[发明专利]针对数字图像上相对照度现象的处理方法和相关处理系统

说明书

技术领域

本发明包括数字图像上相对照度现象的处理方法。本发明还涉及针对此类相对照度现象的处理系统。本发明的目的主要是提出一种针对相对照度现象的方案，该方案适合于介于数字图像拍摄设备内的新型传感器。

本发明的领域一般而言是数字照片领域，更具体而言，是应用于数字照片的图像处理领域。数字照片是指由打印数字图像而获得的照片。一般而言，数字图像由像素组成，每个像素指示图像空间的位置和部分，每个像素具有至少一个像素值。在图像空间作为平面的矩形部分的意义上，来自所有照相设备的称为“照相图像”的图像是二维图像。然而，尤其是来自物理或医学观测的图像可具有更多维度，尤其是三维。类似地，来自例如可携式摄像机的视频可被视为一系列二维图像或单个三维图像：在这种情况下，前两个维度是图像的维度而第三维度表示在视频中的图像数量。

利用数字拍摄设备来获取数字图像。一般而言，数字拍摄设备是包括至少一个传感器和一个光学系统、允许获得数字图像的设备。传感器是将光转换成反映数字图像中各点的色彩强度的数字值的系统。传感器可特别包括可将光子能量转换成电能量的感光接收器。在标准的传感器结构中，这种感光接收器可被定义为一组像点(photosite)。例如在包含两个绿色像点、一个红色像点以及一个蓝色像点的拜耳(Bayer)结构的情况下，像点尤其可与特定色彩相关联。一般而言，光学系统是由屈光度区分的一组透镜、反射镜以及透明且均匀的介质。

在数字照相领域，由于如从拍摄到纸上再现的照相制作链的数字化，越来越频繁地提出可消除利用数字拍摄设备获取的大量数字图像上的某些明显缺陷的图像处理方案。例如，很常见的缺陷是一种被称为“红眼”的现象。存在其他与照相设备的使用相关的问题，不论这些问题事实上是否是数字的。因此，例如经常遇到失真问题。一般而言，已知的失真现象是几何失真，其特征例如是几何畸变，在几何畸变出现时在被拍摄景物中对准的目标点并未形成对准的图像点。此类几何失真的特征在于依赖于视场中的位置的图像放大率改变。可根据在接近视场边缘时局部放大率是减小还是增大来辨别两种失真：桶形失真和枕形失真。

另一个遇到的问题被称作横向色差和纵向色差。一般而言，已知的色差现象涉及如同几何畸变的横向色差和纵向色差，在色差出现时图像放大率根据波长而改变。在横向色差情况下，不论波长是多少图像都形成于同一平面上，但是图像在平面上的位置依赖于波长。在纵向色差情况下，聚焦平面的位置根据波长而变化，其依赖于波长而产生不同的模糊。色差在图像过渡的附近区域产生彩虹。在现有技术中提出了各种方案以便处理此类问题。

照相领域尤其是数字照相领域的另一已知问题是称为相对照度现象的问题。

相对照度是指引起数字图像上的像素值根据像素在视场中的位置而变化的现象。例如，对于均匀景物的数字图像，相对照度现象对应于像素值根据像素在视场中的位置而变化。表现为角部的变暗，甚至数据的缺失。图1示出了此类相对照度现象，这里曲线10表示根据在图像中与参考点有关的位置的变暗现象，其中变暗现象在纵坐标轴上分级表示，而与参考点有关的位置在横坐标轴上分级表示。

对于来自设备的图像，可识别多个相对照度源：

-镜头由其视场角度和其视场范围来表征。所述视场角度和视场范围被计算以覆盖特定感光接收器尺寸。相对照度主要是由于镜头内的窗口效应。进入镜头的平行于轴线的全部光束得以传输，而倾斜的光束将部分地被镜头框阻挡，以致在临界角以外不能被传输。如果镜头被设计为对于某光圈值形成具有感光表面尺寸的全光视场，则有可能当光圈全开时，接收器的表面超过全光下的视场的表面，这将导致图像的角部变暗。当视场范围小于感光表面的尺寸时就存在相对照度现象。

-在被镜头覆盖的视场内，由于光度学和几何学的简单事实，光照不是与组成图像的光线的角度严格均匀严格一致的。图像离轴线越远，相对照度现象越明显。

-数字传感器依照其设计，根据作用于它的光线的入射而提供可变响应。图像离轴线越远，相对照度现象越明显。

-相对照度现象可由于图像光束被设备主体或放置在镜头视场中的附件阻挡而引起。这可以例如是由于滤波器框或更一般地由于不合适的遮阳罩引起的。

相对照度现象可用曝光指数在来自设备的图像上测量，相对照度的值度量由数字图像边缘接收到的光量与数字图像中心处接收到的光量之间的曝光指数差。

在现有技术中提出了对这种相对照度现象的方案。

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