CN116567432A - 拍摄方法和电子设备 - Google Patents

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CN116567432A
CN116567432A CN202310594813.7A CN202310594813A CN116567432A CN 116567432 A CN116567432 A CN 116567432A CN 202310594813 A CN202310594813 A CN 202310594813A CN 116567432 A CN116567432 A CN 116567432A
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CN
China
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exposure
exposure mode
image
dynamic range
mode
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CN202310594813.7A
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周绍杰
肖克珑
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Vivo Mobile Communication Co Ltd
Original Assignee
Vivo Mobile Communication Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/741—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by increasing the dynamic range of the image compared to the dynamic range of the electronic image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/57—Control of the dynamic range

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  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本申请公开了一种拍摄方法和电子设备，属于图像处理技术领域。所述方法包括：获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像；基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。

Description

拍摄方法和电子设备
技术领域
本申请属于图像处理技术领域，具体涉及一种拍摄方法和电子设备。
背景技术
摄像设备在同一场景中对较亮区域及较暗区域的成像表现是存在局限的，较亮区域可能因为曝光过度，成像后呈现白色，较暗区域可能因为曝光不足，成像后呈现黑色，这种局限就是动态范围，动态范围影响成像后的图像质量。
相关技术中，高动态范围成像(High Dynamic Range Imaging，HDRI/HDR)技术可以实现更大的动态范围，具体地，多重曝光HDR技术即摄像设备的多重曝光模式，可以通过对不同曝光时间的多帧图像进行融合，得到在较亮区域和较暗区域都有更多画面细节的图像。
但是，多重曝光模式下读取多帧图像时存在时间差，即帧差，导致对多帧图像融合后，得到的图像中的运动物体可能存在运动模糊的问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种拍摄方法，能够解决在采用多重曝光HDR技术的情况下，存在帧差导致运动模糊的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种拍摄方法，该方法包括：
获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；
根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像；
基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。
第二方面，本申请实施例提供了一种拍摄装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；
第一确定模块，用于根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像；
拍摄模块，用于基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的拍摄方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第一方面所述的拍摄方法的步骤。
第五方面，本申请实施例提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现如第一方面所述的拍摄方法。
第六方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，该程序产品被存储在存储介质中，该程序产品被至少一个处理器执行以实现如第一方面所述的拍摄方法。
在本申请实施例中，通过获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像。这样，由于单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，单次曝光相比于相关技术中采用多重曝光模式的操作，单次曝光没有曝光时间差，即没有帧差，并且由于目标曝光模式包括多重曝光模式和单曝光模式，因此，基于目标曝光模式在当前拍摄场景进行拍摄，可以结合多重曝光模式和单曝光模式各自的优点，提升摄像设备在当前拍摄场景的动态范围，并且，可以在符合场景动态范围要求的同时，避免帧差导致运动模糊的问题，可以提高图像质量。
附图说明
图1是本申请实施例提供的拍摄方法的步骤流程图；
图2是本申请实施例提供的自动曝光统计的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的AE处理流程示意图；
图4是本申请实施例提供的ISP图像处理的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的高动态范围模式的系统框图；
图6是相关技术中的多重曝光模式的原理示意图；
图7是本申请实施例提供的各高动态范围模式的信噪比曲线图；
图8是本申请实施例提供的图像传感器的HDR模式分区域示意图；
图9是本申请实施例提供的多重曝光结合单曝光模式的信号处理流程图；
图10是本申请实施例提供的双模拟增益模式的电路结构示意图；
图11是本申请实施例提供的计数器的计数原理图；
图12是本申请实施例提供的比较器与计数器的时序示意图；
图13是本申请实施例提供的拍摄装置的框图；
图14是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图之一；
图15是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图之二。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
相关技术中，微型摄像头模组(Compact Camera Module，CCM)是目前手机上主流使用的镜头模组，CCM主要由镜头(Lens)、音圈马达(Voice Coil Motor，VCM)、红外滤光片(IR Filter)、CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)、数字信号处理器(DSP)及软板(FPC)所组成。CCM的工作流程是，音圈马达带动镜头达到对焦准确的位置，外部光线穿过镜头，经过红外滤光片去除不需要的红外光，让可见光经过像素等级的微透镜汇聚光线，然后经过RGB彩色滤光片照射到不同的图像传感器感光二极管(Photodiode，PD)上，感光二极管将感知的光信号转换成电信号，通过放大电路，模数转换电路(Analog-to-DigitalConverter，ADC)，形成数字信号矩阵(即图像)，再经过DSP处理，压缩存储起来。
下面结合附图，通过具体地实施例及其应用场景对本申请实施例提供的拍摄方法进行详细地说明。
图1是本申请实施例提供的拍摄方法的步骤流程图，如图1所示，所述方法包括：
步骤101，获取当前拍摄场景对应的场景动态范围。
本申请实施例中，可以在摄像设备不启动高动态范围模式的情况下，在当前拍摄场景进行拍摄，得到至少一张原始图像。其中，摄像设备可以是相机、手机、平板电脑等，本申请实施例对此不做限制。高动态范围模式指的是采用高动态范围成像(HDR)技术的拍摄模式，具体地，可以包括采用多重曝光HDR技术的多重曝光模式，以及采用单曝光HDR技术的单曝光模式。原始图像未经过图像处理和图像压缩，所以原始图像保留摄像设备采集到的最原始的图像数据信息。其中，单曝光模式可以是双转换增益(Dual Conversion Gain，DCG)模式，或者双模拟增益(Dual Analog Gain，DAG)模式，此处仅是举例说明，本申请实施例对此不做限制。
可以理解的是，真实世界的动态范围(Dynamic Range，DR)为10-6～109坎德拉/平方米(cd/m2)，人类视觉的动态范围为1:105(cd/m2)，实际拍摄场景中，人类视觉的动态范围是摄像设备的动态范围的十倍以上。摄像设备具有宽容度，指的是在发生曝光失误时，最多可以容忍过曝或欠曝多少档，仍能够从感光材料获得可以被接受(可用)的影像。例如，胶卷彩色负片的宽容度可以到4，对应动态范围80分贝(dB)，相机的宽容度可以到15，对应动态范围90dB。
表1亮度和动态范围的对比表
如表1所示，cd/m2是亮度单位，动态范围(DR)的单位是dB，F-stop表示摄像设备的镜头焦距f与光圈孔径D的比值，EV表示曝光值(Exposure Value，EV)，图像处理软件的可处理数据位深16bit表示最多可以处理16bit的图像数据，图像处理软件的可处理数据位深12bit表示最多可以处理12bit的图像数据。
动态范围(DR)的计算公式如以下公式(1)所示：
DR＝20log10(最大亮度/最小亮度) (1)
根据公式(1)可以计算图像处理和手机显示各自对应的动态范围。为了满足所拍即所得的需求，让摄像设备拍出和人眼感知一样的场景，需要摄像设备启动高动态范围模式来满足场景动态范围。
本申请实施例中，可以根据原始图像确定当前拍摄场景对应的单帧曝光参数，然后根据单帧曝光参数确定当前拍摄场景对应的最大自动曝光(auto exposure，AE)参数和最小自动曝光(AE)参数。其中，单帧曝光参数、最大AE参数和最小AE参数的获取方式可以参考相关技术中的描述，本申请实施例对此不做限制。例如，可以通过图像信号处理器(ImageSignal Processor，ISP)对原始图像进行自动曝光(AE)统计，得到最大AE参数和最小AE参数。此处仅是举例说明，本申请实施例对此不做限制。
其中，图像信号处理器(ISP)可以用于对图像传感器输出的图像信号进行3A计算并反馈、原始图像预处理、去马赛克、颜色校正和增强、降噪处理、颜色转换、多帧合成、亮度映射、细节增强等处理。其中，3A计算包括：自动白平衡(Auto White balance，AWB)、自动曝光(Auto Exposure，AE)和自动对焦(Auto Focus，AF)。3A计算中AF计算结果决定了出图是否清晰，AWB计算结果决定了出图是否偏色，AE计算结果决定了曝光是否正常。
本申请实施例中，根据原始图像确定当前拍摄场景对应的单帧曝光参数之后，可以根据单帧曝光参数确定当前拍摄场景是否存在过曝或者过暗的现象，如果存在过曝或者过暗的现象，则需要开启摄像设备的高动态范围(HDR)模式，在当前拍摄场景进行高动态范围的拍摄。其中，过曝是指在当前拍摄环境过亮的情况下，原始图像中较亮区域没有层次或细节，过暗是指在当前拍摄环境太暗的情况下，原始图像比较暗，无法真实反映当前拍摄场景中的景物的色泽。
具体地，图像信号处理器(ISP)对图像传感器输出的原始图像(raw图)进行处理，ISP通过判断raw图的清晰度或相位差，反馈控制摄像设备的镜头和马达，让摄像设备合焦以达到对焦清晰度的目的，即自动对焦(AF)。ISP通过对图像传感器输出的原始图像(raw图)进行AE统计，并反馈控制图像传感器修改快门/增益(shutter/Gain)寄存器，达到准确曝光的目的，即自动曝光(AE)。如图2所示，ISP进行自动曝光统计(AE stats)，判断当前拍摄场景是否过曝，若是过曝则ISP反馈控制图像传感器降低AE参数，直至不过曝并记录最小AE参数，ISP判断当前拍摄场景是否过暗，若是过暗则ISP反馈控制图像传感器提升AE参数，直至不过暗并记录最大AE参数。其中，ISP反馈控制图像传感器的AE处理流程包括：如图3所示，将自动曝光的起始曝光参数(AEC)统计索引传输给图像传感器，根据图像传感器输出的原始图像(raw图)进行AE统计，测光并计算目标亮度，判断是否收敛，计算下一帧曝光参数，得到消除水波纹的曝光参数并返回图像传感器。
进一步地，获取摄像设备的图像传感器的动态范围，根据最大AE参数、最小AE参数以及图像传感器的动态范围计算当前拍摄场景对应的场景动态范围。例如，图像传感器的动态范围为48dB，最大AE参数为5倍增益500毫秒曝光时长，最小AE参数为1倍增益1毫秒曝光时长，则当前拍摄场景对应的场景动态范围如以下公式(2)所示：
其中，可以根据公式(2)计算得到的动态范围的最大值，动态范围的最小值是0dB，进而根据动态范围的最大值和动态范围的最小值所对应的范围确定为场景动态范围。
步骤102，根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像。
本申请实施例中，多重曝光模式是指通过控制摄像设备的图像传感器的像素晶体管的时序，调整光电二极管(photodiode，PD)的曝光时间，对于较亮区域可以使用短曝光时长，避免图像过曝，对于较暗区域可以使用长曝光时长，提升图像暗区的清晰度。其中，多重曝光模式可以设置成两曝光、三曝光甚至更多曝光次数，来增强图像的动态范围以及场景应用上的弹性。此处仅是举例说明，本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例中，至少一种单曝光模式可以包括双转换增益(DCG)模式和双模拟增益(DAG)模式。其中，双转换增益(DCG)包括高转换增益(High Conversion Gain，HCG)和低转换增益(Low Conversion Gain，LCG)。摄像设备通过单次曝光获取图像信号，然后使用浮动节点(Floating node，FD)的电容(C1)来达成较高的像素电压转换增益(HCG)，得到HCG对应的一帧图像，具有较小的读取噪声，可以提升较暗区域的感光敏感度，有助于较暗区域的画质表现。以及，使用两个电容(C1与C2)来降低像素电压转换增益(LCG)，得到LCG对应的一帧图像，让FD有更大的电荷储存能力，避免较亮区域像素过曝，可以保留更多画面细节。其中，HCG与LCG的增益可以设置成任意的比例，例如1:2、1:4或1:8等，此处仅是举例说明，本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例中，双模拟增益(DAG)模式是指利用图像传感器的模数信号转换电路，将图像传感器中的像素模块的图像模拟信号作为模数信号转换电路的输入信号，利用两种不同的斜波产生器(Ramp generator)产生两组不同的读取斜率AG-1和AG-2，同一个图像模拟信号会因为被模数信号转换电路按照AG-1的斜率读取得到“输出1”的值，然后按照AG-2斜率读取得到“输出2”的值，得到两种增益的图像数字信号，进而根据两种增益的图像数字信号生成两帧高动态范围图像，从而扩大图像的动态范围。
在一种可行的实施方式中，图像传感器的模数信号转换电路可以是行并列式模数转换器(Column parallel ADC)，行并列式模数转换器对前级的输入信号做两次不同模拟增益的读取并输出两帧不同增益下的数字信号，行并列式模数转换器两次读取采用的模拟增益可以是任何增益值，例如1到64倍，也就是DAG两次读取所采用的不同增益值可以根据场景需求任意设置为1到64倍间的任意模拟增益值，例如AG-1使用1倍模拟增益，AG-2使用4.5倍模拟增益，此处仅是举例说明，本申请实施例对此不做限制。
在一种可行的实施方式中，至少一种单曝光模式可以包括多转换增益(Multi-Conversion Gain，MCG)模式和多模拟增益(Multi-Analog Gain，MAG)模式。其中，MCG模式可以是三转换增益(Triple Conversion Gain，TCG)模式，TCG模式包含HCG、LCG以及中转换增益(Medium CG，MCG)，TCG模式可以进一步提升图像的动态范围。MAG模式可以采用更多的模拟增益读取图像传感器的图像模拟信号，得到对应的图像数字信号，进而得到多帧高动态范围图像，提升图像的动态范围。此处仅是举例说明，本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例中，可以预先确定多重曝光模式对应的动态范围，以及至少一种单曝光模式各自对应的动态范围，然后，根据当前拍摄场景的场景动态范围，从多重曝光模式和至少一种单曝光模式中，选择动态范围相加可以满足场景动态范围的模式组合，确定为当前拍摄场景对应的目标曝光模式。具体地，可以从动态范围相加后接近场景动态范围的不同模式组合中，选择帧差最小且噪声最小的模式组合，确定为当前拍摄场景对应的目标曝光模式，这样可以在符合场景动态范围的同时，获得更高质量的高动态范围图像。
其中，多重曝光模式对应的动态范围以及至少一种单曝光模式各自对应的动态范围，可以是预先通过摄像设备采用多重曝光模式或者至少一种单曝光模式对常见的拍摄场景进行拍摄，获取不同模式对应的原始图像，根据原始图像确定不同模式对应的动态范围，并进行存储。实际应用时，获取当前拍摄场景对应的场景动态范围之后，可以直接根据场景动态范围和预先存储的多重曝光模式对应的动态范围以及至少一种单曝光模式各自对应的动态范围进行计算，从多重曝光模式和至少一种单曝光模式中，选择动态范围相加可以满足场景动态范围的模式组合，确定为当前拍摄场景对应的目标曝光模式，这样，可以提高目标曝光模式的获取效率。
或者，在另一种可行的实施方式中，对于当前拍摄场景，可以通过摄像设备采用多重曝光模式以及至少一种单曝光模式在当前拍摄场景进行拍摄，获取当前拍摄场景下不同曝光模式对应的原始图像，进而根据当前拍摄场景下的原始图像，确定多重曝光模式对应的动态范围以及至少一种单曝光模式各自对应的动态范围，然后，根据当前拍摄场景的场景动态范围，从多重曝光模式和至少一种单曝光模式中，选择动态范围相加可以满足场景动态范围的模式组合，确定为当前拍摄场景对应的目标曝光模式，这样，可以使得目标曝光模式与当前拍摄场景更加匹配，从而提高基于目标曝光模式在当前拍摄场景进行拍摄得到的高动态范围图像的图像质量。
步骤103，基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。
本申请实施例中，可以启动摄像设备的图像传感器的高动态范围(HDR)功能，并将目标曝光模式作为图像传感器的HDR模式，然后在当前拍摄场景进行拍摄，获取图像传感器输出的图像信号，通过对图像信号进行处理，生成当前拍摄场景对应的高动态范围图像。
具体地，可以通过应用处理单元(Application Processor，AP)芯片对图像信号进行处理，合成高动态范围图像。其中，AP芯片可以包括图像信号处理器(ISP)，由图像信号处理器(ISP)对图像信号进行处理，参见图4，图像传感器输出的图像信号发送给图像信号处理器(ISP)，ISP进行拜尔阵列(Bayer)处理、自动曝光(AE)统计、颜色插值、颜色校正(ColorCorrection Matrix)全局算法(Global Tone Mapping，GTM)、伽马(Gamma)校正、去噪(亮度)NR(luma)处理、基本色彩空间处理(YUV420格式)、扭曲(Warping)、去噪和多帧降噪处理(NR&Multi-frame Proc)、颜色局部算法(Local Tone Mapping，LTM)处理、细节边缘增强(Detail Edge enhance)处理、图像增强/放大(Upscale)处理。
本申请实施例中，AP芯片可以根据ISP处理后的图像合成预设格式的图像得到高动态范围图像，例如，联合图像专家组(Joint Photographic Experts Group，JPEG)格式的图像，然后发送到摄像设备的显示装置供用户预览，或者发送到摄像设备的存储装置进行本地保存。
本申请实施例中，可以在摄像设备中设置专门的高动态范围(HDR)处理芯片来执行HDR计算，即根据场景动态范围，从多重曝光模式和至少一种单曝光模式中确定符合场景动态范围的目标曝光模式。如图5所示，图像传感器(sensor)按照移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，MIPI)传输协议发送图像信号给AP芯片，AP芯片包括固件(firmware)、动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)和图像信号处理器(ISP)，ISP进行AE计算并通过集成电路总线(Inter-Integrated Circuit，IIC)或者串行外围设备接口(Serial Peripheral Interface，SPI)总线反馈图像传感器AE信息(AE info)，通过脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)反馈AF信息(AF info)控制摄像设备的镜头进行自动对焦。AP芯片合成原始图像后将原始图像(RGB)和场景动态范围发送给图像处理器(HDR)芯片，HDR芯片根据场景动态范围，从多重曝光模式和至少一种单曝光模式中确定符合场景动态范围的目标曝光模式，并反馈动态范围比例设置表(HDRmap)给图像传感器(sensor)，供图像传感器(sensor)根据HDR map设置图像传感器的HDR模式。图像处理器(HDR)芯片还反馈AP芯片驱动图像传感器做目标曝光模式对应的曝光动作，即按照目标曝光模式在当前拍摄场景进行拍摄。图像处理器(HDR)芯片也可以输出预览图像给摄像设备进行屏幕预览，方便用户查看原始图像。
在本申请实施例中，通过获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像。这样，这样，由于单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，单次曝光相比于相关技术中采用多重曝光模式的操作，单次曝光没有曝光时间差，即没有帧差，并且由于目标曝光模式包括多重曝光模式和单曝光模式，因此，基于目标曝光模式在当前拍摄场景进行拍摄，可以结合多重曝光模式和单曝光模式各自的优点，提升摄像设备在当前拍摄场景的动态范围，并且，可以在符合场景动态范围要求的同时，避免帧差导致运动模糊的问题，可以提高图像质量。
图6是相关技术中多重曝光模式的原理示意图，如图6所示，摄像设备在多重曝光模式下，通过对不同曝光时间的多帧图像进行融合，得到在较亮区域和较暗区域都有更多画面细节的图像，从而扩展图像的高动态范围。但是，多帧融合的方式会对拍摄的运动物体产生运动模糊(Motion Blur)的现象，后续必须叠加图像去模糊(Deblur)的复杂算法，使用短曝光帧作为运动物体的基准帧进行运动物体识别、物体分割以及去模糊，另外使用长曝光帧来提取较暗区域即低光区域的细节，不过这种方式对于低光下场景拍摄的运动物体在影像效果上会更差，并不适用于所有的拍摄场景。目前长短曝光的时间比例一般常用1:16，太大的曝光比虽然会得到较高的动态范围，但是会让多帧融合后的信号不连续，造成合成图像后存在明显的图像结合线，图像质量差。本申请实施例的拍摄方法，通过获取当前拍摄场景对应的场景动态范围。
根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式，进而基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到的高动态范围图像与当前拍摄场景更加匹配，并且，结合多重曝光模式和至少一种单曝光模式实现图像动态范围的扩增，可以针对不同拍摄场景的需求自由切换HDR模式组合，同时降低运动模糊的问题。
在一些实施方式中，所述方法还包括：
步骤201，获取所述至少两种曝光模式下的原始图像。
本申请实施例中，至少两种曝光模式下的原始图像包括多重曝光模式下的原始图像和至少一种单曝光模式下的原始图像。其中，多重曝光模式下的原始图像可以是预先通过支持多重曝光模式的摄像设备，在开启多重曝光模式下对任意拍摄场景进行拍摄得到的图像。任一单曝光模式下的原始图像可以是预先通过支持该单曝光模式的摄像设备，在开启该单曝光模式下对任意拍摄场景进行拍摄得到的图像。
在另一种可行的实施方式中，对于当前拍摄场景，可以启动摄像设备的高动态范围模式，具体地，可以将摄像设备的图像传感器设置为多重曝光模式，在当前拍摄场景进行拍摄，获得多重曝光模式下的原始图像，以及，将图像传感器分别设置为各单曝光模式并在当前拍摄场景进行拍摄，获得各单曝光模式下的原始图像。其中，该图像传感器支持多重曝光模式和各单曝光模式。
步骤202，根据所述原始图像，分别确定所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线。
本申请实施例中，对于多重曝光模式，获取多重曝光模式下不同曝光比例对应的原始图像，根据不同曝光比例对应的原始图像，确定不同曝光比例对应的读出噪声值(ReadNoise，RN)，然后获取多重曝光模式对应的像素满井容量(Full Well Capacity，FWC)，根据信噪比(Signal Noise Ratio，SNR)公式计算不同曝光比例对应的信噪比，如以下公式(3)所示。其中，曝光比例指的是预先设定的亮度值，例如曝光比例为0.4％时对应亮度值为1勒克斯(lux)、0.8％对应2lux、1.6％对应4lux等。根据多重曝光模式下不同曝光比例对应的原始图像，确定不同曝光比例对应的读出噪声值(RN)的具体实现方式可以参照相关技术，本申请实施例对此不做限制。
具体地，可以预先设定曝光比例范围，例如0.4％～6400％，然后基于多重曝光模式，获取曝光比例范围内的不同曝光比例对应的原始图像，进而根据不同曝光比例对应的原始图像确定对应的读出噪声值(RN)，然后，参照公式(3)计算获得不同曝光比例对应的信噪比，得到曝光比例范围对应的信噪比范围。进一步地，可以根据曝光比例范围和信噪比范围，生成多重曝光模式下的信噪比曲线。
对于任一单曝光模式，比如DCG模式，可以按照预先设定的曝光比例范围获取该单曝光模式下不同曝光比例对应的原始图像，根据不同曝光比例对应的原始图像，确定不同曝光比例对应的读出噪声值(RN)，然后获取该单曝光模式对应的像素满井容量(FWC)，根据公式(3)计算不同曝光比例对应的信噪比，得到曝光比例范围对应的信噪比范围，进一步地，可以根据曝光比例范围和信噪比范围，生成该单曝光模式对应的信噪比曲线。
例如，表2是曝光比例范围和信噪比范围对照表，其中，预先设定的曝光比例范围是0.4％～6400％，至少两种曝光模式包括多重曝光模式(三曝光3stag4x)、双转换增益模式(DCG 32x)以及双模拟增益模式(DAG 4x)，各模式下不同曝光比例对应的信噪比如表2中所示。其中，x表示HDR模式的增益(Gain)与光照度(ISO)的关系，x的数值为100，例如32x对应ISO3200。
进一步地，可以参照表2生成各高动态范围模式的信噪比曲线图，如图7所示。
表2曝光比例范围和信噪比范围对照表
0.4％ 0.8％ 1.6％ 3.1％ 6.3％ 12.5％
DAG(4x) -0.4211 3.9420 7.8287 11.3539 14.6466 17.8052
0.4％ 0.8％ 1.6％ 3.1％ 6.3％ 12.5％
DCG(32x) 3.9420 7.8287 11.3539 14.6466 17.8052 20.8916
0.4％ 0.8％ 1.6％ 3.1％ 6.3％ 12.5％
3stag(4x) 3.9420 7.8287 11.3539 14.6466 17.8052 20.8916
25.0％ 50.0％ 100.0％ 200.0％ 400.0％ 800.0％
DAG(4x) 20.8916 23.9405 26.9702 29.9902 33.0054 36.0182
25.0％ 50.0％ 100.0％ 100.0％ 200.0％ 400.0％
DCG(32x) 23.9405 26.9702 29.9902 29.8464 32.9328 35.9817
25.0％ 50.0％ 100.0％ 200.0％ 400.0％ 800.0％
3stag(4x) 23.9405 26.9702 29.9902 33.0054 36.0182 39.0297
800.0％ 1600.0％ 3200.0％ 6400.0％
DAG(4x) 23.9405 26.9702 29.9902 32.9328
800.0％ 1600.0％ 3200.0％ 3200.0％ 6400.0％
DCG(32x) 39.0114 42.0314 45.0466 42.0314 45.0466
800.0％ 1600.0％ 3200.0％ 6400.0％
3stag(4x) 29.9902 33.0054 36.0182 39.0297
参见图7，横坐标是预先设定的曝光比例范围(0.4％～6400％)，纵坐标为各高动态范围模式下不同曝光比例对应的信噪比，单位是dB。
在一些实施例中，步骤102可以包括以下步骤：
步骤1021，根据所述场景动态范围和所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，确定符合所述场景动态范围的所述目标曝光模式。
相关技术中，像素满井容量与读出噪声值之间的比例决定图像传感器可以覆盖的动态范围，像素满井容量(FWC)表示图像传感器每像素可接收的最大电子数即最大亮度，读出噪声值(RN)表示没有任何光信号时采用最短的曝光时间下产生的噪声即最小亮度。
本申请实施例中，公式(3)即信噪比计算公式中包括像素满井容量(FWC)与读出噪声值(RN)的比值，而公式(1)即动态范围计算公式中包括最大亮度和最小亮度的比值，且信噪比和动态范围的单位相同均为dB，可以用信噪比近似地表示动态范围。根据当前拍摄场景的场景动态范围和至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，并基于当前拍摄场景对应的曝光比例范围，从多重曝光模式和至少一种单曝光模式中，选择信噪比满足当前拍摄场景的场景动态范围的模式组合，并将选出的模式组合确定为当前拍摄场景对应的目标曝光模式。具体地，如图7所示，在横坐标为曝光比例800％的情况下，三曝光(3stag)模式对应的信噪比曲线3stag(4x)和DAG模式对应的信噪比曲线DAG(4x)均出现曲线往下掉的情况，表示大于800％这个曝光比例之后，三曝光(3stag)模式和DAG模式对应的信噪比表现并不好，为满足当前拍摄场景的场景动态范围的同时获得更好的拍摄效果，需要结合多个HDR模式，参见图7，可以根据各HDR模式对应的信噪比曲线，在不同曝光比例下结合各HDR模式的优势确定目标曝光模式。例如，对于1600％这个曝光比例，三曝光(3stag)模式的信噪比曲线往下掉了，而DCG模式的信噪比曲线仍处于线性上升阶段，因此，结合三曝光(3stag)模式的大增益(最大32x)以及DCG模式优秀的信噪比表现，将三曝光(3stag)模式和DCG模式确定为目标曝光模式。这样，可以提高目标曝光模式选择的灵活性，结合当前拍摄场景和用户的拍摄需求选择最佳的目标曝光模式进行拍摄，提高本申请实施例的拍摄方法的实用性。
在一些实施例中，对于一些拍摄场景，一种高动态范围模式即可覆盖场景动态范围，则可以从多重曝光模式或各单曝光模式中选择一种高动态范围模式，基于这一种高动态范围模式在该拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像。例如，当用户在白天拍照时，摄像设备的感光度(ISO)可以为100，如果统计到亮度区间即曝光比例范围为0.4％～400％，那么为了更好的HDR效果，则需要多重曝光模式和至少一种单曝光模式比如双转换增益(DCG)模式共同作用。参见图7，在0.4％～400％的曝光比例范围内，三曝光(3stag)模式、DCG模式和DAG模式的信噪比曲线均处在线性上升阶段，可以根据场景动态范围和各信噪比曲线，灵活选择模式组合作为目标曝光模式。例如，在0.4％～400％的曝光比例范围内的任一曝光比例下，可以直接选择信噪比值最大的模式作为当前拍摄场景的目标曝光模式。而当用户在夜间拍照时，摄像设备的感光度(ISO)可以为3200，摄像设备可以选择DCG模式，满足场景动态范围同时避免多重曝光模式的帧差问题。
在本申请实施例中，通过获取所述至少两种曝光模式下的原始图像；根据所述原始图像，分别确定所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线；根据所述场景动态范围和所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，确定符合所述场景动态范围的所述目标曝光模式。这样，可以方便地根据至少两种曝光模式对应的信噪比曲线确定符合场景动态范围的目标曝光模式，一定程度上可以提高目标曝光模式的确定效率，进而提高本申请实施例的拍摄方法的拍摄效率。
在一些实施例中，步骤201可以包括以下步骤：
步骤2011，获取所述多重曝光模式对应的第一原始图像，以及所述至少一种单曝光模式对应的第二原始图像。
本申请实施例中，摄像设备的图像传感器可以是同时具备多重曝光模式和至少一种单曝光模式的传感器，图像传感器上的像素不进行分区，可以控制图像传感器在多重曝光模式和各单曝光模式之间进行切换，分别按照多重曝光模式和各单曝光模式在当前拍摄场景进行拍摄，获得多重曝光模式对应的第一原始图像，以及至少一种单曝光模式对应的第二原始图像。
在一些实施例中，步骤202可以包括以下步骤：
2021，根据所述第一原始图像，确定所述多重曝光模式对应的信噪比曲线。
本申请实施例中，可以根据预先设定的曝光比例范围，获取多重曝光模式下不同曝光比例对应的第一原始图像，根据不同曝光比例对应的第一原始图像确定不同曝光比例对应的读出噪声值(RN)，然后根据多重曝光模式对应的像素满井容量(FWC)和公式(3)分别计算不同曝光比例下的信噪比，得到多重曝光模式对应的信噪比范围。进一步地，可以根据曝光比例范围和信噪比范围，生成多重曝光模式对应的信噪比曲线。。
2022，根据所述至少一种单曝光模式对应的所述第二原始图像，确定所述至少一种单曝光模式对应的信噪比曲线。
本申请实施例中，对应任一单曝光模式，可以根据预先设定的曝光比例范围，获取该单曝光模式下不同曝光比例对应的第二原始图像，根据第二原始图像确定该单曝光模式下不同曝光比例对应的读出噪声值(RN)，然后根据该单曝光模式对应的像素满井容量(FWC)和公式(3)分别计算不同曝光比例下的信噪比，得到该单曝光模式对应的信噪比范围。进一步地，可以根据曝光比例范围和信噪比范围，生成该单曝光模式对应的信噪比曲线。
在本申请实施例中，通过获取所述多重曝光模式对应的第一原始图像，以及所述至少一种单曝光模式对应的第二原始图像；根据所述第一原始图像，确定所述多重曝光模式对应的信噪比曲线，可以使得确定的信噪比曲线与多重曝光模式更加匹配；根据所述至少一种单曝光模式对应的所述第二原始图像，确定所述至少一种单曝光模式对应的信噪比曲线，可以使得确定的信噪比曲线与对应的单曝光模式更加匹配；这样，可以使得根据信噪比曲线确定的目标曝光模式更加准确，一定程度上可以提高按照目标曝光模式进行拍摄获得的高动态范围图像的图像质量。
在一些实施例中，步骤103可以包括以下步骤：
步骤1031，基于所述多重曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第一图像。
本申请实施例中，多重曝光模式可以是两曝光模式、三曝光(3Stagger)模式等。两曝光模式包括不同曝光长度的长曝光模式和短曝光模式，三曝光模式包括不同曝光长度的长曝光模式、中曝光模式和短曝光模式。对于三曝光模式，摄像设备可以使用不同的快门进行三次曝光，获得长曝光模式、中曝光模式和短曝光模式各自对应的图像，即得到三帧第一图像。
步骤1032，基于所述目标曝光模式中的目标单曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第二图像。
本申请实施例中，目标单曝光模式为目标曝光模式中的一种单曝光模式。例如，目标单曝光模式可以是双转换增益(DCG)模式，即包括高转换增益(HCG)模式和低转换增益(LCG)模式。对于双转换增益模式，摄像设备可以进行一次曝光，然后分别用高转换增益(HCG)和低转换增益(LCG)读取图像传感器的像素输出的图像模拟信号，然后根据高转换增益(HCG)和低转换增益(LCG)分别生成两帧第二图像。需要说明的是，双转换增益(DCG)模式由于是单次曝光，相比于多重曝光模式优点是没有帧差，缺点是动态范围和噪声都比多重曝光模式差。
步骤1033，基于所述至少两帧第一图像和所述至少两帧第二图像，生成所述高动态范围图像。
本申请实施例中，可以通过图像信号处理器(ISP)对至少两帧第一图像和至少两帧第二图像进行预处理，例如去马赛克、颜色校正和增强、降噪处理、颜色转换、亮度映射、细节增强等处理，得到处理后的图像。然后，通过应用处理单元(AP)芯片将ISP处理后的图像进行多帧合成，得到高动态范围图像。其中，可以从至少两帧第一图像选择预设帧数的第一图像，并从至少两帧第二图像中选择预设帧数的第二图像，进而对选择的第一图像和第二图像进行合成，得到高动态范围图像。其中，在进行图像合成时可以根据当前拍摄场景的不同区域对应的最佳HDR模式，对第一图像和第二图像进行裁剪，然后将裁剪后的第一图像和第二图像合成为高动态范围图像。例如某个区域亮度大，多重曝光模式具有较大的动态范围，则可以裁剪多重曝光模式对应的第一图像，某个区域亮度较小，且希望信噪比表现更好，那么DCG模式有优势，则可以裁剪DCG模式对应的第二图像，然后将裁剪后的第一图像和第二图像合成为高动态范围图像。这样，可以结合各HDR模式的优势，提升高动态范围图像的图像质量，获得更好的拍摄效果。
在本申请实施例中，通过基于所述多重曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第一图像；基于所述目标曝光模式中的目标单曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第二图像；基于所述至少两帧第一图像和所述至少两帧第二图像，生成所述高动态范围图像。这样，可以结合多重曝光模式和目标单曝光模式得到当前拍摄场景对应的高动态范围图像，提升摄像设备对于当前拍摄场景的动态范围，并且，可以在符合场景动态范围要求的同时，通过多重曝光模式与单曝光模式相结合，避免采用多重曝光模式导致运动模糊的问题，可以提高图像质量。
在另一种可行的实施方式中，摄像设备的图像传感器上的像素可以分区域对应不同的高动态范围(HDR)模式。如图8所示，图像传感器包括正常区域(非HDR模式)、多重曝光模式区域(stagger)和单曝光模式-双转换增益(DCG)模式区域。在获取当前拍摄场景对应的原始图像时，可以先通过图像传感器上正常区域的像素在当前拍摄场景整体进行感光，获得图像模拟信号，并通过图像处理器(ISP)对图像模拟信号进行AE统计，确定当前拍摄场景下过曝和过暗的区域。其中，图像处理器(ISP)对图像模拟信号进行AE统计的操作，可以参照前述实施例中步骤101部分的相关描述，此处不再赘述。
由于多重曝光模式通常具有较大的动态范围，因此可以采用多重曝光模式在当前拍摄场景下对过曝的区域进行感光，即将当前拍摄场景下过曝的区域确定为多重曝光模式对应的拍摄场景。由于双转换增益(DCG)模式对低光区域具有相对较好的噪声表现，因此，可以采用DCG模式在当前拍摄场景下对过暗的区域进行拍摄，即将当前拍摄场景下过暗的区域确定为DCG模式对应的拍摄场景。
本申请实施例中，对于多重曝光模式，可以通过图像传感器上的多重曝光模式对应的感光区域，在多重曝光模式对应的拍摄场景，比如当前拍摄场景中的较亮区域进行感光，对于当前拍摄场景的其他区域，该其他区域为当前拍摄场景中除过曝的区域以外的区域，可以通过图像传感器上的正常区域(非HDR模式)的像素对其他区域进行感光，得到多重曝光模式对应的至少两帧第一图像。相当于不分区的情况下，基于多重曝光模式对当前拍摄场景的所有区域感光，得到至少两帧第一图像。分区域的情况下，部分拍摄场景使用多重曝光模式进行感光，其他部分拍摄场景使用非HDR模式感光，得到至少两帧第一图像。
本申请实施例中，对于目标单曝光模式，可以通过图像传感器上的目标单曝光模式对应的感光区域，在目标单曝光模式对应的拍摄场景，比如当前拍摄场景中的较暗区域进行感光，对于当前拍摄场景的其他区域，该其他区域为当前拍摄场景中除过暗的区域以外的区域，可以通过图像传感器上的正常区域(非HDR模式)的像素对其他区域进行感光，得到目标单曝光模式对应的至少两帧第二图像。相当于不分区的情况下，基于目标单曝光模式对当前拍摄场景的所有区域感光，得到至少两帧第二图像。分区域的情况下，部分拍摄场景使用目标单曝光模式进行感光，其他部分拍摄场景使用非HDR模式感光，得到至少两帧第二图像。
这样，在图像传感器上的像素分区域的情况下，通过图像传感器上不同高动态范围(HDR)模式的区域，对当前拍摄场景中的部分过曝和/或过暗区域进行感光，以及，通过非HDR模式的区域对当前拍摄场景中的其他区域进行感光，可以减少图像传感器像素的使用频率，降低图像传感器的功耗和传输的图像数据的数据量，降低系统负载，一定程度上提高图像传感器的使用寿命。
在一些实施例中，所述增益包括转换增益和模拟增益，步骤1032可以包括以下步骤：
步骤1032a，基于所述转换增益对所述当前拍摄场景的曝光输出信号进行读取，得到第一增益图像信号。
步骤1032b，基于所述模拟增益对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二增益图像信号。
步骤1032c，基于所述第二增益图像信号，得到所述至少两帧第二图像；其中，所述曝光输出信号为所述多重曝光模式下的输出信号，所述转换增益包括至少两个增益值，所述模拟增益包括至少两个增益值。
本申请实施例中，曝光输出信号可以为多重曝光模式下不同曝光时长对应的多个图像信号，或者，也可以为非HDR模式下单次曝光对应的一个图像信号。
本申请实施例中，基于转换增益对当前拍摄场景的曝光输出信号进行读取为转换增益模式，其中，转换增益包括至少两个增益值。例如，双转换增益(DCG)模式。
本申请实施例中，摄像设备可以基于多重曝光模式在当前拍摄场景进行多次曝光拍摄。其中，对于任一次曝光拍摄，可以分别用不同的转换增益即至少两个增益值，例如高转换增益(HCG)和低转换增益(LCG)，读取图像传感器的像素输出的图像模拟信号，得到单次曝光对应的至少两个第一增益图像信号。
本申请实施例中，基于模拟增益对第一增益图像信号进行读取，具体是指在对任一第一增益图像信号进行模数转换时，用不同的模拟增益即至少两个增益值进行读取，即为模拟增益模式。对于任一第一增益图像信号，可以基于至少两个增益对该第一增益图像信号进行读取，得到至少两个第二增益图像信号。这样，由于转换增益包括至少两个增益值，模拟增益包括至少两个增益值，那么可以获得至少两个第一增益图像信号，进而获得至少四个第二增益图像信号。
需要说明的是，模拟增益模式比如双模拟增益(DAG)模式，相比于多重曝光模式的优点是无帧差，缺点是动态范围和噪声表现相比于DCG模式差。
本申请实施例中，对于任一第二增益图像信号，可以通过图像信号处理器(ISP)对该第二增益图像信号进行预处理，然后通过应用处理单元(AP)芯片根据ISP处理后的第二增益图像信号合成预设格式的图像，得到一帧第二图像。由于步骤1032b中可以获得至少四个第二增益图像信号，相应地，可以得到至少两帧第二图像。
如图9所示，多重曝光模式为3Stagger-HDR模式，包括长曝光、中曝光和短曝光，单曝光模式有双转换增益(DCG)模式和双模拟增益(DAG)模式，每一个Stagger-HDR的一帧图像信号可以输出给下一级的DCG，DCG分别输出叠加HCG增益信号或LCG增益信号的图像模拟信号，每一个HCG或LCG端的图像模拟信号输出给DAG，DAG利用两次不同增益比如AG-1和AG-2，分别对图像模拟信号进行采样与读取，因此，每一个Stagger-HDR的一帧图像信号经过DCG以及DAG后会输出四帧不同增益的图像，也即3Stagger-HDR的多帧图像信号经过DCG与DAG后总共会有12帧不同曝光与增益组合的图像数字信号。
在某些高帧率场景下不需要使用到DAG的功能时，如图9所示，可以旁路DAG，使用正常的模数转换电路(ADC)来读取图像数字信号。图像数字信号可以经过数据压缩编码器来压缩传输图像信号数据，降低传输界面的负载同时提高帧率。相应地，图像传感器输出压缩后的图像信号给外部芯片，外部芯片比如AP芯片，需要设置对应的数据压缩解码器进行压缩还原，然后将解压缩的图像信号输入到AP芯片的图像信号处理器(ISP)。或者，可以不进行数据压缩直接输出给IAP做图像信号处理。此处仅是举例说明，本申请实施例对此不做限制。
在本申请实施例中，通过基于所述转换增益对所述当前拍摄场景的曝光输出信号进行读取，得到第一增益图像信号；基于所述模拟增益对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二增益图像信号；基于所述第二增益图像信号，得到所述至少两帧第二图像。这样，可以在多重曝光模式的基础上通过转换增益和模拟增益对曝光输出信号进行增益放大，进一步提升摄像设备在当前拍摄场景的动态范围，使得生成的高动态范围图像与当前拍摄场景的场景动态范围更加匹配，一定程度上可以提高图像质量。
在一些实施例中，所述模拟增益包括第一模拟增益值和第二模拟增益值，步骤1032b可以包括以下步骤：
步骤1032b1，基于第一斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第一读取图像信号。
步骤1032b2，基于第二斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二读取图像信号；其中，所述第一斜坡发生器对应所述第一模拟增益值，所述第二斜坡发生器对应所述第二模拟增益值，所述第一斜坡发生器对应的读取斜率与所述第二斜坡发生器对应的读取斜率不同，所述第二增益图像信号包括所述第一读取图像信号和所述第二读取图像信号。
本申请实施例中，模拟增益包括第一模拟增益值和第二模拟增益值，则模拟增益模式可以是双模拟增益(DAG)模式。DAG模式的电路结构如图10所示，左侧电路部分包括多重曝光模式电路和双转换增益(DCG)模式电路，像素的模拟输出即图像模拟信号分别输入两个比较器，两个不同斜率的斜波发生器输出的斜波信号输入两个比较器。图像模拟信号与两个斜波发生器输出的两个斜率不同的斜波信号做比较，比较器的输出端是比较结果。
相关技术中，斜坡发生器的电压会线性增长，当电压上涨到大于或等于图像模拟信号时，斜坡发生器对应的起始时间和结束时间的差值就是图像数字信号。比较器的输出结果经由计数器进行计数后转换成图像数字信号输出，计数器的作用就是将时间差转化为数字信号。图10中，PD表示光电二极管，TX表示转移晶体管，RST表示复位晶体管，FD表示浮动节点，SF表示放大器，RSL表示行选择晶体管。
步骤1032b1，基于第一斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第一读取图像信号。
步骤1032b2，基于第二斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二读取图像信号；其中，所述第一斜坡发生器对应所述第一模拟增益值，所述第二斜坡发生器对应所述第二模拟增益值，所述第一斜坡发生器对应的读取斜率与所述第二斜坡发生器对应的读取斜率不同，所述第二增益图像信号包括所述第一读取图像信号和所述第二读取图像信号。
本申请实施例中，可以将第一斜波发生器的读取斜率设置为第一模拟增益值，并将第二斜波发生器的读取斜率设置为第二模拟增益值，第一模拟增益值和第二模拟增益值不同，从而第一斜坡发生器对应的读取斜率与第二斜坡发生器对应的读取斜率不同。
本申请实施例中，获取第一斜波发生器的第一斜波信号以及第二斜波发生器的第二斜波信号，并将第一斜波信号输入第一比较器，将第二斜波发生器输入第二比较器，以及将第一增益图像信号分别输入第一比较器和第二比较器。
本申请实施例中，第一比较器输出的比较结果可以输入第一计数器，第一计数器对第一斜波信号大于第一增益图像信号时对应的起始时间和结束时间的差值，即第一时间差进行计数，将第一时间差转化为第一读取图像信号。第二比较器输出的比较结果可以输入第二计数器，第二计数器对第二斜波信号大于第一增益图像信号时对应的起始时间和结束时间的差值，即第二时间差进行计数，将第二时间差转化为第二读取图像信号。进而，可以将第一读取图像信号和第二读取图像信号确定为第二增益图像信号。
图11是本申请实施例提供的计数器的计数原理图，如图11所示，横坐标表示斜波发生器的信号输出时间，纵坐标表示图像模拟信号的电压值，AG-1表示第一模拟增益值即第一斜波信号的斜率，AG-2为第二模拟增益值即第二斜波信号的斜率，计数器的输出1为第一读取图像信号，输出2为第二读取图像信号。
图12是本申请实施例提供的比较器与计数器的时序示意图，如图12所示，图像传感器的像素会输出两种图像模拟信号，一个是像素重置模拟信号A，像素重置模拟信号A包括暗电流等杂信号，一个是像素传输模拟信号B，经由比较器-斜波产生器-计数器得到对应的像素重置数字信号C以及像素传输数字信号D，最后像素实际输出的数字真实信号为C与D的差值E，其中，计数器的输出信号的增益由斜波发生器产生的斜波信号的斜率大小来达成。
在本申请实施例中，通过基于第一斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第一读取图像信号；基于第二斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二读取图像信号。由于所述第一斜坡发生器对应所述第一模拟增益值，所述第二斜坡发生器对应所述第二模拟增益值，这样，可以方便地通过第一斜波发生器和第二斜波发生器对第一增益图像信号进行读取，得到不同模拟的第二增益图像信号，可以提高本申请的拍摄方法的实用性。
本申请实施例提供的拍摄方法，执行主体可以为拍摄装置。本申请实施例中以拍摄装置执行拍摄方法为例，说明本申请实施例提供的拍摄装置。
参见图13，本申请实施例提供了一种拍摄装置，所述装置30包括：
第一获取模块301，用于获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；
第一确定模块302，用于根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像；
拍摄模块303，用于基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。
在一些实施例中，所述装置30还包括：
第二获取模块，用于获取所述至少两种曝光模式下的原始图像；
第二确定模块，用于根据所述原始图像，分别确定所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线；
所述第一确定模块302具体用于：根据所述场景动态范围和所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，确定符合所述场景动态范围的所述目标曝光模式。
在一些实施例中，所述第二获取模块具体用于：获取所述多重曝光模式对应的第一原始图像，以及所述至少一种单曝光模式对应的第二原始图像；
所述第二确定模块具体用于：
根据所述第一原始图像，确定所述多重曝光模式对应的信噪比曲线；
根据所述至少一种单曝光模式对应的所述第二原始图像，确定所述至少一种单曝光模式对应的信噪比曲线。
在一些实施例中，所述拍摄模块303具体用于：
基于所述多重曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第一图像；
基于所述目标曝光模式中的目标单曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第二图像；
基于所述至少两帧第一图像和所述至少两帧第二图像，生成所述高动态范围图像。
在一些实施例中，所述增益包括转换增益和模拟增益，所述拍摄模块303具体还用于：
基于所述转换增益对所述当前拍摄场景的曝光输出信号进行读取，得到第一增益图像信号；
基于所述模拟增益对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二增益图像信号；
基于所述第二增益图像信号，得到所述至少两帧第二图像；
其中，所述曝光输出信号为所述多重曝光模式下的输出信号，所述转换增益包括至少两个增益值，所述模拟增益包括至少两个增益值。
在一些实施例中，所述模拟增益包括第一模拟增益值和第二模拟增益值，所述拍摄模块303具体还用于：
基于第一斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第一读取图像信号；
基于第二斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二读取图像信号；
其中，所述第一斜坡发生器对应所述第一模拟增益值，所述第二斜坡发生器对应所述第二模拟增益值，所述第一斜坡发生器对应的读取斜率与所述第二斜坡发生器对应的读取斜率不同，所述第二增益图像信号包括所述第一读取图像信号和所述第二读取图像信号。
所述拍摄装置与前述实施例所述的拍摄方法相对于相关技术所具有的优势相同，此处不再赘述。
本申请实施例中的拍摄装置可以是电子设备，也可以是电子设备中的部件，例如集成电路或芯片。该电子设备可以是终端，也可以为除终端之外的其他设备。示例性的，电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)、增强现实(Augmented Reality，AR)/虚拟现实(VirtualReality，VR)设备、机器人、可穿戴设备、超级移动个人计算机(Ultra-Mobile PersonalComputer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等，还可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)、个人计算机(PersonalComputer，PC)、电视机(television，TV)、柜员机或者自助机等，本申请实施例不作具体限定。
本申请实施例中的拍摄装置可以为具有操作系统的装置。该操作系统可以为安卓(Android)操作系统，可以为ios操作系统，还可以为其他可能的操作系统，本申请实施例不作具体限定。
本申请实施例提供的拍摄装置能够实现图1至图5、图7至图12的方法实施例实现的各个过程，达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
在一些实施例中，如图14所示，本申请实施例还提供一种电子设备M40，包括处理器M401和存储器M402，存储器M402上存储有可在所述处理器M401上运行的程序或指令，该程序或指令被处理器M401执行时实现上述拍摄方法实施例的各个步骤，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，本申请实施例中的电子设备包括上述所述的移动电子设备和非移动电子设备。
图15为实现本申请实施例的另一种电子设备的硬件结构示意图。
该电子设备500包括但不限于：射频单元501、网络模块502、音频输出单元503、输入单元504、传感器505、显示单元506、用户输入单元507、接口单元508、存储器509、以及处理器510等部件。
本领域技术人员可以理解，电子设备500还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，电源可以通过电源管理系统与处理器510逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。图15中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，电子设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置，在此不再赘述。
其中，处理器510，用于获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像；基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。
处理器510，还用于获取所述至少两种曝光模式下的原始图像；根据所述原始图像，分别确定所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线；根据所述场景动态范围和所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，确定符合所述场景动态范围的所述目标曝光模式。
处理器510，还用于获取所述多重曝光模式对应的第一原始图像，以及所述至少一种单曝光模式对应的第二原始图像；根据所述第一原始图像，确定所述多重曝光模式对应的信噪比曲线；根据所述至少一种单曝光模式对应的所述第二原始图像，确定所述至少一种单曝光模式对应的信噪比曲线。
处理器510，还用于基于所述多重曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第一图像；基于所述目标曝光模式中的目标单曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第二图像；基于所述至少两帧第一图像和所述至少两帧第二图像，生成所述高动态范围图像。
处理器510，还用于基于所述转换增益对所述当前拍摄场景的曝光输出信号进行读取，得到第一增益图像信号；基于所述模拟增益对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二增益图像信号；基于所述第二增益图像信号，得到所述至少两帧第二图像；其中，所述曝光输出信号为所述多重曝光模式下的输出信号，所述转换增益包括至少两个增益值，所述模拟增益包括至少两个增益值；所述增益包括转换增益和模拟增益。
处理器510，还用于基于第一斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第一读取图像信号；基于第二斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二读取图像信号；其中，所述第一斜坡发生器对应所述第一模拟增益值，所述第二斜坡发生器对应所述第二模拟增益值，所述第一斜坡发生器对应的读取斜率与所述第二斜坡发生器对应的读取斜率不同，所述第二增益图像信号包括所述第一读取图像信号和所述第二读取图像信号；所述模拟增益包括第一模拟增益值和第二模拟增益值。
所述电子设备与前述实施例所述的拍摄方法相对于相关技术所具有的优势相同，此处不再赘述。
应理解的是，本申请实施例中，输入单元504可以包括图形处理器(GraphicsProcessing Unit，GPU)5041和麦克风5042，图形处理器5041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。显示单元506可包括显示面板5061，可以采用液晶显示器、有机发光二极管等形式来配置显示面板5061。用户输入单元507包括触控面板5071以及其他输入设备5072中的至少一种。触控面板5071，也称为触摸屏。触控面板5071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其他输入设备5072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆，在此不再赘述。
存储器509可用于存储软件程序以及各种数据。存储器509可主要包括存储程序或指令的第一存储区和存储数据的第二存储区，其中，第一存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序或指令(比如声音播放功能、图像播放功能等)等。此外，存储器509可以包括易失性存储器或非易失性存储器，或者，存储器509可以包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data Rate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synch link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本申请实施例中的存储器509包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
处理器510可包括一个或多个处理单元；在一些实施例中，处理器510集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理涉及操作系统、用户界面和应用程序等的操作，调制解调处理器主要处理无线通信信号，如基带处理器。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器510中。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述拍摄方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等。
本申请实施例另提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现上述拍摄方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
应理解，本申请实施例提到的芯片还可以称为系统级芯片、系统芯片、芯片系统或片上系统芯片等。
本申请实施例提供一种计算机程序产品，该程序产品被存储在存储介质中，该程序产品被至少一个处理器执行以实现如上述拍摄方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种拍摄方法，其特征在于，所述方法包括：
获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；
根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像；
基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述至少两种曝光模式下的原始图像；
根据所述原始图像，分别确定所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线；
所述根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式，包括：
根据所述场景动态范围和所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，确定符合所述场景动态范围的所述目标曝光模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述至少两种曝光模式对应的原始图像，包括：
获取所述多重曝光模式对应的第一原始图像，以及所述至少一种单曝光模式对应的第二原始图像；
所述根据所述原始图像，分别确定所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，包括：
根据所述第一原始图像，确定所述多重曝光模式对应的信噪比曲线；
根据所述至少一种单曝光模式对应的所述第二原始图像，确定所述至少一种单曝光模式对应的信噪比曲线。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像，包括：
基于所述多重曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第一图像；
基于所述目标曝光模式中的目标单曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第二图像；
基于所述至少两帧第一图像和所述至少两帧第二图像，生成所述高动态范围图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述增益包括转换增益和模拟增益，所述基于所述目标曝光模式中的目标单曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到至少两帧第二图像，包括：
基于所述转换增益对所述当前拍摄场景的曝光输出信号进行读取，得到第一增益图像信号；
基于所述模拟增益对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二增益图像信号；
基于所述第二增益图像信号，得到所述至少两帧第二图像；
其中，所述曝光输出信号为所述多重曝光模式下的输出信号，所述转换增益包括至少两个增益值，所述模拟增益包括至少两个增益值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模拟增益包括第一模拟增益值和第二模拟增益值，所述基于所述模拟增益对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二增益图像信号，包括：
基于第一斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第一读取图像信号；
基于第二斜坡发生器对所述第一增益图像信号进行读取，得到第二读取图像信号；
其中，所述第一斜坡发生器对应所述第一模拟增益值，所述第二斜坡发生器对应所述第二模拟增益值，所述第一斜坡发生器对应的读取斜率与所述第二斜坡发生器对应的读取斜率不同，所述第二增益图像信号包括所述第一读取图像信号和所述第二读取图像信号。
7.一种拍摄装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取当前拍摄场景对应的场景动态范围；
第一确定模块，用于根据所述场景动态范围，从至少两种曝光模式中确定符合所述场景动态范围的目标曝光模式；所述至少两种曝光模式包括多重曝光模式和至少一种单曝光模式，所述单曝光模式指示在单次曝光过程中通过不同的增益获取至少两帧图像，所述多重曝光模式指示通过控制曝光时间获取至少两帧图像；
拍摄模块，用于基于所述目标曝光模式在所述当前拍摄场景进行拍摄，得到高动态范围图像；所述目标曝光模式包括所述多重曝光模式和所述单曝光模式中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二获取模块，用于获取所述至少两种曝光模式下的原始图像；
第二确定模块，用于根据所述原始图像，分别确定所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线；
所述第一确定模块具体用于：根据所述场景动态范围和所述至少两种曝光模式对应的信噪比曲线，确定符合所述场景动态范围的所述目标曝光模式。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的拍摄方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的拍摄方法的步骤。
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