[发明专利]生成HDR彩色图像的方法、HDR相机及蜂窝电话

说明书

一种用于从双曝光时间单拍摄高动态范围(HDR)彩色图像传感器生成HDR彩色图像的方法包括：获得由图像传感器的传感器像素的局部区域生成的像素值；根据与第一颜色相关联的像素值确定局部区域的运动参数；以及对局部区域的像素值去马赛克，以针对三种颜色中的每一种颜色确定图像像素的输出值，其中根据运动参数将短曝光时间像素和长曝光时间像素对输出值的相对贡献加权。一种用于从三曝光时间单拍摄HDR彩色图像传感器生成HDR彩色图像的方法包括：根据短曝光时间像素值和中等曝光时间像素值生成第一双曝光时间HDR图像；根据中等曝光时间像素值和长曝光时间像素值生成第二双曝光时间HDR图像；以及根据第一和第二双曝光时间HDR图像生成三曝光时间HDR彩色图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月7日提交的美国临时专利申请号62/681,789和于2018年6月7日提交的欧洲专利申请号18176403.6以及于2019年4月23日提交的美国临时专利申请号62/837,361的优先权权益，所述专利申请通过引用以其全文结合于此。

技术领域

本申请涉及高动态范围成像。

背景技术

大多数手持相机设备(如智能手机)利用位深度为8位或可能10位的图像传感器。对于许多场景，这样的位深度不足以同时捕获场景中的最亮区和最暗区。例如，当拍摄背光人物的照片时，人物的脸部可能会出现曝光不足，或者替代性地，较亮的背景可能会出现曝光过度。

高动态范围(HDR)成像功能试图克服这个问题。在典型方法中，HDR数码相机捕获同一场景的两个图像：一个图像的曝光时间较短以获得场景中明亮部分的良好图像数据，而另一个图像的曝光时间较长以获得场景中较暗部分的良好图像数据。将这两个图像缩放到公共比例并组合，以产生场景的同时恰当地描绘较亮场景部分和较暗场景部分的单个HDR图像。这种HDR成像在许多情况下都效果很好，并且HDR成像功能已经成为如智能手机等许多设备的标准特征。然而，短曝光和长曝光是在不同时间记录的，所述不同时间之间至少存在全帧读出过程，并且因此，当场景不是静态场景时，图像组合经常产生不期望的伪影。如果对象在短曝光与长曝光之间移动，则在严重的情况下，HDR图像可能会示出移动对象的偏移重复图像，或者在不太严重的情况下示出移动对象的边缘伪影。

为了消除HDR图像中的运动伪影，业界开发了所谓的“单拍摄”HDR图像传感器，所述单拍摄HDR图像传感器可以在单次拍摄中实现更亮和更暗的曝光。一类单拍摄图像传感器将大像素和小像素整合在同一像素阵列中。小像素比更大的像素收集的光少。因此，小像素与大像素之间的尺寸差提供了与使用短曝光时间和长曝光时间的动态范围益处相似的动态范围益处。不幸的是，这种双尺寸图像传感器的像素布局显著增加了制造复杂性。另一种类型的单拍摄HDR图像传感器的像素尺寸全部相同，但是对一些像素应用短曝光时间而对其他像素应用长曝光时间。由于这两种不同类型像素的曝光在时间上是重叠的而不是完全分开的，因此这种设计大大减少了运动伪影。

然而，即使这两种不同类型像素的曝光时间重叠，运动的存在仍然可能不利地影响所记录图像的质量。在这种情况下，运动可能是例如由于借助于图像传感器记录的任何移动对象的移动或者由于图像传感器本身的移动而导致的。无论具有长曝光时间的像素传感器和具有短曝光时间的像素传感器是在重叠的时间间隔期间还是非重叠的时间间隔期间记录的，所得图像都可能由于像素传感器的不同曝光时间而不同。因此，可以认为本文档的目标是提供一种用于基于短曝光像素值和长曝光像素值生成图像的改进的图像生成方法。更具体地，本文档的目标是提供一种用于双曝光时间单拍摄图像传感器的改进的图像生成方法，其中，所述方法对运动具有稳健性。