装置具有：连续摄像单元，其连续拍摄多个图像并存储；图像合成单元，其将多个图像全部相加，从而合成第1图像；以及第2图像生成单元，其生成曝光与第1图像不同的第2图像。第2图像能够对第1图像的各像素值乘以系数而获得。或者，第2图像能够通过多个图像的相加平均来获得。
现有技术
专利文献1：日本特开2014-027466号公报
发明内容
但是，在专利文献1所记载的摄像装置中，仅生成彼此为相同的摄像时间段的第1图像和第2图像，无法生成在与由连续摄像单元拍摄的1张图像相同的时刻所拍摄的图像。并且，在专利文献1所记载的摄像装置中，对在摄像时间段拍摄的图像进行相加，因此，无法在第1图像和第2图像中以原来的姿势描述运动被摄体，产生所谓的伪影(ghost)。
本公开的目的在于提供一种能够获得可被视为在与1张摄像图像相同的时刻并且以不同的曝光值拍摄的图像的图像生成装置。
本公开的图像生成装置具有：取得部，其取得以不同的曝光值拍摄的基准图像及参考图像、分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值、以及与分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值不同的疑似曝光值；估计部，其估计转换参数，该转换参数对应于分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值的差分，使基准图像和参考图像的亮度值按照每个像素相对应；生成部，其通过根据分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值、疑似曝光值以及转换参数，按照每个像素对基准图像的亮度值进行转换，生成可被视为以疑似曝光值拍摄的图像的疑似图像。
根据该图像生成装置，利用取得部取得与以不同的曝光值拍摄的基准图像和参考图像分别相关联的曝光值、以及与分别与基准图像及参考图像相关联相关联的曝光值不同的疑似曝光值。利用估计部估计转换参数，该转换参数对应于分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值的差分，使基准图像和参考图像的亮度值按照每个像素相对应。利用生成部，通过根据分别与基准图像和参考图像关联的曝光值、疑似曝光值和转换参数，按照每个像素对基准图像的亮度值进行转换，生成可被视为以疑似曝光值拍摄的图像的疑似图像。疑似图像按照每个像素对基准图像的亮度值进行了转换，因此，该装置能够获得可被视为在与基准图像相同的时刻并以与基准图像和参考图像不同的曝光值拍摄的图像。此外，疑似图像根据基准图像来生成，而并非根据对多个图像的像素值进行相加而得到的值来生成，因此，不产生伴随相加的伪影。因此，该图像生成装置能够获得可被视为在与1张摄像图像相同的时刻以不同的曝光值拍摄的图像。
根据本公开的各种侧面和实施方式，能够获得可被视为在与1张摄像图像相同的时刻并且以不同的曝光值拍摄的图像。
附图说明
图1是示出具有实施方式的图像生成装置的终端的功能的一例的框图。
图2是示出具有实施方式的图像生成装置的终端的硬件结构的框图。
图3是示出实施方式的图像生成装置的疑似图像的生成过程的示意图。
图4是示出实施方式的图像生成装置的估计部中的转换参数估计的一例的图。
图5是示出实施方式的图像生成装置的估计部和生成部中的转换参数的一例的示意图。
图6是示出实施方式的图像生成装置的图像生成过程的流程图。
标号说明
1：图像生成装置；2：终端；3：基准图像；4：参考图像；5：疑似图像；10：取得部；20：估计部；30：生成部；40：合成部；100：CPU；101：ROM；102：RAM；103：输入设备；104：输出设备；105：補助記憶装置；110：照相机；120，121：记录装置；130：输入装置；140：显示控制部；150：显示部。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明各种实施方式。另外，在以下的说明和各附图中，对相同或对应要素标注相同的标号，对重复的说明不再重复。
[图像生成装置1的结构]
图1是示出具有实施方式的图像生成装置的终端的功能的一例的框图。图1所示的图像生成装置1具有取得部10、估计部20和生成部30，根据以不同的曝光值拍摄的多个图像，生成可被视为以指定的曝光值拍摄的图像。图像生成装置1例如搭载于终端2。终端2例如是移动电话、数字照相机、PDA(Personal Digital Assistant：个人数字助理)等资源存在限制的移动终端或计算机系统。
图2是示出具有实施方式的图像生成装置的终端的硬件结构的框图。如图2所示，终端2构成为包含以下部件的通常的计算机系统：CPU(Central Processing Unit：中央处理器)100、ROM(Read Only Memory：只读存储器)101和RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)102等主存储装置、照相机或键盘等输入设备103、显示器等输出设备104、硬盘等辅助存储装置105。
通过在CPU 101、ROM 101、RAM 102等硬件上读入规定的计算机软件，根据CPU100的控制使输入设备103和输出设备104动作，并且进行主存储装置或辅助存储装置105中的数据的读出和写入，由此实现图像生成装置1的各功能。终端2也可以具有通信模块等。
再次参照图1。终端2具有图像生成装置1、照相机110、记录装置120、121、输入装置130、显示控制部140和显示部150。照相机110是拍摄图像的设备。作为照相机110，例如可以使用CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；互补性金属氧化膜半导体)的像素传感器等。照相机110具有连续拍摄功能，从例如通过用户操作等所指定的时刻起以规定的间隔重复进行拍摄。即，照相机110具有不仅取得一张静态图像，还取得多张静态图像(连续的帧图像)的功能。照相机110具有逐张地变更曝光值来取得连续的帧图像的功能(包围曝光(Bracket)拍摄功能)。即，由照相机110连续拍摄的各图像成为曝光值分别不同的图像。
曝光值是利用等级化的数值来表示通过照相机110中设定的光圈值、快门速度和ISO感光度进行调整的曝光量的指标。曝光量是对照射到照相机110内的感光材料的光的量进行数值化而得到的，根据光的强度和曝光时间来确定。曝光值的单位为级。关于曝光值，例如，在曝光量的变化量为2的次数倍的情况下，曝光值的变化量能够用该次数来表示。
与图像相关联的曝光值是与图像唯一对应的曝光值，例如，是指拍摄的图像的数据文件中包含的、利用照相机110保存在基于Exif标准(Exchangeable image fileformat：可交换的图像文件格式)的规定的元数据内的曝光值。基于Exif标准的规定的元数据是一般在数字照相机中使用的1个特定的文件形式，例如，包括光圈值、快门速度和ISO感光度。另外，曝光值也可以通过用户操作，直接输入到所拍摄的图像的数据文件中。
照相机110例如具有在每次拍摄时向取得部10和记录装置120输出包含上述元数据的图像的功能。记录装置120例如是硬盘等记录介质。记录装置120记录包含上述元数据的图像。记录装置120也可以记录过去拍摄的图像。
输入装置130受理通过用户操作的曝光值的输入。输入装置130例如是触摸面板。输入装置130与取得部10连接，将通过用户操作设定的曝光值发送到取得部10。
图像生成装置1具有取得部10、估计部20和生成部30。取得部10取得以不同的曝光值拍摄的基准图像3和参考图像4、分别与它们相关联的曝光值X和曝光值Y、以及与曝光值X和曝光值Y不同的疑似曝光值Z。在取得部10中，基准图像3、参考图像4、曝光值X和曝光值Y与疑似曝光值Z的取得过程不同，因此，依次进行说明。
说明取得部10中的基准图像3、参考图像4、曝光值X和曝光值Y的取得过程。取得部10从照相机110取得基准图像3、参考图像4、曝光值X和曝光值Y。另外，取得部10也可以参考记录装置120，取得基准图像3、参考图像4、曝光值X和曝光值Y。
取得部10能够分别选择所取得的图像中的任意的图像作为基准图像3和参考图像4。取得部10也可以取得多个图像和疑似曝光值Z，取得多个图像中的、以与疑似曝光值Z的差分最小的曝光值拍摄的图像作为基准图像3，将多个图像中的、除了基准图像3以外的图像作为参考图像4。
基准图像3例如可以采用由取得部10取得的多个图像中的、有效像素最多的图像。这里，有效像素是没有曝光不足或曝光过度的像素。曝光不足是指如下状态：在拍摄明暗差显著的被摄体而得到的图像中，在摄像时曝光量过少的像素失去灰度信息而成为全黑色。曝光过度是指如下状态：在拍摄明暗差显著的被摄体而得到的图像中，曝光量过剩的像素失去灰度信息而成为全白色。灰度是指图像中的浓淡的变化程度。以像素的亮度值为基准，判定曝光不足或曝光过度。通过设有效像素最多的图像为基准图像3，取得部10能够在不失去灰度信息的情况下取得每个像素的准确的亮度值，因此，能够确保对估计部20或生成部30中的处理有效的许多像素数。
参考图像4例如从由取得部10取得的多个图像中的、除了基准图像3以外的剩余图像中选择。取得部10取得作为基准图像3和参考图像4的、至少2张图像。参考图像4也可以为多个图像。参考图像4例如可以采用由取得部10取得并除了基准图像3以外的剩余的图像中的、有效像素最多的图像。下面，设基准图像3和参考图像4为从照相机110取得的各一个摄像图像来进行说明。与基准图像3相关联的曝光值X和与参考图像4相关联的曝光值Y是相互不同的曝光值。
接着，说明取得部10中的疑似曝光值Z的取得过程。疑似曝光值Z为目标的曝光值。即，在假设利用照相机110拍摄了由生成部30生成的疑似图像5的情况下，疑似曝光值Z为被估计为与疑似图像5相关联的曝光值。疑似曝光值Z例如为经由输入装置130而通过用户操作设定的曝光值中的、与曝光值X和曝光值Y不同的曝光值。另外，取得部10也可以取得由CPU等图像生成装置1以外的装置自动地生成的、与曝光值X和曝光值Y不同的曝光值作为疑似曝光值Z。
估计部20从取得部10取得基准图像3、参考图像4、曝光值X、曝光值Y和疑似曝光值Z。图3是示出实施方式的图像生成装置进行的疑似图像的生成过程的示意图。虚线框示意性地示出估计部20执行的过程的扩展。如图3所示，估计部20估计转换参数P，该转换参数P对应于分别与基准图像3及参考图像4相关联的曝光值X和曝光值Y的差分，按照每个像素使基准图像3与参考图像4的亮度值相对应。转换参数P表示曝光值不同的基准图像3和参考图像4中的、对应的像素(位置)的亮度值的关系。
图4是示出实施方式的图像生成装置的估计部中的转换参数估计的一例的图。图4示出设横轴为基准图像的亮度值、纵轴为参考图像的亮度值的图表。横轴和纵轴能够取与归一化后的亮度值对应的下限0～上限1的值。估计部20例如估计转换参数P，因此，从基准图像3和参考图像4的相同像素(位置)中以亮度值为组进行采样，如图4所示，绘制其关系。估计部20通过对绘制的结果进行拟合(fitting)，估计转换参数P。例如，在设基准图像3的采样点i处的亮度值为Ki、从基准图像3的亮度值转换为参考图像4的亮度值的函数为f(Ki)、参考图像4的采样点i处的亮度值为Ui的情况下，也可以使用以下的式1所示的误差函数e，通过Gauss－Newton法进行拟合。
【式1】
e＝∑{(f(Ki)-Ui)2}…(1)
估计部20也可以在估计为运动被摄体的像素及其附近的像素中，由于运动被摄体对亮度值的变化带来影响，所以将估计为运动被摄体的像素及其附近的像素从估计转换参数P时的采样点排除。与其它许多像素相比，在估计为运动被摄体的像素及其附近的像素中，成为曝光值X与曝光值Y的差异显著变大的偏离值。偏离值的采样点大幅脱离通过基于其它许多像素的亮度值的拟合而获得的转换参数P。针对是否脱离的判定，也可以适当地以相对于转换参数P的规定误差为基准来判定。
在存在偏离值的采样点的情况下，也可以从采样点排除该像素，再次执行采样。关于是否再次执行采样，也可以以偏离值的采样点的个数相对于像素的全体的采样个数的规定比例为基准来判定。另外，也可以通过进行基于鲁棒估计的离群值(Outlier)去除，从拟合中去除偏离值的采样点。
对于被摄体的运动，例如也可以检测运动向量，根据基准图像3和参考图像4的各像素的被摄体的运动的似然度，确定是否排除。估计部20从采样点中排除曝光不足或曝光过度的点，因此，也可以不采用规定值以上的亮度值或规定值以下的亮度值作为采样点。估计部20例如也可以采用包含在10～245的范围内的亮度值作为采样点。
生成部30从取得部10取得基准图像3、参考图像4、曝光值X、曝光值Y和疑似曝光值Z。生成部30从估计部20取得转换参数P。如图3所示，生成部30根据与基准图像3和参考图像4分别相关联的曝光值X和曝光值Y、疑似曝光值Z和转换参数P，按照每个像素对基准图像3的亮度值进行转换，生成疑似图像5。疑似图像5是可被视为以与曝光值X和曝光值Y不同的曝光值即疑似曝光值Z拍摄的图像。图像生成装置1也可以利用取得部10取得多个疑似曝光值Z，利用生成部30生成多个疑似图像5。
生成部30估计按照每个像素对基准图像3的亮度值进行转换的转换参数Q。用于转换为疑似图像5的转换参数Q对应于与基准图像3相关联的曝光值X与疑似曝光值Z之间的差分。用于转换为疑似图像5的转换参数Q表示基准图像3和疑似图像5中的、对应的像素(位置)处的亮度值的关系。生成部30也可以将疑似图像5记录在记录装置121中。
生成部30也可以假设为第1转换参数与第2转换参数相同，来生成疑似图像5，该第1转换参数用于根据以第1曝光值拍摄的图像获得以使曝光值从第1曝光值增加或减少规定值后的第2曝光值拍摄的图像，该第2转换参数用于根据以第2曝光值拍摄的图像获得以使曝光值从第2曝光值增加或减少规定值后的第3曝光值拍摄的图像。即，该假设表示无论应用对象的图像的曝光值的级数如何，使任意图像增加或减少规定的曝光值的级数(规定值)的转换参数都相同。
这里，这里说明根据上述的假设而将某个任意的图像应用于估计部20的情形。图5是示出实施方式的图像生成装置的估计部和生成部中的转换参数的一例的示意图。如图5所示，第1图像、第2图像、第3图像、和第4图像是分别以第1曝光值、第2曝光值、第3曝光值和第4曝光值拍摄的图像。在第1曝光值与第2曝光值的差分、第2曝光值与第3曝光值的差分、以及第3曝光值与第4曝光值的差分为相同的规定值的情况下，根据上述的假设，从第1图像的第1亮度值y1转换为第2图像的第2亮度值y2的转换参数、从第2图像的第2亮度值y2转换为第3图像的第3亮度值y3的转换参数和从第3图像的第3亮度值y3转换为第4图像的第4亮度值y4的转换参数成为相同的转换参数P1(图5中的(a1，b1))。另外，转换参数P的下标表示曝光值的级数。
在估计部20中，从第1图像的第1亮度值y1转换为第2图像的第2亮度值y2的转换参数P1即(a1，b1)通过拟合，用以下的式2表示。
【式2】
Figure GDA0003021948890000071
第1曝光值与第2曝光值的差分、以及第2曝光值与第3曝光值的差分为相同的规定值，因此，根据上述的假设，从第1图像的第1亮度值y1转换为第3图像的第3亮度值y3的转换参数P2能够用以下的式3表示。
【式3】
Figure GDA0003021948890000081
第1曝光值与第2曝光值的差分、第2曝光值与第3曝光值的差分、以及第3曝光值与第4曝光值的差分为相同的规定值，因此，根据上述的假设，从第1图像的第1亮度值y1转换为第4图像的第4亮度值y4的转换参数P3能够用以下的式4表示。
【式4】
Figure GDA0003021948890000082
下面，归纳地来说，在设具有与第1曝光值的差分为规定值的m倍的第(m+1)曝光值的元数据的第(m+1)图像的第(m+1)亮度值为ym+1的情况下，根据上述的假设，从第1图像的第1亮度值y1转换为第(m+1)图像的第(m+1)亮度值ym+1的转换参数Pm能够用以下的式5表示。m为自然数。这里，在上述的假设中，设基准图像3为第1图像、曝光值X为第1曝光值、参考图像4为第(m+1)图像、曝光值Y为第(m+1)曝光值的情况下，转换参数P也能够通过以下的式5表示。
【式5】
Figure GDA0003021948890000083
接着，在生成部30中，在上述的假设中，设基准图像3为第1图像、曝光值X为第1曝光值、基准图像3的亮度值为y1。此外，设参考图像4为第(m+1)图像、曝光值Y为第(m+1)曝光值、参考图像4的亮度值为ym+1。并且，设疑似图像5为第(n+1)图像、疑似曝光值Z为第(n+1)曝光值、疑似图像5的亮度值为yn+1。这里，设曝光值X(第1曝光值)与曝光值Y(第(m+1)曝光值)的差分为规定值的m倍、曝光值X(第1曝光值)与疑似曝光值Z(第(n+1)曝光值)的差分为规定值的n倍。n为自然数。
生成部30按照每个像素对基准图像3的亮度值进行转换，生成疑似图像5。即，基准图像3是由取得部10取得的多个图像中的、生成疑似图像5的源图像。根据基准图像3、参考图像4、曝光值X和曝光值Y来估计的转换参数Pm用(am，bm)表示。由此，在生成部30根据基准图像3生成疑似图像5的情况下，用于转换为疑似图像5的转换参数Qn即(an，bn)能够使用转换参数Pm来用以下的式6表示。
【式6】
Figure GDA0003021948890000091
如上所述，在估计部20估计出曝光值X与曝光值Y的差分为规定值的情况下的转换参数P时，生成部30能够根据曝光值X、曝光值Y、疑似曝光值Z和转换参数P，如式6那样对于任意的疑似曝光值Z表示用于转换为疑似图像5的转换参数Q。
另外，转换参数P是被估计为对应于曝光值X(第1曝光值)和曝光值Y(第(m+1)曝光值)的差分并使亮度值按照每个像素相对应的参数，有可能包含有估计时的误差。用于转换为疑似图像5的转换参数Q是根据包含有估计时的误差的转换参数P而估计出的参数，有可能还包含导出时的误差。这里，图像间的曝光值的差分与每个像素的亮度值的变化量存在相关。用于转换为疑似图像5的转换参数Q与亮度值的变化量存在相关。因此，图像间的曝光值的差分与用于转换为疑似图像5的转换参数Q的误差存在相关。
在生成部30中应用用于转换为疑似图像5的转换参数Q的情况下，图像间的曝光值的差分越小，由用于转换为疑似图像5的转换参数Q的误差引起的影响越小。因此，取得部10也可以取得多个图像中的、具有与疑似曝光值Z的差分最小的曝光值X的元数据的基准图像3。生成部30通过按照每个像素对由取得部10取得的基准图像3的亮度值进行转换并生成疑似图像5，能够减小由于估计转换参数P时的误差和导出用于转换为疑似图像5的转换参数Q时的误差引起的对疑似图像5的生成精度的影响。
生成精度是指疑似图像5的每个像素的亮度值相对于在照相机110中将曝光值设定为疑似曝光值Z的情况下所拍摄的图像的类似程度。另外，在参考图像4为多个图像的情况并且曝光值X与疑似曝光值Z的差分、以及曝光值Y与疑似曝光值Z的差分为相同值的情况下，也可以选择基准图像3和参考图像4中的任意一个作为转换对象。
如图1所示，图像生成装置1可以具有合成部40。合成部40从取得部10取得基准图像3和参考图像4，从生成部30取得疑似图像5。合成部40根据基准图像3和参考图像4中的至少任意一方的图像和疑似图像5，进行HDR合成。合成部40通过与现有的HDR合成方法相同的方法进行HDR合成。合成部40输出合成图像作为进行HDR合成之后的图像。合成部40也可以将合成图像记录在记录装置121中。疑似图像5也可以是多个图像。合成部40也可以将基准图像3和参考图像4中的、由生成部30转换为疑似图像5的源图像即基准图像3与1个以上的疑似图像5进行合成。
在终端2中，从图像生成装置1输出的信息被发送到记录装置121、显示控制部140和显示部150。记录装置121例如是硬盘等记录介质。记录装置121记录曝光值X、曝光值Y、疑似曝光值Z、疑似图像5、合成图像、转换参数P或用于转换为疑似图像5的转换参数Q等在图像生成装置1内使用的数据。记录装置120、121也可以是相同的记录介质。
显示控制部140与图像生成装置1内的取得部10、估计部20、生成部30或合成部40、以及图像生成装置1外的显示部150连接。显示控制部140对显示部150中的显示进行控制。显示控制部140进行控制，以使曝光值X、曝光值Y、疑似曝光值Z、疑似图像5或合成图像显示在显示部150上。显示控制部140也可以使基准图像3、参考图像4、转换参数P或用于转换为疑似图像5的转换参数Q显示在显示部150上。
显示部150与显示控制部140连接，显示由显示控制部140控制的内容。显示部150显示基准图像3、参考图像4、曝光值X、曝光值Y、疑似曝光值Z、转换参数P、用于转换为疑似图像5的转换参数Q、疑似图像5或合成图像。显示部150例如是显示器。
[图像生成过程]
接着，说明图像生成装置1的动作。图6是示出实施方式的图像生成装置的图像生成过程的流程图。图6所示的图像生成过程例如在终端2中，通过用户操作选择HDR合成模式，照相机110连续拍摄了多个图像的情况下开始。
首先，在图像信息取得处理(S1：取得步骤)中，取得部10从照相机110或记录装置120取得以不同的曝光值拍摄的基准图像3和参考图像4、曝光值X、曝光值Y和疑似曝光值Z。在通过用户操作设定疑似曝光值Z的情况下，取得部10取得经由输入装置130而设定的疑似曝光值Z。取得部10也可以取得多个图像中的、以与疑似曝光值Z的差分最小的曝光值拍摄的图像作为基准图像3。也可以取得由取得部10取得的多个图像中的、除了基准图像3以外的图像作为参考图像4。
在至少疑似曝光值Z与曝光值X或曝光值Y一致的情况下，取得部10向显示控制部140发送曝光值X、曝光值Y和疑似曝光值Z。显示控制部140将曝光值X、曝光值Y和疑似曝光值Z显示在显示部150上。在疑似曝光值Z与曝光值X或曝光值Y一致的情况下，用户根据由显示部150显示的信息，向输入装置130再次输入值以使疑似曝光值Z成为与曝光值X及曝光值Y不同的值。另外，取得部10也可以取得自动地生成而与曝光值X和曝光值Y不同的曝光值作为疑似曝光值Z。取得部10也可以取得多个疑似曝光值Z。
接着，在估计处理(S2：估计步骤)中，估计部20估计转换参数P，该转换参数P对应于分别与基准图像3及参考图像4相关联的曝光值X及曝光值Y的差分，按照每个像素对应于基准图像3及参考图像4的亮度值。估计部20例如从基准图像3和参考图像4的相同的像素(位置)中以亮度值为组采样多个组，绘制其关系。这里，也可以以排除表示偏离值的像素的方式选择要采样的像素。估计部20通过对绘制的结果进行拟合，估计转换参数P。
接着，在图像转换处理(S3：生成步骤)中，生成部30根据与基准图像3和参考图像4分别相关联的曝光值X和曝光值Y、转换参数P以及疑似曝光值Z，按照每个像素对基准图像3的亮度值进行转换，生成疑似图像5。生成部30无论应用对象的图像的曝光值的级数如何，都将使任意的图像增加或减少规定的曝光值的级数(规定值)的转换参数假设为相同，使用基准图像3、参考图像4、曝光值X、曝光值Y、疑似曝光值Z和转换参数P来估计用于转换为疑似图像5的转换参数Q。在该假设中，用于转换为疑似图像5的转换参数Q能够使用转换参数P来表示。
生成部30通过将式6所示的用于转换为疑似图像5的转换参数Q按照每个像素应用于基准图像3的亮度值，来生成疑似图像5。生成部30也可以生成与多个疑似曝光值Z对应的多个疑似图像5。一旦获得了疑似图像5，就结束图像转换处理(S3)。作为图像生成过程，也可以接着进入HDR合成处理(S4)。
在HDR合成处理(S4)中，合成部40根据基准图像3、参考图像4和疑似图像5进行HDR合成，生成合成图像。HDR合成处理(S4)中的HDR合成通过公知的方法进行。合成部40根据基准图像3和参考图像4中的至少任意一方的图像和疑似图像5，进行HDR合成，输出合成图像。该情况下，疑似图像5也可以是多个图像。合成部40也可以将基准图像3和参考图像4中的、由生成部30转换为疑似图像5的源图像即基准图像3与1个以上的疑似图像5进行合成。
[图像生成程序]
说明用于作为图像生成装置1发挥功能的图像生成程序。图像生成程序具有主模块、取得模块、估计模块和生成模块。图像生成程序也可以具有合成模块。主模块是统一地控制装置的部分。通过执行取得模块、估计模块、生成模块和合成模块来实现的功能与上述的图像生成装置1的取得部10、估计部20、生成部30和合成部40的功能分别相同。
[实施方式的总结]
在本实施方式的图像生成装置1、图像生成方法或图像生成程序中，能够获得可被视为在与1张摄像图像相同的时刻并且以不同的曝光值拍摄的图像。此外，图像生成装置1通过在取得部10中取得多个疑似曝光值Z，能够在生成部30中生成多个疑似图像5。这样，合成部40通过将基准图像3和参考图像4中的、由生成部30转换为疑似图像5的源图像即基准图像3与疑似图像5进行合成，能够获得基于多个不同的曝光值的图像且能够以原来的姿势描述运动被摄体的合成图像。
此外，在无论应用对象的图像的曝光值的级数如何，都将使任意的图像增加或减少规定的曝光值的级数(规定值)的转换参数设为相同的假设中，能够根据基准图像3和参考图像4各自的曝光值X与曝光值Y的差分的级数、以及曝光值X和曝光值Y中的任意一方与疑似曝光值Z的差分的级数，使用转换参数P来归纳地估计用于转换为疑似图像5的转换参数Q。生成部30能够使用用于转换为疑似图像5的转换参数Q，根据基准图像3而生成疑似图像5。由此，能够对于任意的疑似曝光值Z估计用于转换为疑似图像5的转换参数Q。因此，能够在不固定为照相机110中的包围曝光拍摄功能的摄像时间的情况下，灵活地设定获得疑似图像5所需的疑似曝光值Z。
此外，取得部10取得多个图像和疑似曝光值Z，取得多个图像中的、以与疑似曝光值Z的差分最小的曝光值拍摄的图像作为基准图像3，设多个图像中的、除了基准图像3以外的图像为参考图像4。由此，按照每个像素对与疑似曝光值Z的差分最小的基准图像3的亮度值进行转换，生成疑似图像5，由此能够减小由于估计转换参数P时的误差和导出用于转换为疑似图像5的转换参数Q时的误差引起的对疑似图像5的生成精度的影响。由此，能够高精度地生成曝光值分别与基准图像3和参考图像4不同的疑似图像5。
以上，虽然对本公开的实施方式进行了说明，但本公开不限定于上述实施方式。例如，图像生成装置1也可以具有终端2中的照相机110、记录装置120、121、输入装置130、显示控制部140或显示部150。取得部10中的疑似曝光值Z的取得只要在图像转换处理(S3)之前即可，也可以不在图像信息取得处理(S1)内进行。
此外，在取得部10中取得的基准图像3不限定于多个图像中的、以与疑似曝光值Z的差分最小的曝光值拍摄的图像。例如，取得部10也可以设多个图像中的、以与疑似曝光值Z的差分为规定阈值以下的曝光值拍摄的图像为基准图像3。在存在多个以与疑似曝光值Z的差分为规定阈值以下的曝光值拍摄的图像的情况下，也可以设从该多个图像中任意选择的图像为基准图像3，还可以设该多个图像中的、有效像素最多的图像为基准图像3。
此外，根据式6也能够导出曝光值不为整数的值。例如，在n为m以下的自然数、第(m+1)曝光值为曝光值k(k为自然数)的情况下，第(n+1)曝光值可以表示为k·n/m。
此外，由估计部20和生成部30导出的转换参数P或用于转换为疑似图像5的转换参数Q也可以不用式2至式6中的函数附带的参数表示。转换参数P例如也可以是通过机械学习根据针对与基准图像3和参考图像4对应的像素(位置)的亮度值进行学习后的结果而获得的参数。用于转换为疑似图像5的转换参数Q也可以使用通过机械学习而获得的转换参数P来表示。用于转换为疑似图像5的转换参数Q也可以通过针对由取得部10获得的多个图像和与该多个图像分别关联的曝光值进行机械学习，导出对应的参数。图像生成方法也可以具有进行与HDR合成处理(S4)相同的处理的合成步骤。
此外，本公开包含以下所记载的图像生成装置、图像生成方法和图像生成程序。
在一个实施方式中，图像生成装置还具有合成部，该合成部根据基准图像和参考图像中的至少任意一方的图像和疑似图像，进行HDR合成。该情况下，在基准图像、参考图像和疑似图像中，各自关联的曝光值不同。疑似图像可被视为在与基准图像相同的时刻拍摄的图像。因此，能够利用合成部获得基于多个不同的曝光值的图像的、HDR合成图像。此外，合成部通过对由生成部转换为疑似图像的源图像即基准图像与1个以上的疑似图像进行合成，能够获得基于多个不同的曝光值的图像的HDR合成图像，其能够以原来的姿势描述运动被摄体。
在一个实施方式中，在图像生成装置中，假设为第1转换参数与第2转换参数相同，来生成疑似图像5，该第1转换参数用于根据以第1曝光值拍摄的图像获得以使曝光值从第1曝光值增加或减少规定值后的第2曝光值拍摄的图像，该第2转换参数用于根据以第2曝光值拍摄的图像获得以使曝光值从第2曝光值增加或减少规定值的第3曝光值拍摄的图像。在无论应用对象的图像的曝光值的级数如何、使任意的图像增加或减少规定的曝光值的级数(规定值)的转换参数都相同的假设中，能够根据与基准图像及参考图像各自的曝光值的差分的级数、以及基准图像的曝光值与疑似曝光值的差分的级数，使用转换参数来归纳地估计用于转换为疑似图像的转换参数。生成部能够使用用于转换为疑似图像的转换参数，根据基准图像生成疑似图像。由此，能够对于任意的疑似曝光值估计用于转换为疑似图像的转换参数。因此，能够在不固定为照相机中的包围曝光拍摄功能的摄像时间的情况下，灵活地设定获得疑似图像所需的疑似曝光值。
在一个实施方式中，在图像生成装置中，也可以是，取得部取得多个图像和疑似曝光值，取得多个图像中的、以与疑似曝光值的差分最小的曝光值拍摄的图像作为基准图像，设多个图像中的、除了基准图像以外的图像为参考图像，生成部按照每个像素对基准图像的亮度值进行转换，生成疑似图像。转换参数是被估计为对应于与基准图像相关联的曝光值和与参考图像相关联的曝光值的差分并使亮度值按照每个像素相对应的参数，有可能包含估计时的误差。用于转换为疑似图像的转换参数是根据八号估计时的误差的转换参数而估计出的参数，有可能还包含导出时的误差。这里，图像间的曝光值的差分与每个像素的亮度值的变化量存在相关。用于转换为疑似图像5的转换参数Q与亮度值的变化量存在相关。因此，图像间的曝光值的差分与用于转换为疑似图像5的转换参数Q的误差之间存在相关。因此，在生成部中，在应用用于转换为疑似图像的转换参数的情况下，图像间的曝光值的差分越小，由用于转换为疑似图像的转换参数的误差引起的影响越小。在生成部中，通过根据具有与疑似曝光值的差分最小的曝光值的元数据的基准图像而生成疑似图像，能够减少由于估计转换参数时的误差和导出用于转换为疑似图像的转换参数时的误差引起的对疑似图像的生成精度的影响。由此，能够高精度地生成曝光值与基准图像及参考图像不同的疑似图像。
本公开的另一侧面是一种图像生成方法，该图像生成方法具有以下步骤：取得步骤，取得以不同的曝光值拍摄的基准图像及参考图像、分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值、以及与分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值不同的疑似曝光值；估计步骤，估计转换参数，该转换参数对应于分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值的差分，使基准图像和参考图像的亮度值按照每个像素相对应；以及生成步骤，通过根据分别与基准图像及参考图像相关联的曝光值、疑似曝光值和转换参数，按照每个像素对基准图像的亮度值进行转换，生成可被视为以疑似曝光值拍摄的图像的疑似图像。该图像生成方法发挥与上述的图像生成装置相同的效果。
本公开的另一侧面是一种用于使计算机作为上述的图像生成装置发挥功能的图像生成程序。该图像生成程序发挥与上述的图像生成装置相同的效果。

Claims (6)

1.一种图像生成装置，其具有：
取得部，其取得以不同的曝光值拍摄的基准图像及参考图像、分别与所述基准图像及参考图像相关联的所述曝光值、以及与分别与所述基准图像及参考图像相关联的所述曝光值不同的疑似曝光值；
估计部，其估计转换参数，该转换参数对应于分别与所述基准图像及所述参考图像相关联的所述曝光值的差分，使所述基准图像和所述参考图像的亮度值按照每个像素相对应；
生成部，其通过根据分别与所述基准图像及所述参考图像相关联的所述曝光值、所述疑似曝光值以及所述转换参数，估计疑似转换参数，所述疑似转换参数对应于与所述基准图像相关联的所述曝光值与所述疑似曝光值之间的差分，并根据所述疑似转换参数，按照每个像素对所述基准图像和所述参考图像中的所述基准图像的所述亮度值进行转换，生成可被视为以所述疑似曝光值拍摄的图像的疑似图像。
2.根据权利要求1所述的图像生成装置，其中，
所述图像生成装置还具有合成部，该合成部根据所述基准图像和所述参考图像中的至少任意一方的图像、和所述疑似图像，进行HDR合成。
3.根据权利要求1或2所述的图像生成装置，其中，
所述生成部假设为第1转换参数与第2转换参数相同，来生成所述疑似图像，该第1转换参数用于根据以第1曝光值拍摄的图像获得以第2曝光值拍摄的图像，所述第2曝光值是使所述曝光值从所述第1曝光值增加或减少规定值后的曝光值，该第2转换参数用于根据以第2曝光值拍摄的图像获得以第3曝光值拍摄的图像，所述第3曝光值是使所述曝光值从所述第2曝光值增加或减少所述规定值后的曝光值。
4.根据权利要求1或2所述的图像生成装置，其中，
所述取得部取得多个图像和所述疑似曝光值，取得所述多个图像中的、以与所述疑似曝光值的差分最小的所述曝光值拍摄的图像作为所述基准图像，设所述多个图像中的、除了所述基准图像以外的图像为所述参考图像，
所述生成部按照每个像素对所述基准图像和所述参考图像中的所述基准图像的所述亮度值进行转换，生成所述疑似图像。
5.一种图像生成方法，其具有以下步骤：
取得步骤，取得以不同的曝光值拍摄的基准图像及参考图像、分别与所述基准图像及参考图像相关联的所述曝光值、以及与分别与所述基准图像及参考图像相关联的所述曝光值不同的疑似曝光值；
估计步骤，估计转换参数，该转换参数对应于分别与所述基准图像及所述参考图像相关联的所述曝光值的差分，使所述基准图像和所述参考图像的亮度值按照每个像素相对应；
生成步骤，通过根据分别与所述基准图像及所述参考图像相关联的所述曝光值、所述疑似曝光值以及所述转换参数，估计疑似转换参数，所述疑似转换参数对应于与所述基准图像相关联的所述曝光值与所述疑似曝光值之间的差分，并根据所述疑似转换参数，按照每个像素对所述基准图像和所述参考图像中的所述基准图像的所述亮度值进行转换，生成可被视为以所述疑似曝光值拍摄的图像的疑似图像。
6.一种计算机可读的记录介质，其存储有图像生成程序，所述图像生成程序用于使计算机作为权利要求1～4中的任意一项所述的图像生成装置发挥功能。
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