专利名称：单帧双曝光图像宽动态处理方法
技术领域：
本发明属于图像处理领域，具体地说，是涉及一种单帧双曝光图像的宽动态处理 方法。
背景技术：
图像宽动态处理技术可以实现在低成本、低动态范围的显示媒介上限时高逼真场 景，在高清图像处理中具有极大价值。现有的图像宽动态处理算法主要是基于多帧多曝光 模式，即对同一场景多次拍摄，每次拍摄采用不同的曝光模式，从短曝光依次向长曝光过 渡，得到多帧图像，最后采用相关技术合成一帧宽动态图像。采用这种处理方法得到的图像 中过亮和过暗的地方都能得到适当的曝光，充分体现了细节，但是这种方法需要对同一场 景多次拍摄，增加了拍摄周期，处理时需要对多帧图像处理，速度慢，不利于实时视频处理。另外一种图像的宽动态处理方法是基于单帧单曝光技术，该方法对同一场景只采 用一种曝光模式，处理速度较快，且简单易实现，但是图像的宽动态效果不理想，要么由于 过曝光而导致明亮的地方变成白色，要么由于欠曝光导致暗的场景看不清，两种情况不能 兼顾。基于此，如何发明一种图像宽动态处理方法，既能兼顾明亮场景和较暗场景的细 节处理，又能提高运算速度，十分必要。
发明内容
本发明为了解决现有单帧单曝光图像宽动态处理技术宽动态效果不理想，以及多 帧曝光处理速度慢的问题，提供了一种单帧多曝光图像宽动态处理方法，曝光适当，处理速 度快。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现一种单帧双曝光图像宽动态处理方法，所述的单帧双曝光图像为同时包括长曝光 像素块和短曝光像素块的12位原始图像，所述的长曝光像素块和短曝光像素块在图像中 依次交错排列，长曝光像素块包括nXn的长曝光像素、短曝光像素块包括ηΧη的短曝光像 素，所述的η为正整数，包括以下步骤(1)、插值计算，为每个像素补齐RGB三个通道的值；(2)、宽动态映射，将插值后的图像进行映射压缩；(3)、将宽动态映射后的图像分割，得到分别只有长曝光像素和只有短曝光像素的 两幅图像；(4)、采用亮度分布直方图区间分段法合并所述两幅图像。优选的，为了获得单帧双曝光图像的同时减小计算量，η = 2。进一步的，步骤(2)中在所述的宽动态映射之前还包括检测和修正插值图像坏点 的步骤。优选的，图像坏点通过以下方式检测和修正
bl、扫描图像中像素值，若像素值的跳变大于提前设定的阈值，则认为该像素值为 坏点；b2、以该坏点为中心，取mXm大小的区域，计算区域中除坏点之外的所有像素均 值，并以均值代替坏点的像素值，继续检测下一像素，直至完成所有像素，所述的m为大于1 的奇数。又进一步的，步骤(2)中所述的宽动态映射为 L = orxlog(l + Zw)
wmax 其中，α、β、Y为控制参数；Ld为映射后像素亮度值；LwS映射前像素亮度值；Lw _为映射前图像中最大亮度值。再进一步的，步骤(3)中所述的图像分割通过以下方式获得al、所述宽动态映射后的图像中长曝光的像素值不变，短曝光像素块中的像素值 由与所述短曝光像素块相邻的所有长曝光像素块中同一颜色通道像素值的均值替换，得到 只有长曝光像素的图像；a2、所述宽动态映射后的图像中短曝光的像素值不变，长曝光像素块中的像素值 由与所述长曝光像素块相邻的所有短曝光像素块中同一颜色通道像素值的均值替换，得到 只有短曝光像素的图像。更进一步的，步骤(4)中合并图像之后还包括图像校正的步骤。优选的，所述的图像校正采用Gamma校正算法。进一步的，步骤(4)中所述的亮度分布直方图区间分段法为Cl、以短曝光图像中像素值作为横轴、像素值在图像中的个数为纵轴做像素值的 亮度分布直方图，将所述的直方图划分成P段；c2、分别计算每段中长曝光系数u和短曝光系数V，且满足u+v = 1 ；其中，所述的ρ为正整数。具体的，通过以下方式合并两幅图像Li = ULi, +VLi ；其中，Li为合成图像的第i个像素值；Li,为长曝光图像的第i个像素值；Li"为短曝光图像的第i个像素值。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明的单帧双曝光图像的宽动 态处理方法将单帧图像中两种曝光模式的像素相结合，合并后的图像集两种曝光模式的优 点于一体，使得图像中每个部分都能得到适当的曝光，充分体现了细节，得到了较高质量的 宽动态图像，而且由于两种曝光模式的像素在同一帧图像中，只需处理单帧图像，减小计算 量，有效提高了运算速度，通过坏点的检测和修正以及图像校正，进一步提高了宽动态图像 质量。结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
图1是本发明单帧双曝光图像的宽动态处理方法实施例一 的流程图；图2是单帧双曝光原始图像示意图；图3是本发明单帧双曝光图像的宽动态处理方法实施例二的流程图；图4是本发明单帧双曝光图像的宽动态处理方法实施例二的亮度分布直方图示 意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细地说明。实施例一，参见图1所示，为本实施例的流程图。本实施例的单帧双曝光图像的宽动态处理方法，包括步骤S01，插值计算，为每个像素补齐RGB三个通道的值。具体的，如图2所示，为单帧双曝光原始图像示意图，其中白色部分为长曝光像素 块，黑色部分为短曝光像素块，原始图像为12位，数据格式为bayer，所述的长曝光像素块 和短曝光像素块在图像中依次交错排列，长曝光像素块包括nXn的长曝光像素、短曝光像 素块包括ηΧη的短曝光像素，所述的η为正整数，在本实施例中，优选采用η = 2的原始图 像，图中每个方格代表一个像素点，正常的彩色图像中每个像素点颜色由RGB三个通道值 组合而成，而在原始图像中每个像素点的值只包含一个颜色通道，因此，需要将原始图像进 行插值计算，使每个像素点获得其他2个通道的值。本实施例中插值计算的原则是采用邻 近原则，即搜索当前像素上、下及左、右邻近像素内在相同曝光模式下的相同通道值，并设 置相应的权重值进行线性运算，以图2中标注出的短曝光像素块A为例进行说明。像素块 A中的四个像素点由左至右、由上至下依次包含G通道、R通道、B通道和G通道的值，因此， 依照上述顺序，各像素的插值关系为
权利要求
1.一种单帧双曝光图像宽动态处理方法，所述的单帧双曝光图像为同时包括长曝光像 素块和短曝光像素块的12位原始图像，所述的长曝光像素块和短曝光像素块在图像中依 次交错排列，长曝光像素块包括nXn的长曝光像素、短曝光像素块包括ηΧη的短曝光像 素，所述的η为正整数，其特征在于包括以下步骤(1)、插值计算，为每个像素补齐RGB三个通道的值； O)、宽动态映射，将插值后的图像进行映射压缩；(3)、将宽动态映射后的图像分割，得到分别只有长曝光像素和只有短曝光像素的两幅 图像；(4)、采用亮度分布直方图区间分段法合并所述两幅图像。
2.根据权利要求1所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于m= 2。
3.根据权利要求1或2所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于步骤(2) 中在所述的宽动态映射之前还包括检测和修正插值图像坏点的步骤。
4.根据权利要求3所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于图像坏点通 过以下方式检测和修正bl、扫描图像中像素值，若像素值的跳变大于提前设定的阈值，则认为该像素值为坏占.b2、以该坏点为中心，取mXm大小的区域，计算区域中除坏点之外的所有像素均值，并 以均值代替坏点的像素值，继续检测下一像素，直至完成所有像素，所述的m为大于1的奇数。
5.根据权利要求1或2所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于步骤(2) 中所述的宽动态映射为τ xlog(l + Zw)Ld =-1--β,log(2 + 8x(广),)w max其中，α、β、Y为控制参数；Ld为映射后像素亮度值； Lw为映射前像素亮度值； Lwmax为映射前图像中最大亮度值。
6.根据权利要求1或2所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于步骤(3) 中所述的图像分割通过以下方式获得al、所述宽动态映射后的图像中长曝光的像素值不变，短曝光像素块中的像素值由与 所述短曝光像素块相邻的所有长曝光像素块中同一颜色通道像素值的均值替换，得到只有 长曝光像素的图像；a2、所述宽动态映射后的图像中短曝光的像素值不变，长曝光像素块中的像素值由与 所述长曝光像素块相邻的所有短曝光像素块中同一颜色通道像素值的均值替换，得到只有 短曝光像素的图像。
7.根据权利要求1或2所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于步骤(4) 中合并图像之后还包括图像校正的步骤。
8.根据权利要求7所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于所述的图像校正采用Gamma校正算法。
9.根据权利要求1或2所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于步骤(4) 中所述的亮度分布直方图区间分段法为Cl、以短曝光图像中像素值作为横轴、像素值在图像中的个数为纵轴做像素值的亮度 分布直方图，将所述的直方图划分成P段；c2、分别计算每段中长曝光系数u和短曝光系数v，且满足u+v = 1 ； 其中，所述的P为正整数。
10.根据权利要求9所述的单帧双曝光图像宽动态处理方法，其特征在于通过以下方 式合并两幅图像Li = ULi' +VLi"；其中，Li为合成图像的第i个像素值； Li,为长曝光图像的第i个像素值； Li.为短曝光图像的第i个像素值。
全文摘要
本发明公开了一种单帧双曝光图像宽动态处理方法，所述的单帧双曝光图像为同时包括长曝光像素块和短曝光像素块的12位原始图像，包括以下步骤(1)插值计算，为每个像素补齐RGB三个通道的值；(2)宽动态映射，将插值后的图像进行映射压缩；(3)将宽动态映射后的图像分割，得到分别只有长曝光像素和只有短曝光像素的两幅图像；(4)采用亮度分布直方图区间分段法合并所述两幅图像。本发明的单帧双曝光图像的宽动态处理方法合并单帧图像中两种曝光模式的像素，使得每个部分都得到适当的曝光，而且只需处理单帧图像，减小计算量，通过坏点的检测、修正以及图像校正，提高了宽动态图像质量。
文档编号H04N5/235GK102075688SQ201010608108
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者何冬晓, 刘微, 邵明欣, 陈维强, 隋守鑫 申请人:青岛海信网络科技股份有限公司