而，它只在无损读出获取传感器像素时是可能 的。
[0059] 方法 2
[0060] 在图2中示出的数据读取模式包括：
[0061]-初始逐行复位所有的传感器像素到其初始状态；
[0062] -在时间T1期间曝光；
[0063] -逐行有损读出在曝光Tl期间获得的图像；
[0064] -在读出之后立即将所有的传感器像素复位到其初始状态；
[0065] -在时间T2期间进行额外的曝光；
[0066] -逐行读出在曝光T2期间获得的图像。
[0067] 这种读出方法通过将在时间Tl和时间T2期间获得的图像综合成单一的图像B生 成类似于那些通过在图1中示出的模式获得的图像的图像。和方法1不同，图像B在像素 的第二次复位期间不曝光。然而，这个复位所需要的时间相比时间Tl和T2短得可忽略不 计。在复位时间不超出总曝光时间的1/20时，获得最佳的结果。
[0068] 图像A和B被转移到第二阶段以进行进一步处理。当总曝光时间加上在曝光之前 复位传感器所需要的时间与动态的现场拍摄相比小得可忽略时，为了获得最佳结果，在第 一阶段期间建立多对图像（Al BI ;A2 B2;…），接着在第二阶段期间选择最佳图像对。
[0069] 在第一阶段期间获得的图像的性质：
[0070] 在第一阶段之后获得的图像具有不同的曝光时间。T1〈T2,所以图像A的曝光比图 像B的曝光短。确定的最佳比率是Tl = Τ2/5。换句话说，图像A的曝光应该是图像B的曝 光的五倍短。在这种曝光时间比下：
[0071] -在图像B中的信号/噪声比是在图像A中的信号/噪声比的五倍高；
[0072] -在图像A中的图像不清晰度（模糊度）大大低于在图像B中的图像不清晰度（例 如，当在曝光期间照相机抖动时）。
[0073]阶段二
[0074] 选择最佳图像对
[0075] -旦在第一阶段中获得多对图像，一定要选择最佳图像对以进行进一步处理。在 图像B中的模糊度水平对进一步处理具有最大的影响。以下列方式选择更加清晰的图像 (BI或B2或B…）：
[0076] 1.提取亮度分量。
[0077] 让我们假设，在图像中的每一像素都以三种颜色分量：R、G、B的形式存储。因此， 亮度分量（Y)由下列公式确定：
[0078] Y = R*0. 2989+G*0. 587+B*0. 114
[0079] 用于亮度分量的信号和计算方法的这种解释在图像处理中是典型的并且是公知 的。
[0080] 2.计算在两个图像中的亮度梯度的平方和：
[0081] Gxx y= Y x-i；y-i - Yx+i；y-i+Yx-i；y+i - Yx+i；y+i+2Yx_1；y- 2Yx+1；y
[0082] Gyx，y = Y d，H+Yd 〇 - Yd，y+1 - Yx+1，y+1+2Yx，η - 2YX，y+1
[0083] 其中：
[0084] Gx--沿x方向的梯度分量；
[0085] Gy--沿y方向的梯度分量；
[0086] G--梯度值的平方和；
[0087] X, y--像素的坐标。
[0088] 3.图像应该具有最高G值。
[0089] 一旦确定最佳图像对，有两个可用的图像：
[0090] A--较清晰的图像，但是具有较高的噪声水平；
[0091] B--可能较模糊的图像，但是具有较低的噪声水平。
[0092] 减少图像A中的噪声（滤波）
[0093] 除了有用的数据（暴露的场景）之外，图像A还包含杂散噪声。在图像B中的低 噪声数据能够帮助从图像A中的噪声中滤出有用的信号。这种方法不同于已知的通过使用 单一的图像滤除噪声的方法，因为第二图像（B)被用来从有用的信号中分离噪声。这样有 助于最佳程度地将噪声和有用的信号分离开来以留下完整的有用信号。
[0094] 滤波程序可单独地被应用于亮度分量或亮度和色度分量或每一颜色通道 (R，G，B)。
[0095] 在图像B中的数据的帮助下，以下描述的程序减少了图像A中的噪声：
[0096]-用于图像A和图像B的滤波所选定的通道（例如，亮度通道）被分解为相同尺寸 的较小的重叠区域（图像块）。参照图4。
[0097] -每一图像块进行相同的处理算法：
[0098] ?将一窗口应用于每一图像块的数据并进行二维频域变换（例如，二维傅里叶变 换）。所述窗口被用来降低在频率转换期间的吉布斯效应。在与相邻图像块的重叠窗口合 并时，方窗函数必须满足统一信号放大条件；
[0099] ?由此产生的二维频域变换系数被分成非重叠区域（参照图5 ;图6);
[0100] ?在图像B的系数的帮助下，在每一区域中过滤图像A的系数；
[0101] ?进行逆频域变换且所述窗口被第二次应用。
[0102] -通过合并所生成的重叠图像块建立经校正的图像A。
[0103] 除具有最低频率的区域（其不进行滤波）之外，每一区域的系数滤波算法如下：
[0104] -图像A和图像B的系数的平均能量、其互相关性以及图像B的系数的能量的平均 调整被计算为：
【主权项】
1. 一种图像增强方法，包括： (a) 获得具有低信号/噪声比的多个曝光； (b) 从这些曝光中识别具有最佳清晰度的初始图像； (c) 通过使用来自具有较长的曝光时间的图像的数据来对具有较短的曝光时间的图像 进行滤波，获得具有高信号/噪声比和高清晰度的最终图像。
2.如权利要求1所述的图像增强方法，其中所述初始图像取自于接连地曝光的组， 其中来自相同的组的曝光在时间上部分地重叠或在曝光之间的间隔不超出总曝光时间的 1/20。
3.如权利要求1所述的图像增强方法，其中通过融合来自相同的组的具有不同的曝光 时间的所述初始图像建立所述最终图像。
【专利摘要】本发明涉及增强图像的方法。依据本发明的方法可以用于在摄影学中在低光照条件下和缺少大光圈光学器件的情况下生成高质量的图像。所述方法包括，摄影时，首先获得图像的多个帧，所述帧具有在时间上部分地重叠的曝光或具有在曝光之间的可忽略的间隔。在曝光之间的间隔表示少于总曝光时间的1/20的情况下，可以获得最佳的结果。所述方法还包括从一组曝光中分离出初始图像和使用具有最大曝光间隔的图像来对具有最小曝光间隔的图像进行滤波。通过组合来自相同的组的具有不同的曝光间隔的初始图像获得最终图像。
【IPC分类】H04N5-232, G03B7-093
【公开号】CN104656340
【申请号】CN201510079204
【发明人】德米特里·瓦莱里维奇·施穆克, 尤金·亚历山德罗维奇·帕尼奇
【申请人】德米特里·瓦莱里维奇·施穆克, 尤金·亚历山德罗维奇·帕尼奇
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2010年3月19日
【公告号】CN102472946A, CN102472946B, DE112010002987T5, US8699814, US20120114264, WO2011010949A1