[发明专利]处理来自非线性相机的高动态范围数据的方法和相机系统

说明书

本发明涉及一种用于处理来自非线性相机的高动态范围数据的方法和相机系统。该方法包括：利用相机生成输入图像，输入图像包括多个像素，每个像素具有初始像素值，其中，初始像素值使用相机过渡曲线来生成；生成表示逆函数和再压缩函数的组合的第一查找表，第一查找表具有输入值和输出值，其中，每个输入值联接到一个输出值，逆函数是相机过渡曲线的求逆，再压缩函数是在每个输入值处具有大于或等于相机过渡曲线的对应斜率的斜率的平滑连续函数，第一查找表被生成为使得逆函数在再压缩函数之前；以及通过使用第一查找表转换初始像素值来生成第一图像。

技术领域

本发明涉及一种用于处理来自非线性相机的高动态范围(HDR)数据的方法。

背景技术

在各种技术领域中都要求HDR相机的处理数据。特别是，在汽车应用中，HDR相机被用于提供驾驶路径的图像，以便使得能够进行例如障碍检测、交通标志识别或车道识别。在汽车应用中使用的相机例如覆盖多达120dB的宽动态范围。该动态范围可以通过使用多重曝光接着在成像器芯片上的融合来实现。

通常，相机生成的图像数据对应于可以由具有多个斜率和/或曲线拐点的分段线性过渡曲线描述的相机行为。

相机图像可以在从相机输出之前被压缩扩展。由此，由相机输出/生成的图像可以消耗每像素12-14位，其中，对应初始线性HDR数据甚至将覆盖多于每像素16位且多达每像素32位的数据范围。

汽车应用通常要求在不使用高端组件的情况下进行快速图像处理。然而，用具有每像素16位或32位的图像作业可能耗时且要求大量存储带宽和处理能力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于处理来自非线性相机的高动态范围数据的方法和系统，该方法和系统降低所要求的处理能力和存储带宽，并且同时产生可以用于另外应用的图像数据。

所述方法包括以下步骤：

利用相机生成输入图像，输入图像包括多个像素，每个像素具有初始像素值，其中，初始像素值使用相机过渡曲线来生成，

生成表示逆函数和再压缩函数(re-compression function)的组合的第一查找表，第一查找表具有输入值和输出值，其中，每个输入值联接到一个(优选地，确切地为一个)输出值，逆函数是相机过渡曲线的逆，再压缩函数优选地是平滑连续函数，平滑连续函数优选地在每个输入值处具有大于(或等于)相机过渡曲线的对应斜率的斜率，并且其中，第一查找表被生成为使得逆函数在再压缩函数之前，以及

通过使用第一查找表转换初始像素值来生成第一图像。

根据本发明，生成第一查找表，其中，第一查找表可以是逆函数和再压缩函数的表示，即，第一查找表的输入值对应于最初由逆函数处理且然后由再压缩函数处理的输入值，而第一查找表的输出值对应于逆函数接着再压缩函数针对对应输入值生成的值。

相机可以是基于多重曝光产生输入图像的非线性相机。相机过渡曲线可以是不平滑和/或连续的函数。相机过渡曲线可以是具有多个斜率和/或曲线拐点的分段线性过渡曲线。

逆函数对应于相机过渡曲线的逆。逆函数可以恢复(在由相机拍摄的场景中的)照度(luminance)与图像亮度之间的线性关系。逆函数可以扩展输入图像的像素深度。例如，逆函数可以从具有每像素12位的输入图像生成具有每像素20位的数据。在逆函数已经将像素深度扩展到20位之后，再压缩函数可以将像素深度减小(即，再压缩)至15位。由此，由第一查找表执行的函数可以是线性化和再压缩的组合。

换言之，第一查找表可以表示与已经首先利用逆函数且其次利用再压缩函数计算的输入值对应的输出值。据此，逆函数的结果被馈送到再压缩函数中。因为第一查找表可以反映这两个函数，所以这两个函数的计算可以用根据第一查找表的映射来代替。第一查找表的输出值可以覆盖15位(即，比输入值更多的位)。