[发明专利]位深度高效图像处理

权利要求书

1.一种用于通过设备进行图像处理的计算机实施的方法，所述设备包括：图像传感器，用于捕获具有第一位深度的图像；捕获模式控制器，被配置为在多个捕获模式下控制所述图像传感器进行图像捕获；图像信号处理器，被配置为通过应用非线性变换和重新编码来从由所述图像传感器捕获的图像产生非线性化图像；以及反相器，被配置为通过应用反变换和重新编码来从由所述图像信号处理器产生的图像产生重新线性化图像，所述方法包括：

提供多个非线性变换，所述多个非线性变换中的每个非线性变换与所述多个捕获模式中的不同的捕获模式相关联，

通过所述捕获模式控制器控制所述图像传感器以在所述捕获模式之一下捕获图像，所述图像具有以所述第一位深度编码的传感器信号，

通过所述捕获模式控制器，至少将与所述图像传感器捕获所述图像所处的所述捕获模式相关联的一个非线性变换传送到所述图像信号处理器；

通过所述图像信号处理器，将所述一个非线性变换应用于所捕获图像并且重新编码，以从所捕获图像产生非线性化图像，所述非线性化图像的代码值表征跨小于所述第一位深度的第二位深度非线性分布的所捕获图像的所述传感器信号，

提供多个反变换，所述多个反变换中的每个反变换与所述多个非线性变换中的不同的非线性变换相反，

通过所述反相器，从所述图像信号处理器接收所述非线性化图像，

从所述捕获模式控制器接收捕获模式规范，所述捕获模式规范指示所述图像传感器捕获所捕获图像所处的所述捕获模式；

基于所述捕获模式规范，从所述多个反变换中选择与用于产生所述非线性化图像的所述一个非线性变换相反的一个反变换；以及

将所述一个反变换应用于所述非线性化图像并且通过所述反相器重新编码，以从所述非线性化图像产生重新线性化图像，所述重新线性化图像的代码值表征跨大于所述第二位深度的第三位深度线性分布的所捕获图像的所述传感器信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中，基于所捕获图像的以第一位深度编码的传感器信号的噪声特性来确定每个非线性变换。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述传感器信号的噪声特性包括所述传感器信号的代码值水平到所述代码值水平的噪声标准偏差的对应值的映射。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，每个非线性变换包括用于将所捕获图像的初始代码值映射到所述非线性化图像的经优化代码值的凹函数。

5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，每个非线性变换被配置为产生所述非线性化图像，使得与所捕获图像的平均噪声水平相比，所述非线性化图像的平均噪声水平是增加的。

6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，每个非线性变换将所述第二位深度的相对较大部分分配给所捕获图像的所述传感器信号的较小噪声范围，并且将所述第二位深度的相对较小部分分配给所捕获图像的所述传感器信号的较大噪声范围。

7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，每个非线性变换将所述第二位深度的相对较大部分分配给所述传感器信号的较低范围，并且将所述第二位深度的相对较小部分分配给所述传感器信号的较高范围。

8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，每个非线性变换被配置为根据传感器信号相关的轮廓可见性阈值来在所述非线性化图像中非线性地分布位深度分辨率。

9.如权利要求8所述的方法，其中，对于以所述第一位深度编码的所述传感器信号的每个数字值，所述传感器信号相关的轮廓可见性阈值定义在存在噪声的情况下能够检测的最小轮廓，所述噪声包括：生成所捕获图像的图像传感器的固有噪声；以及在捕获之后且在通过所述反相器从所述图像信号处理器接收所述非线性化图像的步骤之前，通过对所捕获图像进行预处理所引入的噪声。