CN202353675U - 成像系统中的宽动态压缩器 - Google Patents

成像系统中的宽动态压缩器 Download PDF

Info

Publication number
CN202353675U
CN202353675U CN2011202955555U CN201120295555U CN202353675U CN 202353675 U CN202353675 U CN 202353675U CN 2011202955555 U CN2011202955555 U CN 2011202955555U CN 201120295555 U CN201120295555 U CN 201120295555U CN 202353675 U CN202353675 U CN 202353675U
Authority
CN
China
Prior art keywords
brightness value
module
value
wide dynamic
imaging system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2011202955555U
Other languages
English (en)
Inventor
陈付军
庄堉
Original Assignee
ZHEJIANG BOSHI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZHEJIANG BOSHI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical ZHEJIANG BOSHI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN2011202955555U priority Critical patent/CN202353675U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202353675U publication Critical patent/CN202353675U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Studio Devices (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)

Abstract

一种成像系统中的宽动态压缩器，包括：统计模块，其将输入的当前亮度值与保存的最大亮度值及最小亮度值相比，对保存的最大亮度值及最小亮度值进行更新，并将当前亮度值、保存的最大亮度值及最小亮度值输出；对数压缩模块，其对该统计模块提供的当前亮度值、最大亮度值及最小亮度值进行对数运算并输出三者的对数值；除法模块，其根据对数压缩模块提供的当前亮度值、最大亮度值及最小亮度值对当前亮度值进行归一化处理并将该归一化值输出；以及Gamma校正模块，其根据除法模块提供的归一化值进行查表以得到当前亮度值的压缩表达值。本实用新型用硬件实现，并且成本较低。

Description

成像系统中的宽动态压缩器
技术领域
本实用新型涉及成像系统，特别是涉及成像系统中的压缩器。
背景技术
现有的成像系统中通常采用压缩器来对图像进行必要的处理。在成像系统中，宽动态一般是指场景中特别亮的部位和特别暗的部位同时都能看得特别清楚，宽动态范围则是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。宽动态的表现方式以“倍数”或“dB”来表示，在以100IRE为标准时，换算公式：NdB＝20log(V2/V1)。举例来说，如果第一款摄像机(称V1)的宽动态值为10dB，第二款摄像机(称V2)的宽动态值为48dB，那么，第二款摄像机与第一款摄像机之间的差为38dB，也就是：V2/V1＝80，说明第二款摄像机与第一款摄像机的宽动态范围相差为80倍。
随着科技的发展，宽动态渐渐地被大家所认识，在监控摄像机行业中，带有宽动态功能也慢慢地被认为摄像机的一种必备的基本功能。但是这种功能的实现瓶颈在于是否具备宽动态采样或是具备多重曝光功能，随着图像传感器的不断发展，这个瓶颈已经基本解决，现有的一些CMOS图像传感器的宽动态范围值甚至可以达到160db。有了宽动态范围的图像传感器后就需要一种与它相匹配的摄像机，以更好地还原宽动态传感器的图像。若图像传感器是宽动态的，而摄像机不具备宽动态的还原，那么得到的图像就还是和普通的摄像机一样。
一方面，现有的宽动态压缩器通常是通过在计算机上运行的软件来实现，这种软件难以在摄像机上实现；另一方面，在硬件上实现一个实时的宽动态压缩器有很大的难度，即使在单独的硬件上实现也必须耗费大量的硬件资源，致使硬件成本大大提高。
可见，实有必要对现有技术进行改进。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种成像系统中的宽动态压缩器，用硬件实现，并且成本较低。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案包括，提出一种成像系统中的宽动态压缩器，包括：
统计模块，其将输入的当前亮度值与保存的最大亮度值及最小亮度值相比，对保存的最大亮度值及最小亮度值进行更新，并将当前亮度值、保存的最大亮度值及最小亮度值输出；
对数压缩模块，其对该统计模块提供的当前亮度值、最大亮度值及最小亮度值进行对数运算并输出三者的对数值；
除法模块，其根据对数压缩模块提供的当前亮度值、最大亮度值及最小亮度值对当前亮度值进行归一化处理并将该归一化值输出；以及
Gamma校正模块，其根据除法模块提供的归一化值进行查表以得到当前亮度值的压缩表达值。
该对数压缩模块包括三路并列的单元，以同时进行三路的对数压缩运算。
该对数压缩模块是进行以2为底的对数运算的。
该对数压缩模块包括用以得到整数对数值的第一部分和用以得到小数对数值的第二部分，该第二部分是以查表的形式实现的。
该除法模块是采用牛顿迭代算法实现的。
该归一化值是8位表示的。
该压缩表达值是8位表示的。
该统计模块、对数压缩模块、除法模块以及Gamma校正模块是采用FPGA实现的。
与现有技术相比，本实用新型的成像系统中的宽动态压缩器，用硬件实现，并且成本较低。
附图说明
图1为本实用新型的成像系统中的宽动态压缩器的结构示意。
图2为本实用新型的成像系统中的宽动态压缩器的流程图。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1所示，本实用新型的成像系统中的宽动态压缩器实施例大致包括：统计模块1，对数模块2，除法模块3以及Gamma校正模块4。这几个模块组合起来可实现宽动态的数据压缩功能，整个压缩的方法和过程主要可以通过下列公式来表达。在公式中可以看到，所有的原始数据都是经过了对数压缩。由于对数函数是最接近人类眼睛的成像函数，所以采用对数函数压缩数据可以得到一个更宽范围的亮度空间。公式的分子是原始数据的对数结果减去最暗点的对数结果，这样可以理解为原来的像素点在压缩后的亮度空间的位置。分母则是最亮点的对数结果减去最暗点的对数结果，这样可以理解为压缩完后新的亮度空间范围。
F(X)＝[log2(X+1)-log2(Xmin+1)]/[log2(Xmax+1)-log2(Xmin+1)]
统计模块1，它的功能是实现数据统计，它可以找出整个图像里面的最亮点和最暗点，并将这两个的数据传连同当前图像点数据输到对数模块2去。它的输入是整个系统的输入端，连接了场信号vs，行信号hs，图像数据data。输出连接到对数模块2，分别连了最亮点数据，最暗点数据以及图像点数据。
对数模块2，它的功能是将宽带宽的数据压缩到较小的带宽数据，为了提高处理速度，本实用新型中是并列设置了三路单元21、22、23，以同时得到最亮点数据，最暗点数据以及图像点数据的对数压缩值。如果对数函数只用查找表来实现，那么它会消耗极大的硬件资源，因此必须对它进行优化，这里用一个数的优化计算来表达本实用新型的优化策略：先将log2(4000)分解为11+log2(1+1952/2048)，然后用一个8位的查找表去找到一个近似的log2(1+1952/2048)，采用该优化策略可以大大减少硬件资源的要求。对数模块2的输出都连接到除法模块3中去。
除法模块3，它的功能是实现数据的归一化，便于以后数据空间的换算。在本实用新型中，除法器也做了优化，以缩减计算时间以及减少资源的消耗。除法器的算法主要采用了牛顿迭代的方法，也就是先用一个8位的查找表找出一个粗劣的原始数值，然后进行迭代找到一个精确的结果。
Gamma校正模块4，它的功能是亮度校正，让图像的亮度和对比度更加合理。它主要是由一个8位的查找表组成。
需要说明的是，上述的统计模块1、对数压缩模块2、除法模块3以及Gamma校正模块4可以采用FPGA实现，也可以采用其它的专门的集成电路来实现。
图2为本实用新型的成像系统中的宽动态压缩器的流程图。大致包括：
步骤1、将进来的数据进行比较，找出最亮点和最暗点。每进来一个点的数据都和之前的数据点比较，如果现在的数据比之前的最亮点大，那就替代原来的最亮点数据，如果比最暗点的数据还小，那就替换掉原来的最暗点数据，这样重复直到图像的最后一个点结束。并将这两个点的数据在下一张图片到来的时候和原始数据一起传送到后面log表中去；
步骤2、在对数模块中，先将数据进行分解，把最高位的数据优化出来，然后把剩下的数据当做查找表的地址，找到对应的近似值，然后把这两个值相加起来，得到数据的真正结果；
步骤3、将步骤2的最亮值数据减掉最暗值数据作为除法器的分母，原始数据减掉最暗值数据作为分子，计算出一个归一化的数值；
步骤4、将步骤3的数据作为Gamma校正的查找表地址，该查找表是一个8位的数据，这样还原后就可得到一个在0～255数据空间的压缩值。这个数值就是本实用新型想压缩得到的结果。
与现有技术相比，本实用新型的成像系统中的宽动态压缩器，通过全局的亮度版图(tonemap)调节，对宽动态的图像进行压缩，这样也能实现宽动态图像的还原，但是图像的细节有所损失，图像的对比度较差，不过可以通过一定Gamma校正和对比对调节加以改善，从而可以大大减少对资源依赖并实现实时的宽动态还原。
以上，仅为本实用新型之较佳实施例，意在进一步说明本实用新型，而非对其进行限定。凡根据上述之文字和附图所公开的内容进行的简单的替换，都在本专利的权利保护范围之列。

Claims (3)

1.一种成像系统中的宽动态压缩器，其特征在于，包括：
统计模块，其将输入的当前亮度值与保存的最大亮度值及最小亮度值相比，对保存的最大亮度值及最小亮度值进行更新，并将当前亮度值、保存的最大亮度值及最小亮度值输出；
对数压缩模块，其对该统计模块提供的当前亮度值、最大亮度值及最小亮度值进行对数运算并输出三者的对数值；
除法模块，其根据对数压缩模块提供的当前亮度值、最大亮度值及最小亮度值对当前亮度值进行归一化处理并将该归一化值输出；以及
Gamma校正模块，其根据除法模块提供的归一化值进行查表以得到当前亮度值的压缩表达值。
2.如权利要求1所述的成像系统中的宽动态压缩器，其特征在于，该对数压缩模块包括三路并列的单元，以同时进行三路的对数压缩运算。
3.如权利要求1或2所述的成像系统中的宽动态压缩器，其特征在于，该统计模块、对数压缩模块、除法模块以及Gamma校正模块是采用FPGA实现的。 
CN2011202955555U 2011-08-15 2011-08-15 成像系统中的宽动态压缩器 Expired - Fee Related CN202353675U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011202955555U CN202353675U (zh) 2011-08-15 2011-08-15 成像系统中的宽动态压缩器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011202955555U CN202353675U (zh) 2011-08-15 2011-08-15 成像系统中的宽动态压缩器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202353675U true CN202353675U (zh) 2012-07-25

Family

ID=46542631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011202955555U Expired - Fee Related CN202353675U (zh) 2011-08-15 2011-08-15 成像系统中的宽动态压缩器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202353675U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106686811A (zh) * 2016-12-23 2017-05-17 深圳市思乐数据技术有限公司 彩票机自助终端及其灯光控制方法
CN108986174A (zh) * 2018-06-06 2018-12-11 链家网（北京）科技有限公司 一种针对高动态范围跨图片的全局色调映射方法及系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106686811A (zh) * 2016-12-23 2017-05-17 深圳市思乐数据技术有限公司 彩票机自助终端及其灯光控制方法
CN106686811B (zh) * 2016-12-23 2018-11-09 深圳市思乐数据技术有限公司 彩票机自助终端及其灯光控制方法
CN108986174A (zh) * 2018-06-06 2018-12-11 链家网（北京）科技有限公司 一种针对高动态范围跨图片的全局色调映射方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2666234C1 (ru) Аппроксимация восстановления формы сигнала
US7792898B2 (en) Method of remote displaying and processing based on server/client architecture
CN1081870C (zh) 采用量化的均值匹配直方图均衡的图像增强方法和电路
CN101826282B (zh) 一种液晶显示装置和数字图像信号的处理方法
US9837048B2 (en) Method of and apparatus for processing data for a display
JP2018506916A (ja) Ｈｄｒピクチャをｓｄｒピクチャにマッピングする方法およびデバイスならびに対応するｓｄｒからｈｄｒへのマッピング方法およびデバイス
DE112015000959T5 (de) Adaptive Videoverarbeitung
CN111614894B (zh) 一种图像采集方法、装置及终端设备
US20180005358A1 (en) A method and apparatus for inverse-tone mapping a picture
CN105578082A (zh) 一种自适应黑电平校正方法
CN202353675U (zh) 成像系统中的宽动态压缩器
CN113507598A (zh) 视频画面的显示方法、装置、终端及存储介质
CN104217399A (zh) 实现红外图像进行平台直方图均衡处理功能的电路及方法
TW202143693A (zh) 動態範圍映射的方法和裝置
WO2022262660A1 (zh) 针对超分辨率网络的剪枝量化压缩方法、系统及介质
US20140092116A1 (en) Wide dynamic range display
Tang et al. A high-dynamic range CMOS camera based on dual-gain channels
WO2020078130A1 (zh) 视频处理方法、装置、电子设备以及存储介质
CN113870810A (zh) 颜色调整方法及装置、显示设备
EP3796253B1 (en) Compressing dynamic range in images using darkness gamma transfer function
CN111242872B (zh) 一种基于msr的实时rgb图像增强方法
CN2838169Y (zh) 增强图像颜色的装置
CN114727029B (zh) 视频的处理方法、装置、电子设备及存储介质
CN2867759Y (zh) 具双天线的影音信号处理器
Palacios et al. A hardware architecture for Multiscale Retinex with Chromacity Preservation on an FPGA

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: CHEN FUJUN LIU ZHE

Effective date: 20120705

Owner name: WANG ZHONGQIU

Free format text: FORMER OWNER: ZHEJIANG BOSHI ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20120705

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 314000 ROOM 106, BUILDING 3, NEI, NO.70, YU AVENUE(NORTH), YU XIN TOWN, NANHU DISTRICT, JIAXING CITY, ZHEJIANG PROVINCE TO: 518000 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120705

Address after: 518000, B, room 1705, Pavilion Hotel, Huaqiang North Road, Shenzhen, Futian District, Guangdong

Co-patentee after: Chen Fujun

Patentee after: Wang Zhongqiu

Co-patentee after: Liu Zhe

Address before: 3, room 314000, 70 North Main Street, Yu Xin Town, Nanhu Town, Jiaxing, Zhejiang, 106

Patentee before: Zhejiang Boshi Electronic Technology Co., Ltd.

CU03 Correction of utility model patent gazette

Correction item: Applicant

Correct: Wang Shenqiu| room 1705, block B, Huaqiang North Road, Futian District, Guangdong, Shenzhen 518000, China|Chen Fujun|Liu Zhe

False: Wang Zhongqiu| room 1705, block B, Huaqiang North Road, Futian District, Guangdong, Shenzhen 518000, China|Chen Fujun|Liu Zhe

Number: 31

Volume: 28

ERR Gazette correction

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: WANG ZHONGQIU:518000 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE; CHEN FUJUN, LIU ZHE TO: WANG SHENQIU:518000 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE; CHEN FUJUN, LIU ZHE

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120725

Termination date: 20130815