[发明专利]用于形成具有宽动态范围的系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及产生具有宽动态范围的影像的系统和方法。

背景技术

许多常规数字摄像头产生具有有限的动态范围的影像，例如，如果摄像头采用8位像素的话，使得形成的影像局限为256个相异值。结果是在高光对比度的情况下获得图像必须使用短曝光时间且牺牲了辨析影像黑暗部分的能力，或必须使用长的曝光时间，使得影像的明亮部分饱和或感光过度。

发明内容

一种用于形成具有宽动态范围的影像的系统和方法，包括操作性地彼此连接的成像单元、处理单元和控制单元。系统允许产生具有宽动态范围的影像，即影像的非常黑暗和非常明亮的部分能被准确表示的影像。成像单元配置为以相应的曝光时间获得一情景的多个影像，从而相应曝光时间每一个彼此不同。多个影像每一个由限定了相应像素强度的相应像素组所代表。相应组中的每一个像素可通过二维坐标识别。

处理单元配置为将多个影像组合，以生产由一组组合的像素所代表的组合影像。对于二维坐标每一个，处理单元配置为从成像单元接收用于每一个影像的相应像素强度。处理单元配置为将相应加权因数指定给每一个影像中的相应像素组。在二维坐标每一个处获得用于组合像素组的相应组合强度值。处理单元配置为使用映射图将相应的组合强度值转换为相应映射值，所述相应映射值被用于产生组合影像。

控制单元配置为将第一曝光时间设定为第一预定值，且指示成像单元使用第一曝光时间获得第一多个影像。控制单元配置为将第二曝光时间设定为第二预定值，且指示成像单元在第二曝光时间获得第二多个影像。控制单元配置为基于是否满足一预定状态而确定是否已经获得足够数量的影像。

控制单元配置为如果所述预定状态未满足则获得额外的影像。在一个例子中，所述预定状态在第一和第二多个影像的相应像素强度的至少20%已经达到饱和值时被满足。例如，控制单元可以配置为，如果未满足预定状态，则将第三曝光时间设定为第三预定值，且指示成像单元以第三曝光时间获得第三多个影像。在一个例子中，第二曝光时间为第一曝光时间的常数乘子。在另一例子中，第一曝光时间2.5毫秒。第二曝光时间为10毫秒且第三曝光时间为40毫秒。

控制单元限定用于每一个相应像素强度的最大允许像素值。如果相应像素强度低于最大像素值，则相应加权因数可以设定为相应曝光时间，且如果相应像素强度等于最大像素值，则相应加权因数可以设定为零。控制单元配置为，如果相应加权因子的和为零，则将相应组合强度值设定为最大允许像素值。

处理单元可以通过首先将用于多个影像每一个的第一值确定为相应像素强度和相应加权因子的乘积除以相应曝光时间而获得用于组合像素组每一个的相应组合强度值。通过将用于多个影像每一个的第一值相加而确定第二值。通过将第二值除以用于多个影像每一个的相应加权因子的和而获得相应的组合强度值。

在所示的实施例中，映射图的第一部分是线性关系的而映射图的第二部分是对数关系的。在一个例子中，映射图的第一部分应用于小于最大允许像素值3%的相应像素强度。

成像单元、控制单元和处理单元可以全部是单个装置的一部分。处理单元可以包括至少一个AND逻辑门（与逻辑门）、至少两个存储器单元、至少一个比较单元、和至少一个除法单元。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是用于将多个影像组合以生产具有宽动态范围组合影像的系统的示意图;

图2是可以用在图1的系统中的成像单元、处理单元和控制单元的示意图;

图3是通过图2的控制单元实施的过程的流程图，用于获取多个影像;

图4是通过图2的处理单元实施的过程的流程图，用于将多个影像组合;

图5是用在图4的过程中的映射图的例子;和

图6是可以用在图1的系统中的电路的例子。

具体实施方式

参见附图，其中在几幅图中相同的附图标记指示相同或相似的部件，图1和2显示了系统10，其使用多个静止影像帧（其以不同曝光时间获取）产生具有宽动态范围的影像。通过使用以长和短曝光时间获得的多个影像，组合的影像可具有最佳的以下两个特征:长曝光时间影像的可辨析影像的黑暗部分的细节，而短曝光时间的影像允许辨析影像的明亮部分而没有使得影像饱和。