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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Erzeugen von Bildern mit großem Dynamikbereich (High Dynamic Range, HDR) aus mehreren Einzelbildern ein und desselben Fotomotivs, die jeweils mit verschiedenen einfallenden Lichtintensitäten aufgenommen werden.
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HINTERGRUND
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Bei der HDR-Bilderzeugung betrifft ein Dynamikbereich im Allgemeinen einen Bereich einer Vielzahl verschiedener unabhängiger Beleuchtungs-, Belichtungs- oder Helligkeitswerte, die zum Erzeugen entsprechender Bilder (oder Datensätze von Bildinformationen) eines bestimmten Fotomotivs verwendet werden, wobei die verschiedenen Bilder/Daten zusammengefügt oder anderweitig zusammen verwendet werden, um ein einziges HDR-Bild zu erzeugen, zum Beispiel unter Verwendung von Softwareanwendungen. Dadurch können überbelichtete Bereiche oder unterbelichtete Bereiche eines bestimmten Bildbereichs in einem bestimmten Bild durch Bilddaten von einem anderen Bild ersetzt werden, das bei einer anderen Belichtungsintensität aufgenommen wurde, wodurch ein Bild mit einem Bereich der verschiedenen Beleuchtungs-, Belichtungs- oder Helligkeitswerte erzeugt wird.
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Bei der HDR-Fotografie werden üblicherweise Bilder mit verschiedenen Beleuchtungs-, Belichtungs- oder Helligkeitswerten durch Variieren der entsprechenden Blendenzahlen („f-stop value”) der Linsenapertur einer Kamera gewonnen, die zum Aufnehmen jedes der Bilder verwendet wird. Die Blendenzahl ist gleich der Brennweite des Objektivs geteilt durch dessen Aperturdurchmesser und wird üblicherweise von einer Stufenskala abgelesen, wobei aufeinander folgende Blendenzahlen jeweils den vorhergehenden Wert halbieren und kleinere Blendenzahlen somit mehr Licht durch das Objektiv zu einem Bildsensor übertragen, zum Beispiel zu einem Film in der Analogfotografie oder CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoreinheiten in der Digitalfotografie. Beim Beispiel eines 80-mm-Objektivs mit einer Blendenzahl f8 ergibt sich ein Aperturdurchmesser von 10 mm, wobei eine Änderung der Blendenzahl auf f16 einen Durchmesser von 5 mm ergibt. Durch das Einstellen der Blendenzahl kann jedoch auch die „Schärfentiefe” der aufgenommenen Bilddaten bestimmt werden; d. h. wie viel des Bildes vor und hinter einem fokussierten Objekt ebenfalls scharf eingestellt ist, wobei kleinere Blendenzahlen Bilder mit einer relativ größeren Schärfentiefe liefern als Bilder, die durch dasselbe Objektiv mit größeren Blendenzahlen aufgenommen wurden. Deshalb treten beim Aufnehmen mehrerer Bilder eines Fotomotivs mit großem Dynamikbereich viele Probleme auf, wenn die einfallenden Lichtintensitäten durch Einstellen anderer Blendenzahlen eines Objektivs variiert werden; solche Bilder können jeweils unterschiedliche Schärfentiefen aufweisen, sodass bei Bildern mit großen Blendenzahlen bestimmte Elemente im Vordergrund und im Hintergrund unscharf werden.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Verwenden einer einzigen Matrix von Bildsensoren zum Aufnehmen einer Vielzahl verschiedener Bilder mit unterschiedlichen durchgelassenen Belichtungsintensitäten von einer gemeinsamen Belichtungsquellintensität das Belichten einer ersten und einer zweiten Matrix von Lichtsteuerelementen, die in einer Kamera installiert sind, mit dem Licht eines Fotomotivs von einem Objektiv der Kamera mit einer Belichtungszeit. Jede der Matrices von Lichtsteuerelementen ist in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor den entsprechenden Matrices lichtempfindlicher Bildsensoren angebracht, die in einer einzigen Brennebenenmatrix in der Kamera angeordnet sind, wobei die Bildsensoren in jeder einzelnen ersten und zweiten Matrix auf gleiche Intensitäten der Farbbildinformationen in dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise reagieren. Die erste Matrix der Lichtsteuerelemente überträgt während der Belichtungszeit die Farbbildinformationen von dem einfallenden Licht des Objektivs mit einem ersten Helligkeitswert des einfallenden Lichts zu der entsprechenden ersten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren, während die zweite Matrix der Lichtsteuerelemente die Farbbildinformationen vom Bild des Fotomotivs mit einem zweiten, verschiedenen Helligkeitswert zu jedem entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensor der zweiten Matrix überträgt. Das erste und das zweite Bild werden somit jeweils mit unterschiedlichen Helligkeitswerten durch die jeweiligen Matrizen lichtempfindlicher Bildsensoren aufgenommen und die Pixeldaten der aufgenommenen Bilder zusammengefügt, um ein Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein System eine Verarbeitungseinheit, einen computerlesbaren Speicher und eine Einheit mit einem computerlesbaren Speichermedium mit Programmanweisungen auf, wobei die Verarbeitungseinheit, wenn sie die gespeicherten Programmanweisungen ausführt, ein erstes Bild mit einem ersten Helligkeitswert von den Farbbildinformationen aufnimmt, die während einer Belichtungszeit zu einer ersten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren in einer Kamera durch eine entsprechende erste Matrix von Lichtsteuerelementen von dem einfallenden Licht des Objektivs vom Bild eines Fotomotivs übertragen werden, wobei jedes der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix in der Kamera angeordnet ist. Ferner nimmt die Verarbeitungseinheit ein zweites Bild mit einem zweiten Helligkeitswert von den Farbbildinformationen auf, die zu einer zweiten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren übertragen werden, die zusammen mit den Sensoren der ersten Matrix in der Kamera in einer einzigen Brennebenenmatrix angeordnet sind, wobei der zweite Helligkeitswert durch entsprechende Lichtsteuerelemente einer zweiten Matrix übertragen wird. Die lichtempfindlichen Bildsensoren in der ersten und in der zweiten Matrix reagieren auf gleiche Werte der Farbbildinformationen von dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise. Pixeldaten von dem aufgenommenen ersten und zweiten Bild mit verschiedenen Helligkeitswerten werden zusammengefügt, um ein Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Herstellungsartikel eine Einheit mit einem computerlesbaren Speichermedium mit einem darin gespeicherten computerlesbaren Programmcode auf, wobei der computerlesbare Programmcode Anweisungen aufweist, die, wenn sie durch einen Computerprozessor ausgeführt werden, den Computerprozessor veranlassen, ein erstes und ein zweites Bild mit verschiedenen Helligkeitswerten von einer Farbbildinformation aufzunehmen, die während einer Belichtungszeit zu einer ersten und einer zweiten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren in einer Kamera durch entsprechende Lichtsteuerelemente einer entsprechenden ersten und zweiten Matrix in dem einfallenden Licht des Objektivs vom Bild eines Fotomotivs übertragen werden, wobei die Lichtsteuerelemente in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren in der Kamera angeordnet sind. Die lichtempfindlichen Bildsensoren in der ersten und in der zweiten Matrix reagieren auf gleiche Werte der Farbbildinformationen in dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise. Pixeldaten von dem aufgenommenen ersten und zweiten Bild mit verschiedenen Helligkeitswerten werden zusammengefügt, um ein Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Bereitstellen eines Dienstes zum Verwenden einer einzigen Bildsensormatrix zum Gewinnen einer Vielzahl verschiedener Bilder mit verschiedenen durchgelassenen Belichtungsintensitäten von einer gemeinsamen Belichtungsquellintensität das Bereitstellen eines oder mehrerer Artikel, darunter eine Bildaufnahmeeinheit, die ein erstes und ein zweite Bild mit verschiedenen Helligkeitswerten von Farbbildinformationen aufnimmt, die während einer Belichtungszeit zu einer entsprechenden ersten und zweiten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren in einer Kamera durch eine entsprechende erste und zweite Matrix von Lichtsteuerelementen in dem einfallenden Licht des Objektivs vom Bild eines Fotomotivs übertragen werden, wobei die Lichtsteuerelemente in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren in der Kamera angeordnet sind. Die lichtempfindlichen Bildsensoren in der ersten und in der zweiten Matrix reagieren auf gleiche Werte der Farbbildinformationen in dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise. Es wird ein Generator zum Erzeugen von Bildern mit großem Dynamikbereich bereitgestellt, der Pixeldaten von dem aufgenommenen ersten und zweiten Bild zusammengefügt, um ein Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Dienstes zum Verwenden einer einzigen Matrix von Bildsensoren, um eine Vielzahl verschiedener Bilder mit verschiedenen durchgelassenen Belichtungsintensitäten von einer gemeinsamen Belichtungsquellintensität zu gewinnen, wobei das Verfahren aufweist bereitzustellen:
eine Bildaufnahmeeinheit, die ein erstes Bild mit einem ersten Helligkeitswert von Farbbildinformationen aufnimmt, die während einer Belichtungszeit in dem einfallenden Licht des Objektivs des Bildes eines Fotomotivs zu einer ersten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren durch eine entsprechende erste Matrix von Lichtsteuerelementen übertragen werden, wobei jedes der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor jeweils einem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix angeordnet ist und wobei die erste Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren in einer einzigen Brennebenenmatrix in der Kamera angeordnet ist; und
wobei die Bildaufnahmeeinheit ferner ein zweites Bild mit einem zweiten Helligkeitswert von den Farbbildinformationen aufnimmt, die während der Belichtungszeit in dem einfallenden Licht des Objektivs des Bildes des Fotomotivs zu einer zweiten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren übertragen werden, wobei jedes der Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor jeweils einem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix angeordnet ist, wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix in der einzigen Brennebenenmatrix in der Kamera angeordnet sind, wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren in der ersten und in der zweiten Matrix auf gleiche Werte der Farbbildinformationen in dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise reagieren und wobei der zweite Helligkeitswert von dem ersten Helligkeitswert verschieden ist; und
einen Generator für Bilder mit großem Dynamikbereich der Pixeldaten von dem ersten und dem zweiten aufgenommenen Bild zusammengefügt, um ein Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den ersten und den zweiten Lichtsteuerelementen um Verschlüsse, wobei die Bildaufnahmeeinheit ferner:
die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix während der Belichtungszeit für eine erste Verschlussöffnungszeit öffnet, sodass die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix während der Belichtungszeit die Farbbildinformationen mit dem ersten Helligkeitswert zu den entsprechenden Bildsensoren der ersten Matrix übertragen; und
die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix während der Belichtungszeit für eine zweite Verschlussöffnungszeit öffnet, die von der ersten Verschlussöffnungszeit verschieden ist, sodass die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix während der Belichtungszeit die Farbbildinformationen mit dem zweiten Helligkeitswert zu den entsprechenden Bildsensoren der zweiten Matrix übertragen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die ersten und die zweiten Lichtsteuerelemente jeweils eine Vielzahl verschiedener Farbtonmaskierungselemente auf, die jeweils unterschiedliche Farbtöne aufweisen und jeweils Farbbildinformationen mit einem Helligkeitswert ihrer jeweiligen Farbtöne übertragen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Bildsensormatrix mehr oder weniger als eine Hälfte aller Sensoren in der Brennebenenmatrix auf, und wobei das erste Bild eine auf die gesamte Bildauflösung aller Sensoren in der Brennebenenmatrix bezogene prozentuale Auflösung aufweist, die gleich einem prozentualen Anteil der Bildsensoren der ersten Matrix an allen Sensoren ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System, das Folgendes aufweist: eine Verarbeitungseinheit, einen computerlesbaren Speicher und ein computerlesbares Speichermedium;
wobei die Verarbeitungseinheit, wenn sie auf dem computerlesbaren Speichermedium gespeicherte Programmanweisungen über den computerlesbaren Speicher ausführt:
ein erstes Bild mit einem ersten Helligkeitswert von Farbbildinformationen aufnimmt, die während einer Belichtungszeit von dem einfallenden Licht des Objektivs vom Bild eines Fotomotivs durch eine erste Matrix von Lichtsteuerelementen zu einer entsprechenden Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren übertragen werden, wobei jedes der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor jeweils einem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix angeordnet ist und wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix in einer Brennebenenmatrix in der Kamera angeordnet sind;
ein zweites Bild mit einem zweiten Helligkeitswert von den Farbbildinformationen aufnimmt, die während der Belichtungszeit in dem einfallenden Licht des Objektivs vom Bild eines Fotomotivs zu einer zweiten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren übertragen werden, wobei jedes der Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor jeweils einem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix angeordnet ist, wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix in der einzigen Brennebenenmatrix in der Kamera angeordnet sind, wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren in der ersten und in der zweiten Matrix auf gleiche Werte der Farbbildinformationen in dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise reagieren und wobei der zweite Helligkeitswert von dem ersten Helligkeitswert verschieden ist; und
Pixeldaten von dem ersten und dem zweiten aufgenommenen Bild zusammenfügt, um ein Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die erste Bildsensormatrix mehr oder weniger als eine Hälfte aller Bildsensoren in der Brennebenenmatrix auf, wobei das erste Bild eine auf die gesamte Bildauflösung aller Sensoren in der Brennebenenmatrix bezogene prozentuale Auflösung aufweist, die gleich einem prozentualen Anteil der Bildsensoren der ersten Matrix an allen Sensoren ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Herstellungsartikel, der Folgendes aufweist:
ein computerlesbares Speichermedium mit einem darin gespeicherten computerlesbaren Programmcode, wobei der computerlesbare Programmcode Anweisungen aufweist, die bei Ausführung durch einen Computerprozessor diesen veranlassen:
ein erstes Bild mit einem ersten Helligkeitswert von Farbbildinformationen aufzunehmen, die während einer Belichtungszeit von dem einfallenden Licht des Objektivs des Bildes eines Fotomotivs durch eine erste Matrix von Lichtsteuerelementen zu einer entsprechenden Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren übertragen werden, wobei jedes der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor jeweils einem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix angeordnet ist und wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix in einer Brennebenenmatrix in der Kamera angeordnet sind;
ein zweites Bild mit einem zweiten Helligkeitswert von den Farbbildinformationen aufzunehmen, die während der Belichtungszeit in dem einfallenden Licht des Objektivs des Bildes des Fotomotivs zu einer zweiten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren übertragen werden, wobei jedes der Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix in Bezug auf das einfallende Licht des Objektivs vor jeweils einem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix angeordnet ist, wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix in der einzigen Brennebenenmatrix in der Kamera angeordnet sind, wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren in der ersten und in der zweiten Matrix auf gleiche Werte der Farbbildinformationen in dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise reagieren und wobei der zweite Helligkeitswert von dem ersten Helligkeitswert verschieden ist; und
Pixeldaten von dem ersten und dem zweiten aufgenommenen Bild zusammenzufügen, um ein Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den ersten und den zweiten Lichtsteuerelementen um Verschlüsse, wobei die Anweisungen des computerlesbaren Programmcodes bei Ausführung durch den Computerprozessor diesen ferner veranlassen:
die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix während der Belichtungszeit für eine erste Verschlussöffnungszeit zu öffnen, sodass die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der ersten Matrix während der Belichtungszeit die Farbbildinformationen mit dem ersten Helligkeitswert zu den entsprechenden Bildsensoren der ersten Matrix übertragen; und
die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix während der Belichtungszeit für eine zweite Verschlussöffnungszeit zu öffnen, die von der ersten Verschlussöffnungszeit verschieden ist, sodass die Verschlüsse der Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix während der Belichtungszeit die Farbbildinformationen mit dem zweiten verschiedenen Helligkeitswert zu den entsprechenden Bildsensoren der zweiten Matrix übertragen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die ersten und die zweiten Lichtsteuerelemente eine Vielzahl verschiedener Farbtonmaskierungselemente auf, die jeweils unterschiedliche Farbtöne aufweisen und jeweils Farbbildinformationen mit einem Helligkeitswert ihrer jeweiligen Farbtöne übertragen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Bildsensormatrix mehr oder weniger eine Hälfte aller Sensoren in der Brennebenenmatrix auf, wobei das erste Bild eine auf die gesamte Bildauflösung aller Sensoren in der Brennebenenmatrix bezogene prozentuale Auflösung aufweist, die gleich einem prozentualen Anteil der Bildsensoren der ersten Matrix an allen Sensoren ist.
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Es ist klar, dass ein oder mehrere der Ansprüche und/oder eine oder mehrere der oben erwähnten Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, solange die kombinierten Ausführungsformen sich nicht gegenseitig ausschließen.
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KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ZEICHNUNGSANSICHTEN
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Diese sowie weitere Merkmale dieser Erfindung werden verständlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, wobei:
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1 ein Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahren oder Systems zum Verwenden einer einzigen Matrix von Bildsensoren ist, um eine Vielzahl verschiedener Bilder mit verschiedenen durchgelassenen Belichtungsintensitäten von einer gemeinsamen Belichtungsquellintensität gemäß der vorliegenden Erfindung zu gewinnen.
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2 ein Schaubild eines Systems gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist.
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3 ein Schaubild von Matrices von verschiedenen Lichtsteuerelementen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist.
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4A bis 4D Schaubilder von beispielhaften Matrices von verschiedenen Lichtsteuerelementen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind.
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5 ein Schaubild eines Prozesses zum Gewinnen einer Vielzahl verschiedener Bilder mit verschiedenen durchgelassenen Lichtintensitäten über eine gemeinsame oder überlappende Belichtungszeit hinweg gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist.
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6 ein Blockschaubild einer computergestützten Implementierung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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7 ein Blockschaubild eines Artikels gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
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Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet. Die Zeichnungen zeigen lediglich schematische Darstellungen und sollen keine speziellen Parameter der Erfindung wiedergeben. Die Zeichnungen sollen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und sind deshalb nicht als Einschränkung des Geltungsbereichs der Erfindung zu verstehen. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen stellen gleiche Elemente dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Dem Fachmann ist einsichtig, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung als System, Verfahren oder Computerprogrammprodukt realisiert werden können. Demgemäß können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form einer kompletten Hardwareausführungsform, einer kompletten Softwareausführungsform (darunter Firmware, residente Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform annehmen, die Software- und Hardwareaspekte in sich vereint, und die hierin sämtlich allgemein als „Schaltkreis”, „Modul” oder „System” bezeichnet werden können. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien verkörpert ist, in denen ein computerlesbarer Programmcode gespeichert ist.
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Es kann eine beliebige Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Medien verwendet werden. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich um ein computerlesbares Signalmedium oder um ein computerlesbares Speichermedium handeln. Bei einem computerlesbaren Speichermedium kann es sich unter anderem um ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot- oder Halbleitersystem, eine entsprechende Vorrichtung oder Einheit oder eine geeignete Kombination derselben handeln. Spezielle Beispiele (eine nicht erschöpfende Aufzählung) des computerlesbaren Speichermediums können Folgendes aufweisen: eine elektrische Verbindung mit einem oder mehreren Drähten, eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen Lichtwellenleiter, einen tragbaren Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine optische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit oder eine geeignete Kombination derselben. In Verbindung mit diesem Dokument kann es sich bei dem computerlesbaren Speichermedium um ein beliebiges materielles Medium handeln, das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder Einheit zum Ausführen von Anweisungen enthalten oder speichern kann.
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Ein computerlesbares Signalmedium kann ein sich ausbreitendes Datensignal mit einem darin verkörperten computerlesbaren Programmcode aufweisen, zum Beispiel in einem Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches sich ausbreitendes Signal kann eine Vielzahl von Formen annehmen, unter anderem elektromagnetische oder optische Signale oder eine geeignete Kombination derselben. Bei einem computerlesbaren Signalmedium kann es sich um ein beliebiges computerlesbares Medium handeln, das kein computerlesbares Speichermedium ist und ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, einer Vorrichtung oder Einheit zum Ausführen von Anweisungen übertragen, weiterleiten oder transportieren kann.
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Der auf einem computerlesbaren Medium gespeicherte Programmcode kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Mediums übertragen werden, unter anderem drahtlos, leitungsgebunden, über Lichtwellenleiter, HF usw. oder eine beliebige geeignete Kombination derselben.
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Ein Computerprogrammcode zum Ausführen von Operationen gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben werden, darunter eine objektorientierte Programmiersprache wie beispielsweise Java, Smalltalk, C++ oder Ähnliches und herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie beispielsweise die Programmiersprache „C” oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann komplett auf dem Computer eines Benutzers, teilweise auf dem Computer eines Benutzers, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer eines Benutzers und teilweise auf einem fernen Computer oder komplett auf dem fernen Computer oder Server ausgeführt werden. Im letzteren Szenario kann der ferne Computer über ein beliebiges Netzwerk mit dem Computer des Benutzers verbunden werden, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetzwerk (WAN), oder die Verbindung kann zu einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters).
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Im Folgenden werden Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf den Ablaufplan und/oder die Blockschaubilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es ist klar, dass jeder Block des Ablaufplans und/oder der Blockschaubilder und Kombinationen von Blöcken des Ablaufplans und/oder der Blockschaubilder durch Computerprogrammanweisungen umgesetzt werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zugeleitet werden, um eine Maschine zu erzeugen, damit die durch den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen ein Mittel zum Umsetzen der in dem Block oder den Blöcken in dem Ablaufplan und/oder den Blockschaubildern angegebenen Funktionen/Aktionen erzeugen.
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Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert werden, das einen Computer eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einheiten veranlassen kann, in einer bestimmten Weise so wirksam zu werden, dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsartikel erzeugen, der Anweisungen zum Umsetzen der in dem Block oder den Blöcken des Ablaufplans und/oder der Blockschaubilder angegebenen Funktionen/Aktionen enthält.
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Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder andere Einheiten geladen werden, um die Ausführung einer Reihe von Arbeitsschritten auf dem Computer, der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung oder anderen Einheiten derart zu veranlassen, dass die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Vorrichtung ausgeführten Anweisungen Prozesse zum Umsetzen der in dem Block oder den Blöcken des Ablaufplans und/oder der Blockschaubilder angegebenen Funktionen/Aktionen bewirken.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird nunmehr eine Ausführungsform eines Verfahrens, Prozesses oder Systems zum Verwenden einer einzigen Bildsensormatrix zum Gewinnen einer Vielzahl verschiedener Bilder mit verschiedenen durchgelassenen Belichtungsintensitäten von einer gemeinsamen Belichtungsquellintensität gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere werden in Block 102 eine erste und eine zweite Matrix von Lichtsteuerelementen, die sich strukturell voneinander unterscheiden und in einer einzigen Kamera in Bezug auf ein Objektiv vor jeweils einer entsprechenden ersten und zweiten Matrix lichtempfindlicher Bildsensoren angeordnet sind, innerhalb einer gemeinsamen Matrix in einer einzigen Brennebenenmatrix der Kamera definiert. Jeder der Bildsensoren ist elektrisch mit einer Verarbeitungseinheit (z. B. mit einem digitalen Signalprozessor (DSP) oder einer anderen Verarbeitungseinheit oder einem anderen Artikel) verbunden, um auf diese Weise zusammen mit den anderen Bildsensoren innerhalb deren entsprechender Matrices Bilddaten bereitzustellen, um die Verarbeitungseinheit in die Lage zu versetzen, von jeder ersten und zweiten Bildsensormatrix Einzelbilder eines Fotomotivs zu erzeugen. Bei den einzelnen Lichtsteuerelementen kann es sich um aktive Strukturen, die elektrisch mit anderen Lichtsteuerelementen innerhalb deren entsprechender Matrices verbunden sind, um gleichzeitig dieselbe Lichtintensität oder -menge in Bezug auf die zugehörigen Sensormatrices durchzulassen (zum Beispiel mechanisch, elektrisch, chemisch usw. aktivierte Verschlüsse), oder um passive Strukturen handeln (zum Beispiel Filter, Masken usw.). Jedes der Lichtsteuerelemente lässt Licht von der gemeinsamen Belichtung eines Fotomotivs zu einem zugehörigen Sensorelement mit einer im Vergleich zu mindestens einem anderen Lichtsteuerelement in einer anderen Matrix anderen Belichtungsintensität oder -menge durch, was im Folgenden ausführlich beschrieben wird.
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In Block 104 werden die Matrices der Lichtsteuerelemente während einer Belichtungszeit durch ein Objektiv mit dem Licht vom Bild eines Fotomotivs belichtet. Demgemäß übertragen während dieser Belichtungszeit: (1) in Block 106 die Lichtsteuerelemente der ersten Matrix Farbbildinformationen von dem einfallenden Licht des Objektivs vom Bild des Fotomotivs zu jedem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix das während der Belichtungszeit mit einer ersten durchgelassene Lichtintensität; und (2) in Block 108 die Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix dieselben Farbbildinformationen des einfallenden Lichts des Objektivs vom Bild des Fotomotivs zu jedem der entsprechenden lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix, jedoch mit einem zweiten Helligkeitswert des durchgelassenen Lichts der vom ersten Helligkeitswert des durchgelassenen Lichts während derselben Belichtungszeit verschieden ist. Demgemäß wird in Block 110 ein erstes Bild mit einem ersten Helligkeitswert von den zu den lichtempfindlichen Bildsensoren der ersten Matrix übertragenen Farbbildinformationen und in Block 112 ein zweites Bild von den während derselben Belichtungszeit zu den lichtempfindlichen Bildsensoren der zweiten Matrix übertragenen Farbbildinformationen aufgenommen, wobei das zweite Bild einen zweiten Helligkeitswert aufweist, der von dem ersten Helligkeitswert des ersten aufgenommenen Bildes verschieden ist.
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Die Pixeldaten von diesen beiden Einzelbildern desselben Fotomotivs, die Bildinformationen mit verschiedenen Helligkeitswerten aufweisen, werden dann durch eine Verarbeitungseinheit miteinander kombiniert, um in Block 114 ein einziges Gesamtbild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen. Somit wird ein HDR-Bild des Fotomotivs aus zwei (oder mehr) Einzelbildern erzeugt, die jeweils durch Belichten einzelner Matrices innerhalb der einzelnen Bildsensormatrix mit dem Licht der Bildinformationen von demselben Kamerastandort (desselben Bildes, das durch dasselbe Objektiv fokussiert wird) während gemeinsamer oder überlappender Belichtungszeiten erzeugt wurden, wobei jedes einzelne Bild für verschiedene Helligkeitswerte des einfallenden Lichts aufgenommen wurde. Gemäß einem Aspekt können durch das Erzeugen des HDR-Bildes in Block 114 überbelichtete Bereiche oder unterbelichtete Bereiche in einem bestimmten Bildbereich eines bestimmten Einzelbildes durch Bilddaten von einem anderen Bild mit anderen Helligkeitswerten bei einem anderen Belichtungswert ersetzt und dadurch ein Bild über einen Bereich unterschiedlicher Beleuchtungs-, Belichtungs- und Helligkeitswerte erzeugt werden.
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Insbesondere bewirken die betreffenden Matrices der Lichtsteuerelemente das Aufnehmen jeweils unterschiedlicher Bilder des Fotomotivs, die dieselben Farbbildinformationen mit verschiedenen durchgelassenen Lichtintensitäten während derselben Belichtung des Fotomotivs während derselben einmaligen Belichtungszeit aufweisen. Es ist klar, dass Farbinformationen sich ganz allgemein auf Bildinformationen beziehen; damit können das gesamte Spektrum der Farbinformationen oder anteilige oder gemischte spektrale Informationen (zum Beispiel nur Infrarot, gelb-cyan oder grünempfindlich usw.) oder Schwarz-weiß-Informationen oder eine Kombination derselben gemeint sein. Unabhängig von der Definition der Farbinformationen erfassen die lichtempfindlichen Bildsensoren der betreffenden Matrices dieselben Farbinformationen oder sind für diese sensibilisiert, wobei die lichtempfindlichen Bildsensoren in der ersten und der zweiten Matrix auf gleiche Farbbildinformationen in dem einfallenden Licht des Objektivs in gleicher Weise reagieren. Dadurch können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit herkömmlichen Matrices von lichtempfindlichen Sensoren realisiert werden, ohne unterschiedliche Sensortypen innerhalb der Matrix verwenden zu müssen, indem mehrere Bilder von einzelnen Sensorgruppen innerhalb der einzigen Bildsensormatrix durch die Verwendung einer mit den Sensoren elektrisch verbundenen Verarbeitungseinheit gewonnen werden können und indem statt dessen unterschiedliche Lichtsteuerelemente verwendet werden, um eine Vielzahl verschiedener Bilder mit jeweils verschiedenen durchgelassenen Lichtintensitäten zu erzeugen.
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Verfahren und Systeme nach dem Stand der Technik zum Erfassen von Bilddaten für ein Fotomotiv mit verschiedenen einfallenden Lichtintensitäten können Graufilter vor einem Objektiv verwenden. Zum Beispiel kann auf das Objektiv ein Sperrfilter gesetzt werden, das das Objektiv nur teilweise bedeckt und nur einen zu hellen Teil des Fotomotivs abschwächt, sodass eine Belichtungseinstellung ausreicht, um den gesamten Helligkeitsbereich des Fotomotivs ordnungsgemäß abzubilden. Dieser Ansatz ist jedoch nur geeignet, wenn der Fotograf an einem Helligkeitsübergang zwischen zwei verschiedenen Intensitätsbereichen eine deutliche Grenze erkennen kann (zum Beispiel eine horizontale Linie, eine Strukturkante usw.), um die Filter manuell ausrichten zu können. Solche Ansätze können mühselig, aufwendig und auch zu langsam sein, um auf veränderte Beleuchtungsbedingungen reagieren oder andere Einstellungen vornehmen zu können.
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Ein weiterer Ansatz nach dem Stand der Technik besteht darin, mehrere Aufnahmen mit verschiedenen Verschlussöffnungszeiten mit einer Vielzahl verschiedener Kameras oder eine Reihe von Aufnahmen mit ein und derselben Kamera anzufertigen. Solche Ansätze erfordern jedoch, dass verschiedene Kamerastandorte aufeinander ausgerichtet und Aufnahmen mehrerer Kameras hochgenau synchronisiert oder mehrere Aufnahmen ein und derselben Kamera von einem Kamerastandort angefertigt werden müssen, sodass die Ergebnisse davon abhängen, ob die Bewegung der Kamera oder zwischen Betrachter und Objekt oder Probleme infolge veränderter Belichtungswerte oder -bedingungen während der Aufnahme einer Reihe verschiedener Bilder zu verschiedenen Zeitpunkten vermieden werden können. Jede Kamera oder beim Aufnehmen einer Reihe von Bildern dieselbe Kamera muss stabil montiert bleiben, zum Beispiel auf einem Kamerastativ; ansonsten können die Bilder nicht zu einem HDR-Gesamtbild zusammengefügt werden, sodass ein erfolgreiches Arbeiten mit Freihandaufnahmen unwahrscheinlich oder unmöglich wird. Aus diesen Überlegungen ergibt sich, dass ein HDR-Video in Echtzeit nur schwer herzustellen ist und in der Regel Zeitraffertechniken unter Verwendung von Videostandbildern erfordert.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hingegen erzeugen HDR-Bilder aus mehreren Aufnahmen ein und desselben Fotomotivs bei gleichen Aufnahmebedingungen, die jedoch jeweils mit verschiedenen durchgelassenen Lichtintensitäten von der gemeinsamen Belichtung desselben Bildes aufgenommen werden, sodass nicht mehrere Bilder mit mehreren Kameras oder nacheinander einzelne Bilder mit einer Kamera aufgenommen werden müssen und dadurch die oben erwähnten Probleme vermieden werden. Statt dessen nimmt eine einzige Bildsensormatrix gleichzeitig mehrere Bilder bei ein und derselben Belichtung jeweils für verschiedene durchgelassene Lichtintensitäten auf, nimmt für diese mehreren Bilder jedoch eine geringere Auflösung in Kauf als bei Verwendung aller Bildsensoren der Matrix für ein einziges Bild erreichbar wäre.
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2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Kamerasystems 201 gemäß der vorliegenden Erfindung, das eine Matrix 202 von Bildsensoren 204 aufweist, die in ihrer Empfindlichkeit oder Reaktion auf Belichtungslicht jeweils gleich oder zumindest ähnlich oder gleichwertig sind. Eine Matrix 206, die zwei verschiedene ineinander verschränkte Matrices verschiedener Lichtsteuerelemente 208 und 210 aufweist, die oberhalb der Bildsensormatrix 202 und somit zwischen der Bildsensormatrix 202 und dem Belichtungslicht 207 angeordnet ist, das von dem Belichtungslicht 205 des Bildes eines Fotomotivs durch ein Objektiv 203 auf die Brennebene der Bildsensormatrix 202 fokussiert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der verschiedenen Lichtsteuerelemente 208 und 210 im Verhältnis eins zu eins jeweils auf einem der Bildsensoren 204 angeordnet, obwohl die Lichtsteuerelemente 208 oder 210 bei alternativen Ausführungsformen auch im Verhältnis von viele zu eins angeordnet sein können, zum Beispiel kann eines der Elemente 208 oder 210 oberhalb einer (nicht gezeigten) Gruppierung oder Vielzahl von mehr als einem der Bildsensoren 204 angeordnet sein.
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Gemäß einigen Ausführungsform weisen die verschiedenen Matrices von Lichtsteuerelementen jeweils eine Vielzahl verschiedener Maskierungselemente auf, die jeweils voneinander verschiedene Farbtöne aufweisen, um dem Fachmann offensichtliche Farbbildinformationen zu erzeugen. Zum Beispiel stellt 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Matrix 206 verschiedener Lichtsteuerelemente gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wobei Lichtsteuerelemente 208 der ersten Matrix jeweils eine Farbmaske aus der Gruppe der Maskenelemente weiß 208W, rot 208R, blau 208B und grün 208G aufweisen, wobei die Daten der darunter liegenden Bildsensoren 204 zu einem Pixelfarbbild in jeder der zugrunde liegenden Bildsensorinformationen zusammengefügt werden, um als Reaktion auf die entsprechenden durchgelassene Lichtintensitäten für jedes rote, weiße, blaue und grüne Farbpixel in einem ersten Bild ein erstes Farbbild zu erzeugen. Die Lichtsteuerelemente der zweiten Matrix 210 werden aus einer Gruppe entsprechend dunklerer Farbmasken derselben Farben ausgewählt, somit also der Maskenelemente dunkelweiß 210DW, dunkelrot 210DR, dunkelblau 210DB und dunkelgrün 210DG, wobei die Daten der darunter liegenden Bildsensoren 204 zu einem Pixelfarbbild in jeder der zugrunde liegenden Bildsensorinformationen zusammengefügt werden, um als Reaktion auf deren im Vergleich zu den ersten Bildpixeln entsprechende geringere durchgelassene Lichtintensitäten für jedes der roten, weißen, blauen und grünen Farbpixel ein zweites Farbbild zu erzeugen.
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Insbesondere kann jedes der verschiedenen Lichtsteuerelemente der Matrix aus einer Vielzahl verschiedener Maskierungs- oder Filterelemente mit unterschiedlichem Transmissionsgrad bestehen, wobei sich die durch das Zusammenfügen der Eingabewerte von deren zugehörigen Lichtsensoren erzeugten Bilder in Bezug auf die jeweils auftreffenden und für das Bild jeder Matrix verwendeten zusammengefügten Gesamtlichtmengen voneinander unterscheiden. Da die unter jeder Standardmatrix und dunkleren Matrix 208/210 liegenden Bildsensoren 204 in Bezug auf ihr Sättigungsverhalten bei Belichtung identisch oder anderweitig gleichwertig sind, ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Konstruktion einer vereinfachten Sensormatrix 202, wobei ein digitaler Signalprozessor (DSP) oder eine andere Verarbeitungseinheit oder ein anderer Artikel dann die Einzelbilder jeder Matrix-Sensor-Kombination aufnehmen und deren einzelne Pixeldaten zusammenfügen kann, um ein HDR-Bild zu erzeugen.
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Es können eine Vielzahl miteinander verschränkter Anordnungen der ersten und der zweiten Matrix und andere Matrixverhältnisse in die Praxis umgesetzt werden. Zum Beispiel veranschaulicht 4A ein Beispiel einer ersten Matrix erster Lichtsteuerelemente 402, die sich jeweils mit einem der zweiten Lichtsteuerelemente 404 einer zweiten Matrix abwechseln. 4b veranschaulicht ein weiteres Beispiel, bei dem die Lichtsteuerelemente 402 der ersten Matrix in Zeilen 406 angeordnet sind, die sich eins zu eins mit den Zeilen 408 der Lichtsteuerelemente 404 der zweiten Matrix abwechseln (oder mit diesen verschränkt sind).
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Gemäß einigen Ausführungsformen teilen die Lichtsteuerelemente der ersten und der zweiten Matrix die verfügbaren Sensoren 204 in der Matrix 202 zu gleichen Teilen auf, sodass bei Verwendung von lediglich zwei Matrices jede einzelne Matrix ihr jeweils erstes und zweites Bild mit der halben Auflösung der gesamten Bildsensormatrix 202 erzeugen kann. Es können jedoch auch andere Verteilungen angewendet werden. 4C veranschaulicht ein Beispiel eines Verhältnisses von drei zu eins zwischen den Lichtsteuerelementen 402 der ersten Matrix und den Lichtsteuerelementen 404 der zweiten Matrix, wobei die größere Anzahl der jedem der Lichtsteuerelemente 402 der ersten Matrix zugeordneten Sensoren 75% der verfügbaren Sensoren 204 in der Matrix 202 ausmachen und die zugehörigen Sensoren 204 eine dreimal so hohe Bildauflösung wie die zu der zweiten Matrix mit der kleineren Anzahl von Lichtsteuerelementen 404 gehörenden Sensoren liefern, die nur 25% aller verfügbaren Sensoren 204 ausmachen. Darüber hinaus können zwei getrennte Matrices angewendet werden, um dadurch während ein und derselben Belichtung mehr als zwei Bilder zu erzeugen, vorausgesetzt, das in jedem oder zumindest einem der erzeugten Bilder eine brauchbare Auflösung erzielt werden kann. Zum Beispiel veranschaulicht 4D ein Beispiel von Lichtsteuerelementen 402 und 404 der ersten und der zweiten Matrix, die abwechselnd mit den Lichtsteuerelementen 410 „C” einer dritten Matrix verschränkt sind, wobei jede der drei Matrices gleichberechtigt 33% der gesamten Bildsensoren in einem Verhältnis eins zu eins ausmacht und mit einer Belichtung drei Bilder aufgenommen werden können. Es ist klar, dass auch noch andere Verteilungen von drei oder mehr Matrices, zum Beispiel 50%–25%–25% und 40%–40%–20% mit drei Matrices oder 25%–25%–25%–25% in Bezug auf vier Matrices, um mit einer Belichtung vier Bilder aufzunehmen, sowie noch weitere Anordnungen angewendet werden können.
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Die bisher beschriebenen mehreren und im Wesentlichen gleichzeitig aufgenommenen Bilder sind zur Herstellung von HDR-Videoaufnahmen geeignet, da jedes Einzelbild aus zwei oder mehr Bildern bestehen kann, die während derselben Belichtungszeit aufgenommen wurden, wobei sich lediglich die während desselben Zeitraums auf den darunter liegenden Sensor auftreffenden Lichtintensitäten voneinander unterscheiden. Da jedes Bild während genau desselben Zeitraums von genau demselben Standort aufgenommen und auf die durch die kombinierte Sensormatrix 202 definierte gemeinsame Brennebene fokussiert wird, zeichnet jedes Bild im Verlauf der Zeit, zum Beispiel zwischen aufeinander folgenden Belichtungen, dieselbe Objektposition eines sich bewegenden Objekts auf. Somit werden jeweils mehrere Rohbilder erzeugt, die im Wesentlichen im Verlauf der Zeit dieselbe Bewegung eines Objekts innerhalb des Fotomotivs aufzeichnen und auch dieselben Veränderungen der Beleuchtungsintensität während der Belichtungszeit erfahren.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann es sich bei den verschiedenen Lichtsteuerelementen innerhalb der verschiedenen Matrices um aktive Verschlusselemente handeln, die sich während unterschiedlicher individueller Belichtungszeiten öffnen, um als Funktion ihrer unterschiedlichen individuellen Öffnungszeiten unterschiedliche Lichtmengen aus der gemeinsamen Belichtung zu ihren jeweiligen Sensoren durchzulassen. Somit können sich die Verschlüsse einer ersten Matrix während kürzerer Zeiträume öffnen, damit durch die erste Matrix ein Bild mit einer geringeren einfallenden Lichtintensität aufgenommen wird als durch die Verschlüsse einer zweiten Matrix, die sich während einer längeren Belichtungszeit öffnen. Anstelle eines Gesamtverschlusses für jeden Bildsensor können zwischen den Pixeln mehr als ein Verschluss verschränkt werden. Die Verschlusselemente können durch eine Vielzahl von mechanischen, elektrischen, chemischen und selektiv angesteuerten Strukturen oder jede andere Art von Verschlussmechanismus bereitgestellt werden, die synchron mit einer Vielzahl einer Teilmenge aller Verschlüsse gesteuert werden können.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine erste Matrix mit kurzzeitig öffnenden Lichtsteuer-Verschlusselementen zum Aufnehmen von zwei Bildern während einer vorgegebenen Gesamtbelichtungszeit und eine zweite Matrix mit länger öffnenden Verschlüssen während der vorgegebenen Gesamtbelichtungszeit verwendet werden, um ein weiteres Bild aufzunehmen. Somit können während einer vorgegebenen Belichtungszeit zwei Matrices insgesamt drei Bilder aufnehmen, jedes mit der halben Auflösung einer gesamten Sensormatrix, obwohl sie als Reaktion auf verschiedene einfallende Lichtintensitäten als eine Funktion der jeweiligen Verschlussöffnungszeiten erzeugt wurden. 5 veranschaulicht ein Beispiel einer Zeitreihe 502 für eine solche Anordnung. Ein Verschluss „Element A” einer ersten Matrix von Lichtsteuerelementen bleibt geöffnet und belichtet dadurch eine darunter liegende Bildsensorzelle 204 während einer „Belichtungszeit Nr. 1”, die zehn Zeiteinheiten (1 bis 10) aufweist, wobei die nächsten beiden Zeiteinheiten (11 und 12) für einen DSP oder einen anderen Artikel benötigt werden, um die Bilddaten aus der darunter liegenden Bildsensorzelle 204 zu lesen und die Zelle durch elektronisches Löschen zurückzusetzen. Während derselben Zeiteinheiten 1 bis 12 und somit gleichzeitig wird ein anderer Verschluss „Element B” einer zweiten Matrix von Lichtsteuerelementen geöffnet und belichtet eine darunter liegende Bildsensorzelle 204 während einer kürzeren „Belichtungszeit Nr. 2”, welche die ersten sechs Zeiteinheiten (1 bis 6) aufweist, wird dann während der nächsten beiden Zeiteinheiten (7 und 8) zum Lesen der Bilddaten und zum Zurücksetzen durch Löschen der darunter liegenden Bildsensorzelle 204 geschlossen, wird dann wieder geöffnet und belichtet seine darunter liegende Bildsensorzelle 204 während einer noch kürzeren „Belichtungszeit Nr. 3” für insgesamt vier Zeiteinheiten (9 bis 12). Die dritten Belichtungsdaten werden dann während der folgenden Zeiteinheiten 13 und 14 gelesen und gelöscht.
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Somit werden im Verlauf der Zeitreihe 502 durch überlappende Belichtungen während der drei verschiedenen Verschlussöffnungszeiten drei verschiedene Bilder mit denselben Farbinformationen gewonnen, wobei die Unterschiede der einzelnen Belichtungszeiten unterschiedliche Helligkeitswerte des Fotomotivs ergeben. Gemäß einigen Ausführungsformen sind die beiden Matrices der Verschlusselemente und somit jedes der drei aufgenommenen Bilder je einer Hälfte der verfügbaren Sensoren der Matrix 204 zugeordnet, wobei dadurch jedes Bild auf Kosten der halben Gesamtauflösung aller darunter liegenden Sensoren aufgenommen wird. Es kann jedoch eine Vielfalt an Elementverteilungen angewendet werden, und bei anderen Ausführungsformen können die einzelnen Matrices ungleiche Aufteilungen der verfügbaren Sensoren der Matrix 204 aufweisen, sodass die Bilder mit mehr oder weniger als 50% der verfügbaren Sensoren aufgenommen werden können.
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Es können auch verschiedene Belichtungszeitmuster angewendet werden. Bei dem vorliegenden Beispiel macht die vergangene Belichtungszeit Nr. 2 mit sechs Zeiteinheiten mehr als eine Hälfte der gesamten Belichtungszeit Nr. 1 aus, obwohl sie auf eine Hälfte oder einen anderen Anteil eingestellt werden kann, wobei gemäß einem Aspekt auch die zum Übertragen der Daten und zum Löschen der darunter liegenden Pixelzellen benötigten Zeiten berücksichtigt werden. Ferner können bei anderen Anordnungen während der längeren Belichtungszeit Nr. 1 und der Lese-/Rücksetzzeit mehr als drei Bilder aufgenommen werden.
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Unter Bezugnahme nunmehr auf 6 beinhaltet eine beispielhafte computergestützte Implementierung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Computer oder eine andere programmierbare Einheit 522, die mit Kameras oder anderen Bildgebungseinheiten 506 (zum Beispiel Videokameras oder Videoserver usw.) verbunden ist. Anweisungen 542 befinden sich innerhalb eines computerlesbaren Codes in einem computerlesbaren Speicher 516 oder in einem computerlesbaren Speichersystem 532, einer Eingabe-/Ausgabe(E/A)-Einheit 524 oder einer anderen Einheit 506 oder einem anderen computerlesbaren Speichermedium, auf das eine Verarbeitungseinheit (CPU) 538 über eine Computer-Netzwerkinfrastruktur 526 zugreift. Somit veranlassen die Anweisungen, wenn diese durch die Verarbeitungseinheit (CPU) 538 ausgeführt werden, die Verarbeitungseinheit (CPU) 538, einzelne Matrices von Lichtsteuerelementen zu verwenden, um eine Vielzahl verschiedener Bilder mit verschiedenen durchgelassenen/einfallenden Lichtintensitäten von einer gemeinsamen Belichtung auf einer einzigen Bildsensormatrix zu gewinnen, die oben unter Bezug auf 1 bis 5 beschrieben wurde.
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7 veranschaulicht einen Artikel 601 (zum Beispiel eine programmierbare Einheit, ein programmierbares System usw.) gemäß der vorliegenden Erfindung, der einzelne Matrices von Lichtsteuerelementen verwendet, um eine Vielzahl verschiedener Bilder mit verschiedenen durchgelassenen/einfallenden Lichtintensitäten von einer gemeinsamen Belichtung auf einer einzigen Bildsensormatrix zu gewinnen, die oben unter Bezug auf 1 bis 6 beschrieben wurde. Eine oder mehrere der Komponenten des Artikels 601 sind materielle Einheiten, die spezielle Funktionen ausführen, indem sie zum Beispiel die oben beschriebene Verarbeitungseinheit 538, den computerlesbaren Speicher 516 und das computerlesbare Speichermedium 532 aufweisen. Somit nimmt gemäß den Ausführungen unter Bezugnahme auf 1 bis 6 und die zugehörige obige Beschreibung eine Bildaufnahmeeinheit 604, die mit einzelnen Matrices innerhalb einer gemeinsamen Matrix in einer einzigen Brennebenenmatrix definierter lichtempfindliche Bildsensoren einer Kamera 602 verbunden ist, verschiedene Bilder von jeder Matrix der Farbbildinformationen auf, die jeweils durch verschiedene Matrices von Lichtübertragungselementen übertragen werden, wobei die Bilder durch verschiedene Helligkeitswerte des durchgelassenen/einfallenden Lichts gekennzeichnet sind. Die Bildaufnahmeeinheit 604 kann einzelne aktive Lichtsteuerelemente in den Matrices der Kamera 602 (zum Beispiel Verschlüsse) so steuern, dass die verschiedenen verwendeten Belichtungsintensitäten verwendet werden, um durch Belichtungseinstellungen synchron mit den zugehörigen Sensormatrices (die zum Beispiel mechanisch, elektrisch, chemisch usw. aktiviert werden) jedes der verschiedenen Bilder zu erzeugen, oder als Lichtsteuerelemente können passive Masken oder Filter verwendet werden. Eine HDR-Bilderzeugungseinheit 606 fügt die Pixeldaten der aufgenommenen Bilder zusammen, um ein einziges Bild mit großem Dynamikbereich des Fotomotivs zu erzeugen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Prozessschritte der Erfindung auch auf der Grundlage von Abonnements, Werbeeinnahmen und/oder Gebühren ausführen. Das heißt, ein Dienstanbieter kann die Verwendung einzelner Matrices von Lichtsteuerelementen anbieten, um eine Vielzahl verschiedener Bilder für verschiedene durchgelassene/einfallende Lichtintensitäten von einer gemeinsamen Belichtung auf einer einzigen Bildsensormatrix gemäß der obigen Beschreibung unter Bezug auf 1 bis 7 aufzunehmen. Somit kann der Dienstanbieter eine Computerinfrastruktur wie beispielsweise das vernetzte Computersystem 522, die Netzwerkumgebung 526 und/oder den Artikel 601 (oder deren Teile) erstellen, warten und unterstützen usw., die die Prozessschritte der Erfindung für einen oder mehrere Kunden ausführen. Der Dienstanbieter wiederum kann Zahlungen von dem/n Kunden aufgrund eines Abonnements und/oder einer Gebührenvereinbarung oder Zahlungen aus dem Verkauf von Werbeinhalten an einen oder mehrere Dritte annehmen. Zu leistende Dienste können Folgendes aufweisen: (1) Installieren eines Programmcodes auf einer Datenverarbeitungseinheit wie beispielsweise den Computern/Einheiten 522/601 von einer Einheit 516, 520 oder 506 mit einem computerlesbaren Medium; (2) Ergänzen einer Computerinfrastruktur mit einer oder mehreren Datenverarbeitungseinheiten; und/oder (3) Einbeziehen und/oder Verändern eines oder mehrerer vorhandener Systeme der Computerinfrastruktur, um der Computerinfrastruktur das Ausführen der Prozessschritte der Erfindung zu ermöglichen.
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Die hierin gebrauchten Begriffe dienen lediglich zur Beschreibung einzelner Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Im vorliegenden Zusammenhang sollen die Einzahlformen ”ein”, „eine” und „der, die, das” auch die Mehrzahlformen beinhalten, sofern aus dem Zusammenhang nicht eindeutig anderes hervorgeht. Ferner ist klar, dass die Begriffe „weist auf” und/oder „aufweisend” im Zusammenhang mit dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten bezeichnen, das Vorhandensein oder Hinzukommen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben jedoch nicht ausschließen. Bestimmte in der vorliegenden Beschreibung beschriebene Beispiele und Elemente, darunter die in den Ansprüchen genannten und in den Figuren veranschaulichten, können durch eindeutige Adjektive voneinander unterschieden oder anderweitig gekennzeichnet werden (zum Beispiel kann ein „erstes” Element von einem anderen „zweiten” oder „dritten” aus einer Vielzahl von Elementen oder ein ”primäres” Objekt kann von einem „sekundären” oder einem „anderen” Objekt unterschieden werden usw.). Solche kennzeichnenden Adjektive werden allgemein zur Vermeidung von Verwechslungen oder zur Verringerung von Unklarheiten verwendet und sind nicht als Einschränkung der Ansprüche auf bestimmte veranschaulichte Elemente oder Ausführungsformen zu verstehen oder sollen nicht den Vorrang, die Reihenfolge oder Rangfolge von Elementen, Einschränkungen oder Prozessschritten in den Ansprüchen nahelegen.
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Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Aktionen und gleichwertigen Entsprechungen aller Mittel oder Schritte zuzüglich Funktionselemente in den folgenden Ansprüchen sollen alle Strukturen, Materialien oder Aktionen zum Ausführen der Funktion in Verbindung mit anderen ausdrücklich beanspruchten Elementen beinhalten. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt, erhebt jedoch nicht den Anspruch auf Vollständigkeit oder Beschränkung auf die Erfindung in der offenbarten Form. Dem Fachmann sind viele Änderungen und Varianten offensichtlich, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung wurde so ausgewählt und beschrieben, dass die Grundgedanken der Erfindung und deren praktische Anwendung bestmöglich erläutert und dem Fachmann das Verständnis der Erfindung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Änderungen zu ermöglichen, die für die jeweils vorgesehene Nutzung geeignet sind.
