[发明专利]一种硬件在线可重配置的双帧曝光宽动态视频合成方法

权利要求书

1.一种硬件在线可重配置的双帧曝光宽动态视频合成方法，所述宽动态是指在高动态场景下完全显示此场景的全部细节，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对高动态场景下获取的原始视频通过硬件系统计算得到的视频中每一帧图像的平均灰度反馈控制相机的快门次数与快门时间，获得连续两帧不同曝光时间的图像将快门时间长的图像称为过曝光图像，快门时间短的称之为欠曝光图像；所述高动态场景指场景中的明暗对比明显，无法通过一次曝光完全显示场景中的全部细节；

(2)针对步骤(1)获得的过曝光和欠曝光图像，进行RGB颜色空间和YCrCb颜色空间的转换，将R，G，B分量转化为亮度分量图像和色度分量图像；

(3)利用空间域线性变换方法对亮度分量图像和色度分量图像进行分段线性变换，得到分段线性变换后的两帧过曝光和欠曝光图像的亮度分量图像与颜色分量图像；所述分段线性变换是把FPGA芯片是的多个配置文件连续地存放在系统存储器中，在程序执行时把对应特定应用的配置数据装载到FPGA中并完成初始化，从而完成硬件在线可重配置的分段线性变换；

(4)将分段线性变换后的两帧过曝光和欠曝光图像的亮度分量图像与颜色分量图像进行融合，获得的融合后亮度分量图像和颜色分量图像；

(5)针对步骤(4)获得的合成亮度分量图像，进行Gamma校正，获得校正后的亮度分量图像；

(6)将步骤(5)中校正后的亮度分量图像和步骤(4)中的颜色分量图像进行RGB颜色空间转换并输出图像。

2.根据权利要求1所述的硬件在线可重配置的双帧曝光宽动态视频合成方法，其特征在于：所述步骤(1)中，过曝光图像的曝光时间是整张图像的灰度达到180时的快门时间，欠曝光图像的曝光时间是整张图像的灰度达到50时的快门时间。

3.根据权利要求1所述的硬件在线可重配置的双帧曝光宽动态视频合成方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述在程序执行时把对应特定应用的配置数据如下：

(1)对于亮度图像的非线性映射按照以下的方式进行映射，将[01664128255]映射为[0205070120]；

(2)对于色度图像的非线性映射按照以下的方式进行映射，将[01664128255]映射为[083264127]。

4.根据权利要求1所述的硬件在线可重配置的双帧曝光宽动态视频合成方法，其特征在于：所述步骤(4)中，图像融合的过程为：

通过如下式加权融合方法，得到宽动态图像。

I_en＝a·I_underexpose+(1-a)·I_overexpose

其中I_en表示融合之后的图像，I_underexpose为欠曝光图像，I_overexpose为过曝光图像，a参数，取值范围0～1，用来控制融合图像的欠曝光图像与过曝光图像的比例。

5.根据权利要求1所述的硬件在线可重配置的双帧曝光宽动态视频合成方法，其特征在于：所述步骤(5)中，Gamma校正的数学表达式如下：

Y_out＝(Y_in/Y_max)^0.5×Y_max

其中，Y_out为Gamma校正后的亮度，Y_in为Gamma校正前的亮度，0.5为Gamma指数，Y_max为Gamma校正的最大亮度值，取值为255。

6.根据权利要求1所述的硬件在线可重配置的双帧曝光宽动态视频合成方法，其特征在于：所述步骤(6)中，将校正后的亮度图像和色度图像进行YCrCb至RGB的空间转换，YCrCb至RGB的空间转换函数如下所示：

R＝1.164×Y+1.596×Cr

G＝1.164×Y-0.392×Cb-0.813×Cr

B＝1.164×Y+2.017×Cb

其中R，G，B分别为RGB空间像素值，Y，Cb，Cr分别为YCbCr空间像素值。