[发明专利]图像拾取设备和图像拾取方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过结合具有两种曝光时间的图像来以宽动态范围拍摄 对象的图像拾取设备和图像拾取方法。

背景技术

在使用比如电荷耦合器件(CCD)之类的固态图像拾取元件的现有技术 的图像拾取设备中，通过光圈(stop)或者基于电子快门速度调整输入到图像 拾取元件的光量(曝光量)。也就是说，当拾取亮的场景时，为了避免发生所 谓的曝光过度(overexposure)(其中图像拾取元件的输出信号饱和)，减少曝 光量。相反，对于暗的场景，为了避免发生所谓的曝光不足(underexposure)， 将曝光量调节为大的曝光量。

然而，当拾取具有大的亮度差的场景时(也就是说，当执行背光图像拾 取操作或同时执行室内和室外拾取操作时)，因为使用的固态图像拾取元件的 动态范围不足，仅调整曝光量造成由亮的部分的饱和所引起的曝光过度，或 者在暗的部分的曝光不足。因此，不能适当地再现两个部分。

为了克服该问题，可使用以下图像拾取设备。在该图像拾取设备中，基 于由图像拾取部件获得的短时间曝光图像和长时间曝光图像，在对于短时间 曝光图像执行增益操作或者抵消(offset)操作之后，将短时间曝光图像与长 时间曝光图像相结合。随后，对于被结合的图像执行电平压缩操作，以获得 在宽动态范围中的被结合的图像。

例如，提出以下图像拾取设备(例如，参考日本未审查专利申请公开No. 2004-56573和2004-120205)。在图像拾取设备之一中，当短时间曝光图像和 长时间曝光图像彼此相结合，且压缩被结合的图像以产生宽动态范围的图像 时，短时间曝光图像对于几个场经历多个添加(adding)操作。将该经历多 个添加操作的图像与长时间曝光图像相结合作为中间时间曝光图像，以产生 宽动态范围的图像。这使得可以有效地防止在中间输入电平处的S/N(信噪 比)的减少。在另一图像拾取设备中，使用直方图动态地改变分配给各个长 时间曝光图像和短时间曝光图像的动态范围，以在最优条件下、比如以最优 的光灰度(optical gradation)和曝光来再现图像。

进一步，提出以下图像处理装置(例如，参考日本未审查专利申请公开 No.2005-204195)。在该图像处理装置中，为了对于动态图像的每个帧根据 亮度的变化而改变灰度(gradation)，计算表示图像的亮度分布的宽度的亮度 区域信息。基于其中按时间顺序地平滑所计算的亮度区域信息的所平滑的亮 度区域信息，根据显示图像的显示装置的亮度区域将图像的亮度标准化。

发明内容

在上述提出的使用直方图动态地改变高亮度动态范围的比例和中间亮度 动态范围和低亮度动态范围的比例的图像拾取设备中，参考用于选择短时间 曝光图像和长时间曝光图像中任何一个的阈值，将亮度部分分为两个部分， 即，高亮度部分和低亮度部分。以如直线图形指示的压缩比率执行压缩，由 此导致形成不自然的边界。另外，当在长时间曝光图像和短时间曝光图像之 间的曝光比率很大、且灰度连续变化时，在该使用两个部分的方法中难以充 分地再现中间区域的灰度。

其中将很多输出范围分配给具有很多分布的亮度区域的、以平滑压缩曲 线执行动态范围压缩的方法是优秀的方法，但是装置的规模和计算的数目很 大。因此，该方法不适于低成本的装置类型。

考虑到上述问题，期望提供可以通过简单的控制操作产生经历了适于对 象的动态范围的灰度压缩操作的图像的图像拾取设备和图像拾取方法。

本发明获得的另外的目的和特定优点将从以下实施例的描述中变得明 显。

在本发明中，当通过结合具有两种曝光时间的图像拍摄宽动态范围的对 象时，根据两种图像曝光时间来估计对象的动态范围，以执行适于动态范围 的灰度压缩操作。压缩曲线的产生仅取决于对象的动态范围。因此，通过使 用其中将基本压缩曲线内插在其中对象的动态范围小的位置和其中对象的动 态范围大的位置之间的相同方法来结合自动曝光控制(AE)，可以通过其中 由AE操作来检测对象的动态范围且根据该动态范围执行压缩的很简单的控 制操作，来执行适于对象的动态范围的灰度压缩操作。