JP5016715B2 - 画像のダイナミック・レンジを改善するためのマルチ露光パターン - Google Patents
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Description
・ 限られた光子変換効率および応答関数の非線形性による、センサの光感度の低下。
・ 画素サイズの縮小化:半導体のキャパシタンスは画素面積に比例するため、画素サイズと、関連する光感度との間に避けられないトレードオフがある。
・ 微光条件下でよりよい写真を得るためには、より長い蓄積時間(integration time)が必要であるが、これによって、露光不足の画像領域と、飽和状態の画像領域とが生じうる。
複数の画素グループがそれぞれ異なる露光時間を有するようなマルチ画素露光パターンを、1つ以上の色チャネルに有する画像センサと;
前記画像のダイナミック・レンジを改善するために、前記1つ以上の色チャネルそれぞれに関して前記画像の改善された画像を構成するよう、予め選択された前記異なる露光時間を有する複数の画素の露光時間の、所定の基準に従った重み付き合成を使用して、前記画像を処理するよう構成される処理モジュールと;
前記画像に広いダイナミック・レンジを提供するために、前記1つ以上の色チャネルの色チャネルに関して前記改善された画像を、前記マルチ画素露光パターンを使用して再合成するよう構成された、再合成および追加処理モジュールであって、前記1つ以上の色チャネルの数は2つ以上である、前記再合成および追加処理モジュールと;
前記再合成された画像を表示するよう構成されたファインダーと;
前記ファインダー上に表示された前記再合成された画像を、前記再合成された画像の前記ダイナミック・レンジを最適化するためのフィードバックとして使用して、前記電子デバイスのユーザ・インターフェースを介して前記異なる露光時間の調節を提供するよう構成された、画素露光パターン調節モジュールと;
を有する。
前記複数のサブ画像の補間画像を作成すべく、前記複数のサブ画像における各サブ画像内の前記露光値が失われた複数の画素の露光値を、所定のアルゴリズムを使用して補間する手段;
前記1つ以上の色チャネルそれぞれに関して前記画像の改善された画像を作成して、前記画像のダイナミック・レンジを改善するべく、前記補間画像を前記1つ以上の色チャネルそれぞれに関して所定の基準に従って合成する手段;
を有する。
a)画像を、1つ以上の色チャネルの各色ごとに、さらに異なる露光時間の各露光時間ごとに、複数のサブ画像へと分離すること。ただし、前記複数のサブ画像は、或る露光時間のみに関する露光値を有する複数の画素と、前記或る露光時間とは別の露光時間に関する、露光値が失われた画素とを含む。
b)前記複数のサブ画像の補間画像を作成すべく、前記複数のサブ画像における各サブ画像内の前記露光値が失われた複数の画素の露光値を、所定のアルゴリズムを使用して補間すること。
c)前記1つ以上の色チャネルそれぞれに関して前記画像の改善された画像を作成して、前記補間画像を前記1つ以上の色チャネルそれぞれに関して所定の基準に従って合成すること。
a)複数のサブ画像への色/露光分離(色/露光分離器20aによる)。
b)所定のアルゴリズムに従ったサブ画像の補間(補間器20bによる)。
c)各色ごとに改善された画像を構成するための画像合成(合成器20cによる)。所定の基準に従った、それぞれ異なる露光時間を有する画素の露光時間の重み付け合成を含む、補間されたサブ画像の合成を用いる。
なお、色/露光分離器20aは、概して分離する手段であるか、またはその構造等価(すなわち等価構造)であってもよい。さらに、補間器20bは概して、所定のアルゴリズムに従ってサブ画像を補間する手段であるか、またはその構造等価(すなわち等価構造)であってもよい。さらに、合成器20cは概して、補間されたサブ画像を、各色ごとに改善された画像を構成するよう合成する手段であるか、またはその構造等価(すなわち等価構造)であってもよい。
Claims (28)
- 装置の動作方法であって、
画像センサにより撮影された画像を複数の単色画像に分解し、さらに前記単色画像をそれぞれ複数のサブ画像に分離すること、ただし、
・ 前記画像は、前記画像センサの複数の画素グループがそれぞれ異なる露光時間を有するような露光パターンを、複数の色チャネルに対して適用して得られた画像であり、
・ 前記サブ画像は前記複数の色チャネルのいずれか及び前記異なる露光時間のいずれかに関係し、前記異なる露光時間のうちの或る露光時間のみに関する露光値を有する複数の画素と、前記或る露光時間とは別の露光時間に関する、露光値が失われた複数の画素とを含む、
前記分離することと;
前記サブ画像の各々に対して、露光値が失われている全ての画素に対して補間処理を用いて露光値を与えることにより、補間画像を作成することと;
前記色チャネルの各々につき、同じ色チャネルに関連する複数の前記補間画像を合成することにより、前記色チャネルの各々についてダイナミック・レンジが改善された単色画像を作成することと;
を含む、方法。 - 前記露光時間は、前記センサを含む電子デバイスのユーザ・インターフェースを介して選択されたものである、請求項1に記載の方法。
- 前記作成した複数の前記単色画像を合成することを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記合成した画像をファインダー上に表示することと;
前記ファインダー上に表示された画像をフィードバックとして使用して、前記露光時間を調節するためのユーザ・インターフェースを提供することと;
をさらに含み、ただし前記ユーザ・インターフェースにより調節される露光時間には、標準の露光時間、露出不足となる露光時間、露出過剰となる露光時間が含まれ、前記調節することは、パラメータを1以上の値に調節することを含み、前記標準の露光時間に前記調節したパラメータの値を乗算したものが、前記露出過剰となる露光時間を定め、前記標準の露光時間に前記調節したパラメータの値を除算したものが、前記露出不足となる露光時間を定める、請求項3に記載の方法。 - 前記画像の前記撮影後、かつ前記画像の前記分離前に、前記画像の前記異なる露光時間が、予め選択された処理手順を使用してユーザ・インターフェースを介して調節される、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 前記画像はベイヤー画像である、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記複数の画素グループは、それぞれ異なる露光時間を有する3つの画素グループを含む、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 前記補間は、前記露光値が失われた複数の前記画素の各画素に関して、該各画素の近傍にある1つ以上の画素の露光値を使用して補間値を計算することによって実行される、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- 前記補間画像の前記合成は、前記露光値を有する複数の前記画素と、前記露光値が失われた複数の前記画素に関して補間された露光値を有する複数の前記画素とに対して重み係数を使用して実行される、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記重み係数は、暗い画像領域ではより大きな露光値を有する画素ほどより高く、より明るい画像領域ではより小さな露光値を有する画素ほどより高い、請求項9に記載の方法。
- 装置のプロセッサにより実行されることにより、該プロセッサに請求項1から10のいずれかに記載の方法を実行させる、コンピュータ・プログラム。
- 画像センサにより撮影された画像を複数の単色画像に分解し、さらに前記単色画像をそれぞれ複数のサブ画像に分離するように構成される色/露光分離器、ただし、
・ 前記画像は、前記画像センサの複数の画素グループがそれぞれ異なる露光時間を有するような露光パターンを、複数の色チャネルに対して適用して得られた画像であり、
・ 前記サブ画像は前記複数の色チャネルのいずれか及び前記異なる露光時間のいずれかに関係し、前記異なる露光時間のうちの或る露光時間のみに関する露光値を有する複数の画素と、前記或る露光時間とは別の露光時間に関する、露光値が失われた複数の画素とを含む、
前記色/露光分離器と;
前記サブ画像の各々に対して、露光値が失われている全ての画素に対して補間処理を用いて露光値を与えることにより、補間画像を作成するように構成される補間器と;
前記色チャネルの各々につき、同じ色チャネルに関連する複数の前記補間画像を合成することにより、前記色チャネルの各々についてダイナミック・レンジが改善された単色画像を作成するように構成される合成器と;
を有する、装置。 - 前記画像センサを備える、請求項12に記載の装置。
- 前記色/露光分離器、前記補間器および前記合成器は、前記装置から取り外し可能な処理モジュールに搭載される、請求項12または13に記載の装置。
- 前記作成した複数の前記単色画像を合成するように構成される、請求項12から14のいずれかに記載の装置。
- 前記装置のユーザ・インターフェースを介して供給される命令信号に応答して、前記露光時間を調節する露光調節信号または追加露光調節信号を出力するよう構成される画素露光パターン調節モジュールをさらに備える、請求項15に記載の装置。
- 前記合成した画像をファインダーに表示し、
前記ファインダー上に表示された画像をフィードバックとして使用して、前記露光時間を調節するためのユーザ・インターフェースを提供するように構成され、ただし前記ユーザ・インターフェースにより調節される露光時間には、標準の露光時間、露出不足となる露光時間、露出過剰となる露光時間が含まれ、前記調節することは、パラメータを1以上の値に調節することを含み、前記標準の露光時間に前記調節したパラメータの値を乗算したものが、前記露出過剰となる露光時間を定め、前記標準の露光時間に前記調節したパラメータの値を除算したものが、前記露出不足となる露光時間を定める、
請求項16に記載の装置。 - 前記装置のすべてのモジュールまたは選択されたモジュールが集積回路に搭載される、請求項12から17のいずれかに記載の装置。
- 前記画像センサを含む無線通信用の電子デバイスである、請求項12から18のいずれかに記載の装置。
- 前記画像はベイヤー画像である、請求項12から19のいずれかに記載の装置。
- 前記複数の画素グループは、それぞれ異なる露光時間を有する3つの画素グループを含む、請求項12から20のいずれかに記載の装置。
- 前記補間器は、前記露光値が失われた複数の前記画素の各画素に関して、前記各画素の近傍にある1つ以上の画素の露光値を使用して補間値を計算することによって、前記前記露光値が失われた複数の前記画素に関して露光値を補間するよう構成されている、請求項12から21のいずれかに記載の装置。
- 前記合成器は、前記露光値を有する複数の前記画素と、前記露光値が失われた複数の前記画素に関して補間された露光値を有する複数の前記画素とに対して重み係数を使用して、前記補間画像を合成するよう構成される、請求項12から22のいずれかに記載の装置。
- 前記画像センサは、相補型金属酸化膜半導体画像センサである、請求項12から23のいずれかに記載の装置。
- 電子デバイスであって、
複数の画素グループがそれぞれ異なる露光時間を有するような露光パターンを、1つ以上の色チャネルに有する画像センサ;
画像のダイナミック・レンジを改善するために、前記1つ以上の色チャネルそれぞれに関してダイナミック・レンジが改善された単色画像を構成するよう、予め選択された前記異なる露光時間を有する複数の画素の露光時間の、所定の基準に従った重み付き合成を使用して、前記単色画像を処理するよう構成される処理モジュール;
前記画像に広いダイナミック・レンジを提供するために、前記改善された単色画像を合成するよう構成された、追加処理モジュールであって、前記1つ以上の色チャネルの数は2つ以上である、前記追加処理モジュールと;
前記合成された画像を表示するよう構成されたファインダー;
前記ファインダー上に表示された画像をフィードバックとして使用して、前記電子デバイスのユーザ・インターフェースを介して前記露光時間の調節を提供するよう構成された、画素露光パターン調節モジュール;
を有する、電子デバイス。 - 前記複数の画素グループは、それぞれ異なる露光時間を有する3つの画素グループを含む、請求項25に記載の電子デバイス。
- 画像センサにより撮影された画像を複数の単色画像に分解し、さらに前記単色画像をそれぞれ複数のサブ画像に分離する手段、ただし、
・ 前記画像は、前記画像センサの複数の画素グループがそれぞれ異なる露光時間を有するような露光パターンを、複数の色チャネルに対して適用して得られた画像であり、
・ 前記サブ画像は前記複数の色チャネルのいずれか及び前記異なる露光時間のいずれかに関係し、前記異なる露光時間のうちの或る露光時間のみに関する露光値を有する複数の画素と、前記或る露光時間とは別の露光時間に関する、露光値が失われた複数の画素とを含む、
前記分離する手段と;
前記サブ画像の各々に対して、露光値が失われている全ての画素に対して補間処理を用いて露光値を与えることにより、補間画像を作成する手段と;
前記色チャネルの各々につき、同じ色チャネルに関連する複数の前記補間画像を合成することにより、前記色チャネルの各々についてダイナミック・レンジが改善された単色画像を作成する手段と;
を有する、装置。 - 前記分離する手段は、色/露光分離器である、請求項27に記載の装置。
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