[发明专利]一种针对多镜头拍摄的宽动态图生成方法

说明书

一种针对多镜头拍摄的宽动态图生成方法，包括以下步骤：1)多相机拍照重合区域的标定阶段；2)相机间的动态范围调整；3)基于实际视轴条件下的图像仿真。本发明的针对多镜头拍摄的宽动态图生成方法，在多相机都具有自动曝光功能的前提下，可使用多相机同时成像，产生宽动态的、曝光条件不一致的序列图，可以完美仿真甚至还原实际情况中任意视角拍出的图像。

技术领域

本发明涉及相机的成像与图像处理领域。

背景技术

本领域现阶段采用的图像宽动态调整方法主要是HDR(High-Dynamic Range)技术，该技术是通过单摄像头连续拍摄多幅在不同曝光条件下的图像，然后保留每幅图像在同名像素位置处的最清晰信息，使拍摄过程不受光照影响，该技术被广泛地应用在成像与图像处理中。

虽然HDR技术在拍摄过程中，可以消除光照影响，但其问题是：

1)多次曝光形成最终图像的过程更加类似于固定动态范围的过程，只不过消除了光照对压缩动态范围的影响，所以其动态范围是固定的，并没有实质意义上的加宽；

2)以还原拍摄对象为目的的处理方式，使处理后的图像在时域的信息量上最丰富，但造成了空域的信息丢失，即处理后图像与实际视角下的观察图像有较大差异，虽然更清晰了，但更不真实；

3)单个相机在时域与空域的信息处理方式在多相机的条件下是不通用的，尤其是在追求还原真实视角的图像、视频时，多曝光的拍摄方式对硬件要求很高，且会影响实时性，曝光调整过程也会使相机之间的成像效果有较大的差异。

发明内容

为了解决现阶段采用的HDR技术存在的上述问题，本发明提供了一种针对多镜头拍摄的宽动态图生成方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种针对多镜头拍摄的宽动态图生成方法，包括以下步骤：

1)多相机拍照重合区域的标定阶段：在相机之间的空间相对位置关系固定的情况下，相机之间拍摄的重合区域通过标定得出，假定共有C个相机，每个相机的拍摄图像为I_i，i∈[1,C]，相邻相机之间的重合区域为R_i,j，j∈[1,C],j≠i，标定方法是：

a)利用空间位置相邻的相机做实景拍摄，提取拍摄图像的RTS不变特征；

b)基于提取特征来做特征匹配，得到匹配的特征点位置描述；

c)基于匹配的位置描述来估算I_j在I_i坐标系下的变换图像I′_j，然后计算R_i,j，这里R_i,j＝I′_j∩I_i，然后记录R_i,j的几何分布信息；

2)相机间的动态范围调整：这里认为每个相机拍摄图像之间存在动态范围的调整因子α_i与β_i，每幅图像调整动态范围的模型简化为I′_i＝α_iI_i+β_i，基于重合区域不一致性最小的目标估计动态范围调整因子，具体方法是：

a)对I_i而言，按照相机空间位置关系，找出与其有重合的图像组{I_i,k}，k∈[1,C],k≠i；

b)对所有图像进行做RGB空间到Lab空间的转换，利用R_i,k与R_k,i的L通道来做线性调整因子估计，假设：