[发明专利]高动态范围图像曝光时间控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高动态范围图像曝光时间控制方法，特别涉及一种利用图像感测器捕捉不同曝光时间的图像，将不同曝光时间的图像结合成高动态范围图像，并通过调整曝光时间比，以获得最佳质量的高动态范围图像的方法。

背景技术

目前的消费型数字相机或网络摄像机(Webcam)的动态范围(Dynamic Range)(亮度信号最大值与最小值的比值)约为400，而较专业的数字单眼相机可将动态范围增加到1000。然而，室内场景的动态范围大多超过1500，而室外场景的动态范围往往高达10⁵。因此，这些器材仅能捕捉到场景的部分亮度信息。

为解决以上的问题，P.E.Debevec在1997年提出了高动态范围图像的技术，“Paul E.Debevec，Jitendra Malik，Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs，SIGGRAPH1997”，即结合多张不同曝光时间的图像。提高两张原始图像的曝光时间比，可得到更高的动态范围信息。然而，也需要将更大的动态范围信息压缩在屏幕可显示的动态范围，此过程称为色调映射(Tone Mapping)。由于屏幕的动态范围很低(约为200)，色调映射的压缩过程会破坏画面中的细节与对比，导致整体的图像质量低落。换句话说，一味的提高曝光时间比，无法得到最佳的图像质量。此外，市面上所见的高动态范围图像系统，大多使用固定的曝光时间比，或是需要使用者手动决定曝光时间比。

发明内容

本发明提出一种高动态范围图像曝光时间控制方法，并提供一套评估图像质量的技术以自动决定最佳的曝光时间比。当场景中光源有所改变时，可自动重新寻找最佳曝光时间比，以维持最佳的图像质量。

一种高动态范围图像曝光时间控制方法，其包含：利用图像感测器连续产生第一高动态范围图像以及第二高动态范围图像，第一高动态范围图像具有第一曝光时间比，第二高动态范围图像具有第二曝光时间比，第二曝光时间比大于第一曝光时间比；对第一高动态范围图像进行图像质量评估，以得到第一图像质量，对第二高动态范围图像进行图像质量评估，以得到第二图像质量；判断第二图像质量是否优于第一图像质量，如果是，则以第三曝光时间比拍摄第三高动态范围图像，其中，第三曝光时间比大于第二曝光时间比；如果否，则以第一曝光时间比拍摄第三高动态范围图像，并将第一曝光时间比设定为最佳曝光时间比。

承上所述，本发明的高动态范围图像曝光时间控制方法，利用图像感测器经由图像产生过程，产生连续的多个高动态范围图像并对其进行图像质量评估。由最低曝光时间比开始，逐步增加曝光时间比到图像质量开始变差，则可决定上一个曝光时间比为最佳曝光时间比。找到最佳曝光时间比之后，使用图像质量评估方法，比较本张图像的图像质量是否与前一张图像的图像质量相同。如相同则维持最佳曝光比，如因光源的改变造成图像质量下降，则将曝光时间比设定成原始的最低曝光时间比，并重新寻找最佳曝光时间比。

附图说明

图1为根据本发明的高动态范围图像曝光时间控制方法的方法流程图。

图2为根据本发明的高动态范围图像曝光时间控制方法的长曝光图像的像素值与短曝光场影的像素值对应亮度的示意图。

图3为根据本发明的高动态范围图像曝光时间控制方法的产生高动态范围图像的示意图。

图4为根据本发明的高动态范围图像曝光时间控制方法的曝光时间比与图像质量的关系图。

【符号说明】

S41～S51：步骤

R1～R3：曝光时间比

10：第一高动态范围图像

20：第二高动态范围图像

30：第三高动态范围图像

40：第四高动态范围图像

50：第五高动态范围图像

501：第一长曝光图像

502：第一短曝光图像

503：第二长曝光图像

504：第二短曝光图像

505：第三长曝光图像

506：第三短曝光图像

507：第四长曝光图像

508：第四短曝光图像

509：第五长曝光图像

510：第五短曝光图像

具体实施方式