[发明专利]一种生成高动态范围图像的方法以及相关设备

说明书

本申请公开了一种生成高动态范围图像的方法以及相关设备，该方法包括：获取针对同一拍摄场景的第一图像帧序列和第二图像帧序列；其中，第一图像帧序列包括N个图像帧，第二图像帧序列包括N个图像帧，N为正整数，且N大于等于2；第一图像帧序列中每一图像帧的曝光时间相同，第二图像帧序列中至少一帧的曝光时间与第一图像帧序列中的图像帧的曝光时间相同，第二图像帧序列中至少一帧的曝光时间大于所述第一图像帧序列中的图像帧的曝光时间；根据第一图像帧序列，对第二图像帧序列进行合成得到高动态范围图像。实施本申请有利于实现消除高动态范围图像中的鬼影，提高高动态范围图像的质量。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种生成高动态范围的图像的方法以及相关设备。

背景技术

在图像领域中,动态范围(Dynamic Range)指在图像可显示范围内最大灰度值与最小灰度值之间的比率。在人们的日常生活中，人眼能够感知的亮度范围非常广，可以从白天刺目的阳光到夜晚微弱的星光，这之间的动态范围可达27EV左右，这种能够兼顾了较亮光照场景和较暗光照场景的动态范围可称为高动态范围(High Dynamic Range，HDR)。而数码相机、监控摄像机、手机摄像头等摄像设备通常都是采用CCD或者CMOS图像传感器来采集拍摄场景中的光信号并转化为数字信号，CCD或者CMOS图像传感器所采集到图像往往采用10比特(bit)来记录一个像素点的单一像素值，10比特只能记录1024(即0-1023)个不同的亮度级别，能够表示的亮度范围仅为1024个离散灰度值，即只能记录10EV左右的动态范围，通常称图像的这种较小的动态范围为低动态范围(Low Dynamic Range，LDR)，该图像也可称为低动态范围图像(Low Dynamic Range Imaging，LDRI)。

在人们实际的拍摄场景中，存在很多亮度范围很大的高动态范围场景，例如晴天室外逆光场景、夜景人像场景等，对于低动态范围图像而言，当曝光时间被设定后，由于只能捕获到高动态范围场景的一部分信息，很难兼顾过亮和过暗的地方，容易形成图像亮区曝光过度、或者图像暗区曝光不足的情况。例如在室内拍摄站在有阳光射入的窗前的人像时，很难同时清晰地拍摄人脸部细节与窗外的景象，造成了图像对现实世界的低还原。为了让图像更为真实，尽可能地展示整个复杂光照场景的信息，人们提出高动态范围图像(HighDynamic Range Imaging，HDRI)的概念。

现有技术通用的生成高动态范围图像的方案是对同一拍摄场景采集三张不同曝光程度的低动态范围图像(即短曝光、正常曝光和长曝光三帧JPG格式图像)，再通过相机响应曲线(camera response function，CRF)将这三帧图像进行对齐操作，进而将三帧图像合成为一帧8比特的高动态范围图像。

通常来说，如果在拍摄过程中受到摄像设备的抖动影响，或者拍摄场景中存在运动的物体，那么同一物体在三张低动态范围图像中的位置会发生变化，如果图像对齐后直接合成高动态范围图像，那么该高动态范围图像中除了该物体外，还另外存在若干个该物体的影像，这样的影像又可称为“鬼影”。如图1所示，当拍摄场景中人物A快速运动时，不同曝光程度的低动态范围图像上，人物A的位置是不同的，直接将这些低动态范围图像对齐后合成的高动态范围图像中存在多个人物A的影像，图1中虚线所示影像就是人物A的“鬼影”。可以看到，图像合成过程进行鬼影检测并消除鬼影，将是合成高质量的高动态范围图像的关键。

然而，上述现有技术的方案中，不同曝光程度的低动态范围图像之间难以做到精确对齐，鬼影检测容易漏检鬼影，也就是说所生成的高动态范围图像中无法完全消除鬼影。

发明内容

本发明提供了一种生成高动态范围图像的方法以及相关设备，能够实现所生成的高动态范围图像中完全消除鬼影，提高动态范围图像的质量。