[发明专利]动态范围图像的噪声处理方法及其图像捕捉装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种图像处理技术，且特别是有关于一种动态范围图像的噪声(Noise)处理方法及其图像捕捉装置。

背景技术

高动态范围图像(High Dynamic Range Images，HDRI)是用来实现比传统数字图像更大曝光动态范围(即更大的亮暗差别)的一种图像技术。由于人类可见的自然界亮度范围相当广，因此高动态范围图像是为了能准确地表示真实世界中太阳光直射到最暗的阴影的大范围亮度值分布。

一般数码相机所拍摄的是一瞬间光线的进光量，所以呈现的是很有限的亮度范围，意即属于低动态范围图像(Low Dynamic Range Image，LDRI)。为了弥补数码相机的限制，渐渐的发展出通过图像处理软件来对多张低动态范围图像进行合成，藉以产生精准的高动态范围图像。

然而，上述合成方法必须考虑各种拍摄过程中会遇到的问题，也就是说进行合成的多张图像会因曝光时间的不同、或者拍摄场景中具有移动的物体等等，导致合成后的高动态范围图像具有噪声不连续的问题。现有针对单一图像消除噪声的方法通常是根据图像亮度来决定如何消除噪声，因为单一图像中各区域的曝光时间一致，噪声分布跟亮度具有正向关系。然而，合成后的高动态范围图像中的各区块来自多张不同的低动态范围图像，因曝光时间不同，将无法直接依据高动态范围图像的亮度分布来进行降躁处理。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种动态范围图像的噪声处理方法，可用以降低由多张图像所合成的高动态范围图像的噪声，提升图像品质。

本发明提供一种图像捕捉装置(Image Capturing Device)，可直接将捕捉的多张图像进行混合以产生高动态范围图像，并且可输出降噪后的高动态范围图像。

本发明提出一种动态范围图像的噪声处理方法，其包括下列步骤。先捕捉第一图像与第二图像，其中第一图像的曝光时间低于第二图像的曝光时间。接着，混合第一图像与第二图像以产生动态范围图像，并将用以混合的多数个权重设定值记录为权重地图(Weighting map)。然后，对动态范围图像进行色调重建(Tone reproduction)处理以产生色调重建图像，并将动态范围图像对应至色调重建图像的多数个增益调整值记录为增益地图(Gain map)。并且依据权重地图与增益地图分别设定色调重建图像的每一像素的降噪参数，并依据降噪参数对色调重建图像进行降噪(Denoise)处理，藉以产生降噪后的动态范围图像。

在本发明的一实施例中，上述混合第一图像与第二图像以产生动态范围图像的步骤包括将第一图像的每一像素与相对应的第二图像的每一像素进行相减，以产生多数个像素差值。分别判断像素差值是否大于门槛值，并依据判断结果调整各个像素用以混合的权重设定值。

在本发明的一实施例中，上述判断像素差值是否大于门槛值的步骤包括先藉由查询表(lookup table)查询对应的门槛值，再判断像素差值是否大于此门槛值。

在本发明的一实施例中，上述依据判断结果调整各个像素用以混合的权重设定值的步骤包括：若像素差值大于门槛值，则将第一图像中对应像素的权重设定值设定为1；以及若像素差值不大于门槛值，则利用像素差值在查询表中查询第一图像中对应像素的权重设定值。

在本发明的一实施例中，上述依据权重地图与增益地图分别设定色调重建图像的各个像素的降噪参数的步骤包括：若权重地图显示第一图像的像素的权重设定值较高且增益地图显示此像素的增益调整值较高，则对应提高此像素的降噪参数的设定值。

本发明另提供一种图像捕捉装置，其包括捕捉模块、混合模块、色调重建模块以及噪声消除模块。其中，捕捉模块依据第一曝光时间捕捉第一图像，依据第二曝光时间捕捉第二图像，其中第一曝光时间低于第二曝光时间。耦接至捕捉模块的混合模块混合第一图像与第二图像以产生动态范围图像，并且混合模块将用以混合的多数个权重设定值记录为权重地图。耦接至混合模块的色调重建模块接收动态范围图像，色调重建模块将动态范围图像进行色调重建处理以产生色调重建图像，并将动态范围图像对应至色调重建图像的多数个增益调整值记录为增益地图。噪声消除模块耦接至混合模块与色调重建模块，分别接收权重地图、增益地图及色调重建图像。噪声消除模块依据权重地图与增益地图分别设定色调重建图像的每一像素的降噪参数，并依据降噪参数对色调重建图像进行降噪处理，藉以产生降噪后的动态范围图像。