CN114979505A - 一种旋转拍摄全景的方法及装置 - Google Patents

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高翔
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Abstract

本发明提供了一种旋转拍摄全景的方法，包括如下步骤：步骤一、将镜头模组与旋转设备连接，设定旋转设备的旋转角度和旋转次数；步骤二、通过镜头模组中的亮度检测模块对旋转设备静止时的场景进行检测，所检测的信息包括快门参数和模拟增益参数，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；步骤三、根据步骤二中不同亮度的场景亮度类型配备相应的N组包围曝光参数，所述N≥3；本发明解决了在逆光、高光场景中采集图像时无法获取更多的暗部、亮部细节，全景图像亮度不均匀等问题。

Description

一种旋转拍摄全景的方法及装置
技术领域
本发明涉及摄像技术领域，具体涉及一种旋转拍摄全景的方法及装置。
背景技术
随着电子设备智能化程度的提高，电子设备的拍摄功能越来越强大。例如，当用户想要触发电子设备拍摄全景图像时，首先点击全景拍摄按钮，然后用户旋转电子设备进行全景拍摄；在用户旋转电子设备过程中，设备采集多帧图像；最后，电子设备将多帧图像拼接为全景图像。可见全景图像是由多张拍摄角度不同但相邻角度之间视场角有重叠的图像拼接融合而成。基于全景图像可360度记录空间的特性，全景图像可以用于房产、汽车、博物馆、景区等的展示，同时配合VR眼镜的使用可带来身临其境的体验。
由于全景图像的应用场景多种多样且光照环境复杂不一，特别是在室内光亮程度不一的场景中。若设备通过每个角度独立进行测光、曝光来采集图像，则由于光照环境不一致从而导致相邻图像的亮度会明暗不一，在逆光、高光比的场景这种明暗不一的程度会更加明显，这导致最终拼接得到的全景图像中不同区域的图像有亮有暗，破坏全景图像的整体性和用户的视觉体验。
现有技术通过统一不同角度下拍摄的曝光参数，解决明暗不一致问题；但如果固定的曝光参数是依据暗光环境给出，虽然能让暗光环境拍摄较亮，却会导致其他角度下较亮的区域过曝；同理，如果曝光参数依据亮光环境给出，则较亮区域正常曝光，但暗光区域必然会偏暗。虽然现有技术通过HDR技术来缓解上述问题，但仍存在如下缺陷：
1、现有技术拍摄全景时，采用固定曝光参数，设备在每个角度采集图像时无法记录更多的暗部与亮部区域的细节；且采用固定曝光参数无法适应复杂的光亮环境，适应性差。
2、现有技术拍摄全景时，在自动测光的结果上做固定组合的曝光补偿，从而导致在逆光、强光环境下拍摄时，相邻角度的照片通过多曝光融合技术得到的照片仍然存在较大的亮度差异，从而导致全景图像中不同区域有亮有暗。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种旋转拍摄全景的方法及装置，解决了在逆光、高光场景中采集图像时无法获取更多的暗部、亮部细节，全景图像亮度不均匀等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋转拍摄全景的方法，包括如下步骤：
步骤一、将镜头模组与旋转设备连接，设定旋转设备的旋转角度和旋转次数；
步骤二、通过镜头模组中的亮度检测模块对旋转设备静止时的场景进行检测，所检测的信息包括快门参数和模拟增益参数，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；
步骤三、根据步骤二中不同亮度的场景亮度类型配备相应的N组包围曝光参数，所述N≥3；
步骤四、将步骤三中的N组包围曝光参数上传至镜头模组进行拍摄，获取N张照片；
步骤五、采用多曝光融合技术将步骤四中获取的N张照片进行照片融合，获取一张单角度照片；
步骤六、重复步骤二至步骤五，获取数量与所述旋转次数相同的多张单角度照片；
步骤七、将步骤六中的多张单角度照片进行曝光补偿优化，随后将优化后的多张角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。
优选的，所述N组包围曝光参数为3组，分别为正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数，同时步骤三中除所述N组包围曝光参数外还增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度。
优选的，所述N组包围曝光参数为5组，分别为正常曝光参数、最短曝光参数、次短曝光参数、最长曝光参数、次长曝光参数，同时步骤三中除所述N组包围曝光参数外还增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度。
优选的，所述正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数均采用曝光补偿的方式，所述曝光补偿档上下限为±3个EV。
优选的，所述步骤一中根据全景图像的尺寸和镜头模组的视场角设定旋转设备的旋转角度和旋转次数。
一种旋转拍摄全景的装置，包括：
旋转设备模块，该旋转设备模块与镜头模组模块连接，用于带动镜头模组旋转；
所述镜头模组模块包括亮度检测模块，该亮度检测模块用于对每次旋转设备静止时的场景进行检测，所检测的信息包括快门参数和模拟增益参数，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；
参数确定模块，用于根据场景亮度类型配备相应的N组包围曝光参数，所述N≥3；
图像拍摄模块，用于在接收到N组包围曝光参数后对相应照片进行拍摄；
图像合成模块，用于对图像拍摄模块拍摄的N张照片进行融合，获取一张单角度照片；
全景拼接模块，用于对多张单角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。
本发明的有益效果为：
1、根据场景亮度类型分类配备相应的包围曝光参数，能够使相邻角度拍摄的照片拥有更多的重叠区域，便于记录更多的暗部或亮部区域的细节，提高全景图像的亮度均衡性。
2、根据对环境的亮度检测结果重新制定包围曝光策略，其中正常曝光、短曝光、长曝光参数以及曝光目标值参数均需重新计算，让相邻角度拍摄覆盖到的亮度范围拥有更多的重叠区域，从而改善逆光、高光比场景出现的亮度差异问题，有效提高全景图像的亮度一致性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术采用包围曝光技术拍摄后相邻角度覆盖的亮度范围图；
图2是本实施例1中通过实施例1中的包围曝光参数拍摄后相邻角度覆盖的亮度范围图；
图3是本实施例1中旋转拍摄全景的拍摄方法流程图；
图4是本实施例3中旋转拍摄全景装置示意图；
图5是本实施例2中通过实施例2中的包围曝光参数拍摄后相邻角度覆盖的亮度范围图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
参见图2-3所示，一种旋转拍摄全景的方法，包括如下步骤：
步骤一、将镜头模组与旋转设备连接，设定旋转设备的旋转角度和旋转次数；本实施例镜头模组与旋转设备通过全景图像的尺寸和镜头模组的视场角设定旋转设备的旋转角度和旋转次数；
步骤二、通过镜头模组中的亮度检测模块对旋转设备静止时的场景进行检测，所检测的信息包括快门参数和模拟增益参数，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；其中，快门参数数值越小表示场景越亮，数值越大表示场景越暗；模拟增益参数数值越小表示场景越亮，模拟增益参数用于在快门参数的单个变化步长内对亮度控制进行微调；
步骤三、根据步骤二中不同亮度的场景亮度类型配备相应的N组包围曝光参数，所述N≥3；其中，亮度适中或偏暗的场景，曝光目标参数与包围曝光参数均为系统缺省值；亮度偏高的场景需要根据亮度测量值做分级处理(处理目的是使用多曝光融合后，类似窗户的窗框、窗户附近的墙面能获取更多的图像细节)，场景的亮度越高，包围曝光参数需要提高的幅度越大；
步骤四、将步骤三中的N组包围曝光参数上传至镜头模组进行拍摄，获取N张照片；
步骤五、采用多曝光融合技术将步骤四中获取的N张照片进行照片融合，获取一张单角度照片；
步骤六、重复步骤二至步骤五，获取数量与所述旋转次数相同的多张单角度照片；
步骤七、将步骤六中的多张单角度照片进行曝光补偿优化，随后将优化后的多张角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。对多张单角度照片进行曝光补偿优化，进一步均衡相邻照片间的亮度差异，即对较亮的照片降低些亮度，对较暗的照片提高些亮度。随后将曝光补偿优化后的多张角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。
进一步的，本实施例中所述N组包围曝光参数为3组，分别为正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数，另外除所述N组包围曝光参数外还增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度。本实施例曝光目标值参数需要配合曝光补偿的参数进行综合调整，先调整曝光目标值，让基础曝光效果达到一定的预期，然后在此基础上做曝光补偿的参数设定。
进一步的，所述正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数均采用曝光补偿的方式，所述曝光补偿上下限为±3个EV。
进一步的，所述镜头模组与旋转设备通过全景图像的尺寸和镜头模组的视场角设定旋转设备的旋转角度和旋转次数参数。
本实施例中，所述场景亮度类型包括非常亮、比较亮、亮度适中、暗；其中，场景亮度类型根据亮度差异划分。
具体实施时，参见图3所示，将镜头模组与旋转设备连接，通过全景图像的尺寸和镜头模组的视场角设定旋转设备的旋转角度和旋转次数参数(若镜头模组的镜头水平视场角为80度，则旋转6次，每次旋转60度；如果水平视场角为120度，则旋转4次，每次90度。旋转次数不能太多，会影响拍摄效率。)；
通过镜头模组中的亮度检测模块对每次旋转设备静止时的场景进行检测，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；
本实施例中的场景亮度类型分为非常亮、比较亮、亮度适中、暗四种场景，随后根据场景亮度类型配备相应的3组包围曝光参数；具体场景亮度分类表及对应的曝光参数参见下表1：
Figure BDA0003665691290000051
Figure BDA0003665691290000061
表1.环境亮度分类表及对应的曝光参数表
“非常亮”场景多见于室内窗户边、阳台过门点、封闭阳台、露天阳台
“比较亮”场景多见于室内窗户边
“亮度适中”场景多见于白天室内、夜晚室内开灯
“暗”场景多见于光线差的室内、暗房、地库、夜晚露天阳台
曝光参数“133-(+0.3/-3.0/+1.0)”表示曝光目标值133、正常曝光+0.3、短曝光-3.0、长曝光+1.0。
Shutter含义为快门参数，Again含义为模拟增益参数。
上述3组包围曝光参数分别为正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数，为了扩大包围曝光覆盖范围，在这三组包围曝光参数之外，增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度(三个曝光参数均采用曝光补偿的方式进行设置，即在基础曝光上加减补偿档。曝光补偿上下限为±3个EV)；对于普通拍摄，曝光补偿的作用是对测光后的画面亮度进行增加光线或者减少光线，本实施例使用短曝光参数拍摄得到的照片亮度会低于正常曝光参数拍摄的照片亮度，目的是保留过亮区域的细节；使用长曝光参数拍摄得到的照片亮度会高于正常曝光参数拍摄的照片亮度，目的是保留过暗区域的细节；通过曝光目标参数来影响基础曝光参数以达到更亮或者更暗的拍摄效果，进而影响整个包围曝光亮度；
本实施例所采用的包围曝光参数设置与现有拍摄使用的包围曝光参数设置不同：体现在高亮场景的应用中，本实施例给出的正常曝光对应的曝光时长会大于现有拍摄技术的正常曝光对应的曝光时长，从而能捕获更多的暗部细节，拉进相邻角度图像的亮度差异。在高光比或逆光场景拍摄时，这个特点尤为明显；同时，本实施例为了扩大包围曝光覆盖的亮度范围，在三个包围曝光参数之外增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度。通过曝光目标值参数来影响基础曝光的拍摄亮度，进一步影响整个包围曝光的亮度。
本实施中正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数均采用曝光补充的方式，即在正常曝光参数的基础上加减曝光补偿档，曝光补偿上下限为±3个EV；对测光后的画面亮度进行增加光线或者减少光线。
参见图1所示，通过现有拍摄设备自动包围曝光所拍摄的图像，显示了两个角度分别采用包围曝光技术拍摄后覆盖的亮度范围，可以发现两个范围间的重叠区域较少。这里的曝光参数基于自动测光方式给出，且曝光补偿大小固定，该情况多出现在角度1是面对室内正常亮度拍摄，而角度2是逆光拍摄。
参见图2所示，显示基于本实施例给出的曝光参数，相邻角度会有更多的重叠区，从而减少相邻图片间的亮度差异，提高全景图像亮度一致性；体现在应用中，面对较亮场景拍摄时需要通过延长曝光时间来提亮正常曝光的拍摄亮度，再通过短曝光拍摄来补充细节，能有效增加相邻角度间的亮度重叠区。最后为了达到不同角度间照片合成效果的光滑过渡，需要针对不同环境亮度设置不同的曝光参数。表1中给出了不同环境亮度对应的曝光参数。此外，本实施例采用三组包围曝光参数，实际可拓展到四到五组。
将选取的3组包围曝光参数发送至镜头模组后，镜头模组根据3组包围曝光参数一次拍摄，获取3张照片，分别对应正常曝光、短曝光和长曝光，采用多曝光融合技术将获取的3张照片进行照片融合，获取一张单角度照片；随后重复步骤二至步骤五，获取多张(与旋转次数相同)不同角度的单角度照片，将多张不同角度的单角度照片进行曝光补偿优化，随后将优化后的多张角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。进一步均衡相邻照片间的亮度差异，即对较亮的照片降低些亮度，对较暗的照片提高些亮度。随后将曝光补偿优化后的多张角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。
本实施例通过设定的包围曝光参数进行拍摄，能够使相邻角度照片有更多的重叠区域，能够捕获更多的细节，随后对融合的照片进行补充，获取亮度均匀的全景图像，提高全景图像亮度一致性。为获得亮度均匀、一致性高的全景图像奠定了基础。
总之，本实施例针对所有场景，根据对环境的亮度检测结果重新制定包围曝光策略，其中正常曝光、短曝光、长曝光参数、曝光目标参数均需重新计算，让相邻角度拍摄覆盖到的亮度范围拥有更多的重叠区域，从而改善逆光、高光比场景出现的亮度差异问题，有效提高全景图像的亮度一致性。
实施例2
参见图3所示，流程步骤类似实施例1，区别于实施例1采用的三组包围曝光参数，实施例2采用五组包围曝光参数，分别为正常曝光参数、最短曝光参数、次短曝光参数、最长曝光参数、次长曝光参数。增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度，该参数作用与实施例1相同。
进一步的，所述正常曝光、(最/次)短曝光参数和(最/次)长曝光参数均采用曝光补偿的方式，所述曝光补偿上下限为±3个EV。
本实施例中的场景亮度类型分为非常亮、比较亮、亮度适中、暗四种场景，随后根据场景亮度类型配备相应的五组包围曝光参数；具体场景亮度分类表及对应的曝光参数参见下表2：
Figure BDA0003665691290000081
Figure BDA0003665691290000091
表2.环境亮度分类表及对应的曝光参数表(五组曝光参数)
“非常亮”场景多见于室内窗户边、阳台过门点、封闭阳台、露天阳台
“比较亮”场景多见于室内窗户边
“亮度适中”场景多见于白天室内、夜晚室内开灯
“暗”场景多见于光线差的室内、暗房、地库、夜晚露天阳台
曝光参数“133-(+0.3/-3.0/-1.3/+2.3/+1.0)”表示曝光目标值133、正常曝光+0.3、短曝光-3.0、次短曝光-1.3、长曝光+2.3、次长曝光+1.0。
图5显示基于本实施例给出的五组曝光参数的亮度覆盖范围。与图2对比可看出五组曝光参数在相邻角度的重叠区比三组曝光参数更多，原因在于五组曝光参数可以把最长曝光和最短曝光增加到更大的范围(参考表2)；此外通过插入次长曝光和次短曝光两张照片可以有效改善因为曝光差异大引起的融合效果不自然的问题。因此五组曝光参数对改善逆光、高光比场景出现的亮度差异问题更加有效，能进一步提高全景图像的亮度一致性。
实施例3
参见图4所示，一种旋转拍摄全景的装置，包括：
旋转设备模块，该旋转设备模块与镜头模组模块连接，用于带动镜头模组旋转；
所述镜头模组模块包括亮度检测模块，该亮度检测模块用于对每次旋转设备静止时的场景进行检测，所检测的信息包括快门参数和模拟增益参数，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；
参数确定模块，用于根据场景亮度类型配备相应的N组包围曝光参数，所述N≥3；
图像拍摄模块，用于在接收到N组包围曝光参数后对相应照片进行拍摄；
图像合成模块，用于对图像拍摄模块拍摄的N张照片进行融合，获取一张单角度照片；
全景拼接模块，用于对多张单角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋转拍摄全景的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将镜头模组与旋转设备连接，设定旋转设备的旋转角度和旋转次数；
步骤二、通过镜头模组中的亮度检测模块对旋转设备静止时的场景进行检测，所检测的信息包括快门参数和模拟增益参数，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；
步骤三、根据步骤二中不同亮度的场景亮度类型配备相应的N组包围曝光参数，所述N≥3；
步骤四、将步骤三中的N组包围曝光参数上传至镜头模组进行拍摄，获取N张照片；
步骤五、采用多曝光融合技术将步骤四中获取的N张照片进行照片融合，获取一张单角度照片；
步骤六、重复步骤二至步骤五，获取数量与所述旋转次数相同的多张单角度照片；
步骤七、将步骤六中的多张单角度照片进行曝光补偿优化，随后将优化后的多张角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。
2.根据权利要求1所述的一种旋转拍摄全景的方法，其特征在于：所述N组包围曝光参数为3组，分别为正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数，同时步骤三中除所述N组包围曝光参数外还增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度。
3.根据权利要求1所述的一种旋转拍摄全景的方法，其特征在于：所述N组包围曝光参数为5组，分别为正常曝光参数、最短曝光参数、次短曝光参数、最长曝光参数、次长曝光参数，同时步骤三中除所述N组包围曝光参数外还增加一个曝光目标值参数用于控制整体亮度。
4.根据权利要求2所述的一种旋转拍摄全景的方法，其特征在于：所述正常曝光参数、短曝光参数和长曝光参数均采用曝光补偿的方式，所述曝光补偿上下限为±3个EV。
5.根据权利要求1所述的一种旋转拍摄全景的方法，其特征在于：所述步骤一中根据全景图像的尺寸和镜头模组的视场角设定旋转设备的旋转角度和旋转次数。
6.一种旋转拍摄全景的装置，其特征在于：包括：
旋转设备模块，该旋转设备模块与镜头模组模块连接，用于带动镜头模组旋转；
所述镜头模组模块包括亮度检测模块，该亮度检测模块用于对旋转设备静止时的场景进行检测，所检测的信息包括快门参数和模拟增益参数，通过快门参数和模拟增益参数确定场景亮度类型；
参数确定模块，用于根据场景亮度类型配备相应的N组包围曝光参数，所述N≥3；
图像拍摄模块，用于在接收到N组包围曝光参数后对相应照片进行拍摄；
图像合成模块，用于对图像拍摄模块拍摄的N张照片进行融合，获取一张单角度照片；
全景拼接模块，用于对多张单角度照片进行缝合拼接，获取全景照片。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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