[发明专利]用于产生高动态范围图像和视频帧的方法和单元

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于通过产生用于对准(align)用不同曝光获取的图像序列的图像的平均差曲线来创建高动态范围(HDR)图像的方法。本发明的另一实施例涉及用于通过根据单个图像产生具有不同曝光的图像来创建HDR图像的方法。本发明的另一实施例涉及用于通过根据单个帧产生具有不同曝光的帧来创建HDR视频的方法。

背景技术

在HDR图像创建中，用不同曝光获取多个图像并且随后混合该多个图像以便具有动态范围高于单个图像的动态范围的图像。在该混合过程内，那些具有较小曝光的图像(其在亮区中包含更多信息)改进在图像的这些亮区内的动态范围，并且具有较高曝光的其它图像改进在暗区内的动态范围。因此通过混合不同曝光的这些图像，可以增大所得到的图像的动态范围。

然而，用手持式摄影机获取的图像序列包含全局的和局部的运动，其中全局的运动源自于例如摄影机的移动而局部的运动源自于例如要成像的对象的移动。因此，对于HDR图像创建，在混合那些图像之前它们应当彼此对准。在下文中，术语“亮度”与术语“发光度”等价地使用。

问题在于用于运动估计的现有技术水平(state of the art)的方法不能有效地对准具有不同曝光的图像，因为在捕获图像之后由于在摄影机内的非线性后处理，在用不同曝光获取的图像之间没有亮度上的线性改变。

传统的运动估计对于非线性的亮度改变来说行不通，因为现有技术水平的技术修剪图像，其引起信息的损失以及伪影(artifact)，这在应用传统技术时由于运动而会在对准后的图像中出现。因此，在使用现有技术水平的技术时，不可能在所有图像区域中保持图像的动态范围。

在传统的基于块的运动估计中，当前图像中的块与参考图像中的相邻块相匹配，并且具有例如最小平均绝对差(MAD)的块被视为预测块。

此外，在其中在计算平均绝对差中从每一个像素值中减去每个图像的全局DC的使图像褪色(fade)的方法对于具有不同曝光的图像来说行不通，因为在曝光上的改变是依赖于亮度的。因此传统方法和用于使图像褪色的方法对于具有不同曝光的图像来说都行不通，因为在曝光上的改变是依赖于亮度的。

迄今为止根据单个图像产生不同曝光图像或者在HDR视频中根据单个帧产生不同曝光帧也是不可能的。

因此本发明的目的在于提供一种用于改进在不同曝光图像之间根据参考产生高动态范围图像的方法和单元，使得创建不同曝光的对准的图像供HDR成像之用。

发明内容

通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求8所述的单元和根据权利要求12所述的计算机可读介质解决了该问题。在从属权利要求中限定了更进一步的实施例。

通过考虑附图和随后的描述，本发明更多细节将变得清楚明白。

附图说明

附图被包括以提供对实施例的更进一步的了解并且被并入本说明书中且构成其一部分。附图示出了实施例并且和描述一起用来解释实施例的原理。其它实施例和实施例的许多预期的优点将容易被明白，因为通过参考以下详细描述它们变得更好理解。附图的元件不一定相对于彼此按比例绘制。类似的附图标记表示对应的类似部分。

图1是示出了发现运动矢量的基本意图的框图。

图2是示出了用于产生HDR图像的方法的框图。

图3a是示出了在不同曝光下获取具有像素值的非线性改变的图像的过程的框图。图3b示出了像素值(在实例中所考虑的像素值为“10”)对于不同曝光如何变化。该像素值上的变化/改变还可以被认为是在参考图像与具有曝光值eV1、eV2等的n-1个另外的图像之一之间的转变。

图4a和4b示出了对于从具有曝光值eV0的参考图像到具有曝光值eV1的另外的图像的转变和对于到具有曝光值ev2的另一个另外的图像的转变的参考值的阵列。

图5a和5b对应于图4a和4b中示出的转变并且示出了对于图4a或4b的转变的每一个像素值的“平均差值”。

图6示出了对于每一个像素值的所有转变的平均差值，并且是要存储的最终的查找表。

在图7和8中示出了查找表的不同用途。

图9示出了用于产生高动态范围图像的产生单元。

具体实施方式

在下文中，描述了本发明的实施例。重要的是请注意，在下文中所有所描述的实施例可以以任何方式结合，即没有限制某一个所描述的实施例不可以与其它的实施例结合。此外，应当注意，在所有附图中相同的附图标记表示相同的或类似的元件。