[发明专利]操作设备以捕捉高动态范围图像

说明书

发明背景

近年来，数码相机作为独立设备和作为更复杂设备例如蜂窝电话、智能电话、其他移动计算设备等的部件业已迅猛发展。随着这种迅猛发展，制造商已经快速增加在这些设备上的数码相机的技术特征。例如，很多移动设备如今通常包括五百万像素的相机，这对于产生高品质图像往往是需要的。

不幸地，即使这种相机的技术规格已经被改进，但是由于这些相机的图像处理能力尚无法与其改进的硬件能力相匹配，因此这些相机往往不能捕捉和产生高品质的图像。例如，很多相机如今仍然不能很好地捕捉和产生具有高动态范围（HDR）的图像。

HDR场景的经典示例是白天在室内站在窗户前面的人。捕捉这种场景的很多相机产生具有亮背景的图像，并且具有不能显示人的所有特征的暗前景。由移动设备的相机（例如，由电话的相机）捕捉这种HDR场景的问题由这种相机所采用的较小的图像传感器加剧。

发明概述

本发明的一些实施例提供了一种捕捉和产生具有高动态范围的图像的移动设备。为了捕捉和产生高动态范围图像，一些实施例的移动设备包括新颖的图像捕捉和处理模块。在一些实施例中，所述移动设备通过如下产生高动态范围（HDR）图像：(1)使其图像捕捉模块以不同图像曝光持续时间快速捕捉连续图像；和(2)使其图像处理模块合成这些图像以产生所述HDR图像。

为了快速捕捉连续的图像，一些实施例的图像捕捉模块采取两个动作。首先，在移动设备进入其HDR模式之后或者在其进入图像捕捉模式（下文也称为相机模式）之后，其开始以特定帧速率捕捉图像。在一些实施例中，帧速率为15帧每秒（fps）。在其他实施例中，初始帧速率在不同的光照条件下是不同的（例如，对于正常光照条件为15fps，对于较暗的条件为10fps，等等）。

这种帧速率使相机能够以当前光照条件的正常曝光设定来捕捉图像（即，使相机能够利用图像捕捉模块计算作为当前光照条件的正常曝光持续时间来捕捉每张图像）。图像捕捉模块将其以特定帧速率捕捉的每张图像存储在该设备的帧缓冲器中。在一些实施例中，捕捉模块以循环方式写入帧缓冲器，循环方式在缓冲器达到其最大存储容量时允许模块删除较后存储的帧之前的较早存储的帧。

其次，当移动设备进入高动态范围（HDR）模式时，图像捕捉模块计算对于相机捕捉图像的光照条件（下文称为当前光照条件）下用于捕捉曝光不足图像和曝光过度图像的曝光持续时间。本发明的不同实施例采用不同的技术计算曝光过度图像和曝光不足图像的持续时间。例如，一些实施例基于设备以特定帧速率捕捉的正常曝光图像的直方图来计算曝光过度图像和曝光不足图像的持续时间。

在设备进入其HDR模式之后，该设备会被指示（例如，由设备的用户、由设备上的定时器、由远程用户或定时器、等等）以拍摄HDR图像。当设备被指示以拍摄HDR图像时，一些实施例的图像捕捉模块随后以快速连续的方式捕捉两张图像。一张图像为其基于先前对当前光照条件所计算的曝光过度持续时间捕捉的曝光过度图像，而另一张图像为其基于先前对当前光照条件所计算的曝光不足持续时间捕捉的曝光不足图像。在不同的实施例中，图像捕捉模块以不同的顺序捕捉曝光过度图像和曝光不足图像（例如，一些实施例首先捕捉曝光过度图像，而其他实施例首先捕捉曝光不足图像）。

除了捕捉曝光过度和曝光不足图像以外，图像捕捉模块还检索其早先以正常曝光持续时间捕捉且存储在其帧缓冲器中的图像。该模块向图像处理模块提供三张图像中的每一张。在一些实施例中，图像捕捉模块提供相机捕捉图像的颜色空间中的三张图像。例如，一些实施例的图像捕捉模块在Y'CbCr（亮度、蓝色色度、和红色色度）颜色空间中捕捉和提供这些图像。一些实施例在执行各种图像编辑操作之前将相机的Y'CbCr（亮度，luma）图像反伽玛校正为YCbCr（辉度、蓝色色度、红色色度）图像，并且随后将所得到的YCbCr（辉度，luminance）图像伽玛校正为Y'CbCr（亮度）图像。