專利名稱：高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像處理領域，特別涉及圖像處理領域中的高動態(tài)范圍輻照圖的生成 技術。
背景技術：
動態(tài)范圍表示圖像中所包含的從“最暗”亮度至“最亮”亮度的范圍。動態(tài)范圍 越大，所能表現(xiàn)的層次越豐富，所包含的色彩空間也越廣。在真實的場景中，特別是在一些 有不同光照條件的場景中，動態(tài)范圍非常大，可以包含五個甚至更多數(shù)量級的亮度。而現(xiàn) 有的電荷藕合器件(Charge Coupled Device，簡稱“CCD”)和互補型金屬氧化物半導體 (Complementary Metal-Oxide Semiconductor，簡稱“CMOS，，)傳感器只能拍攝 256-1024 個 亮度級。因此，在利用CCD或CMOS傳感器拍攝高動態(tài)范圍的場景時，部分亮度級的信息將 會丟失，要么是損失低亮度區(qū)域的細節(jié)，要么是使得高亮度區(qū)域過曝而飽和。目前，對于由于C⑶和CMOS傳感器拍攝范圍遠小于實際場景的動態(tài)范圍而造成的 圖像失真的問題，研究人員提出一種基于多曝光的方法首先，利用不同的曝光時間對同一 場景進行拍攝，得到多幅圖像，再將它們組合起來，以創(chuàng)建場景的高動態(tài)范圍輻照圖。然后， 將得到的高動態(tài)范圍的輻照圖壓縮到顯示設備能支持的動態(tài)范圍(通常是0-255)，這既是 所謂的色調映射(tone mapping) 0在創(chuàng)建場景的高動態(tài)范圍輻照圖時，需要多幅圖像作為輸入。這些圖像應該是每 一個像素都對準的，然而，由于手持攝像設備的抖動，不可避免的在這些圖像中產生位移， 使生成的輻照圖不準確，從而嚴重影響最終的成像質量。對于這個問題，可通過以下兩種方 案解決(1)使用多個圖像傳感器，或是新穎的傳感器以保證多幅輸入圖像的每一個像素 都是對準的。(2)首先將這些圖像之一指定為該圖像序列的參考圖像。然后，每幅非參考圖像利 用這些圖像(包括該參考圖像)中的另一幅圖像來套準，來生成流場。連接這些流場，以便 利用參考圖像來套準它們中的每幅圖像。然后利用其關聯(lián)的流場來扭曲每幅非參考圖像。 組合該參考圖像和扭曲圖像，以創(chuàng)建場景的輻照圖(具體可參見專利號為200410069953. X 的專利申請)。然而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，方案一對傳感器設備的要求太高，也不利于與傳統(tǒng)攝 像系統(tǒng)的融合，不具有實用價值。方案二雖然只用到了傳統(tǒng)的傳感器，但其在套準過程中使 用的基于光流場的算法，需要大量計算單元和存儲空間，成本高，速度慢，只能在通用計算 機上運行，不利于在手持攝像裝置的硬件實現(xiàn)。也就是說，無論方案一還是方案二，都無法實現(xiàn)在手持攝像裝置上進行不同曝光 時間圖像的套準并拍攝高動態(tài)范圍的場景。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法及其系統(tǒng)，使得能夠利 用普通的低動態(tài)范圍圖像傳感器，在手持攝像裝置上進行不同曝光時間圖像的套準并拍攝 高動態(tài)范圍的場景。為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成方 法，包含以下步驟A、將圖像序列中的每一幅圖像分別進行二值化處理，得到各圖像的二值化圖像， 圖像序列為對同一場景用不同曝光時間拍攝的一系列圖像；B、在得到的二值化圖像中，選取一個圖像作為參考圖像，以參考圖像為基準，將二 值化圖像中的其他圖像分別與參考圖像進行套準；C、根據套準后的各圖像合成高動態(tài)范圍輻照圖。本發(fā)明的實施方式還提供了一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，包含二值化處理模塊，用于將圖像序列中的每一幅圖像分別進行二值化處理，得到各 圖像的二值化圖像，圖像序列為對同一場景用不同曝光時間拍攝的一系列圖像；套準模塊，用于在二值化處理模塊得到的二值化圖像中，選取一個圖像作為參考 圖像，以參考圖像為基準，將二值化圖像中的其他圖像分別與參考圖像進行套準；合成模塊，用于根據經套準模塊套準后的各圖像合成高動態(tài)范圍輻照圖。本發(fā)明實施方式與現(xiàn)有技術相比，主要區(qū)別及其效果在于將圖像序列中的各圖像進行二值化處理，在二值化圖像中，選取一個圖像作為參 考圖像，其他圖像分別與參考圖像進行套準，根據套準后的各圖像合成高動態(tài)范圍輻照圖。 由于在用于合成高動態(tài)范圍圖像而拍攝的圖像序列中，圖像的內容因為曝光時間的長短會 有較大的差異，如果直接對這些圖像進行套準，會得到錯誤的偏移量，使最終的圖像質量下 降。因此通過對圖像序列中的各圖像進行二值化處理，可以使圖像的內容一致，以便進行套 準。而且，經二值化處理后的圖像中，每個像素非0即1，因此可使得非參考圖像與參考圖像 之間的差異性計算相對容易，從而可通過計算復雜度較低，資源消耗較少的方式實現(xiàn)非參 考圖像與參考圖像的套準，有利于在手持攝像設備上生成高動態(tài)范圍輻照圖。也就是說，能 夠利用普通的低動態(tài)范圍圖像傳感器，在手持攝像裝置上進行不同曝光時間圖像的套準并 拍攝高動態(tài)范圍的場景。進一步地，通過參考圖像和待套準圖像的行投影、列投影得到參考圖像和待套準 圖像的行差異性和列差異性，進而獲取套準偏移量，進一步保證了以較低的計算復雜度、較 少的資源消耗計算套準偏移量。進一步地，通過將計算到的套準偏移量與預定閾值進行比較，在大于或等于預定 閾值時，需要對行投影和列投影進行修正，再根據修正后的行投影和列投影重新計算行差 異性和列差異性，進而得到新的套準偏移量，直至最近一次得到的套準偏移量小于預定閾 值為止。由于圖像之間偏移量的存在，使圖像內容上有區(qū)別，而這個區(qū)別在圖像二值化的過 程中有可能被放大，因此，通過引入套準偏移量計算的迭代過程，可以有效減少套準偏移量 的計算誤差。進一步地，通過將圖像轉換為灰度圖像，以灰度圖像的像素值的中值作為閾值，將 圖像二值化，實現(xiàn)方便，簡單易行。
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進一步地，在獲取灰度圖像的像素值的中值時，可以通過對灰度圖像的直方圖統(tǒng) 計，獲取灰度圖像的像素值的中值，有效保證了中值獲取的準確性。


圖1是根據本發(fā)明第一實施方式的高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法流程圖；圖2是根據本發(fā)明第一實施方式中的每一幅圖像所需進行的二值化處理流程圖；圖3是根據本發(fā)明第一實施方式中的每一幅待套準圖像與參考圖像的套準流程圖；圖4是根據本發(fā)明第二實施方式的高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節(jié)。但是，本 領域的普通技術人員可以理解，即使沒有這些技術細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化 和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權利要求所要求保護的技術方案。為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的實施 方式作進一步地詳細描述。本發(fā)明第一實施方式涉及一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法。圖1是該高動態(tài)范 圍輻照圖的生成方法的流程示意圖。在步驟110中，手持設備對同一場景用不同曝光時間拍攝一系列圖像，得到圖像 序列。接著，在步驟120中，手持設備將圖像序列中的每一幅圖像分別進行二值化處理， 得到各圖像的二值化圖像。由于在用于合成高動態(tài)范圍圖像而拍攝的圖像序列中，圖像的 內容因為曝光時間的長短會有較大的差異，如果直接對這些圖像進行套準，會得到錯誤的 偏移量，使最終的圖像質量下降。因此，首先需要將這些圖像進行二值化處理，使圖像的內 容一致，以便進行套準。每一幅圖像所需進行的二值化處理如圖2所示在步驟201中，將圖像轉換為灰度圖像。具體地說，在拍攝到的圖像序列中，圖像 中的像素通常用24比特的RGB來表示。本步驟就是將24比特的RGB轉換為8比特的灰度 圖像。接著，在步驟202中，獲取灰度圖像的像素值的中值。具體地說，對灰度圖像進行 直方圖統(tǒng)計，利用灰度圖像的直方圖分布，查找到灰度圖像的像素值的中值。在獲取灰度圖 像的像素值的中值時，可以通過對灰度圖像的直方圖統(tǒng)計，獲取灰度圖像的像素值的中值， 有效保證了中值獲取的準確性。接著，在步驟203中，以在步驟202中獲取的中值為閾值，將圖像二值化，得到二值 化圖像。其中，灰度圖像中像素值大于中值的像素，在二值化圖像中為1，否則為0，即將灰 度圖像中像素值大于中值的像素取為1，將灰度圖像中像素值小于或等于中值的像素取為 0o通過將圖像轉換為灰度圖像，以灰度圖像的像素值的中值作為閾值，將圖像二值 化，實現(xiàn)方便，簡單易行。此外，可以理解，在實際應用中，也可以通過其他方式實現(xiàn)圖像的 二值化處理，在此不再贅述。在步驟130中，在得到的二值化圖像中，選取一個圖像作為參考圖像，以參考圖像為基準，將二值化圖像中的其他圖像分別與參考圖像進行套準。每一幅非參考圖像(即待 套準圖像)與參考圖像的套準流程如圖3所示 在步驟301中，對參考圖像和待套準圖像，在水平方向上對每一行的像素求和，得 到參考圖像和待套準圖像的行投影，在垂直方向上對每一列的像素求和，得到參考圖像和 待套準圖像的列投影，即
ck(j、=iGka,n
Rk(i) = ZGk(i,j)
Cr(j) = XGr(i,j)其中，Rk(i)表示待套準圖像的第i行投影，Ck(j)表示待套準圖像的第j列投影； Rr(i)表示參考圖像的第i行投影，Cr(j)表示參考圖像的第j列投影。Gk(i，j)表示待套 準圖像第i行第j列的像素，Gr(i, j)表示參考圖像第i行第j列的像素。接著，在步驟302中，根據行投影和列投影，計算參考圖像和待套準圖像，在水平 方向上的行差異性和垂直方向上的列差異性。具體地說，通過以下公式，在搜索范圍m，對每一個允許的偏移量Wv，計算參考圖 像和待套準圖像的行差異性Diff _ R(Wv) =| 凡(i + Wv-1)-Rk(m + i)其中，M表示圖像內所包含的行數(shù)。在搜索范圍m內，存在多少個允許的偏移量Wv， 以及各Wv的取值，屬于本領域的公知常識，在此不再贅述。通過以下公式，在搜索范圍n，對每一個允許的偏移量Wh，計算參考圖像和待套準 圖像的列差異性Diff 一C(Wh) = On\Cr(i +Wv-1)-Ck(n + j)\其中，N表示圖像內所包含的列數(shù)。在搜索范圍n內，存在多少個允許的偏移量Wh， 以及各Wh的取值，屬于本領域的公知常識，在此不再贅述。接著，在步驟303中，根據計算的行差異性和列差異性，得到在水平方向上的初始 套準偏移量\和在垂直方向上的初始套準偏移量\。具體地說，找到使得行差異性和列差異性最小的搜索位置Wvmin和Whmin，即找到 在步驟302中求得的最小Diff_R(Wv)所對應的Wv作為Wvmin，求得的最小Diff_C(Wh)所 對應的Wh作為Whmin，并通過以下公式得到\和\
(Xn = n + 1-Wimin^ 0
= m + l-Wv min由于圖像之間偏移量的存在，使圖像內容上有區(qū)別。這個區(qū)別在圖像二值化的過 程中被放大，使得由步驟303所計算出的初始套準偏移量有誤差。為了修正這個誤差，引入 了以下迭代過程。在步驟304中，分別對行投影和列投影進行修正。具體地說，根據水平偏移量來決 定參考圖像和待套準圖像的投影修正范圍。這里規(guī)定以待套準圖像在參考圖像的右邊為水 平偏移量的正方向。如果初始套準偏移量&為正，參考圖像中的水平修正量為Ref_R(i)HGr(i,j)
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待套準圖像的水平修正量為Cur _ R(i) =Gk (i, j)若初始套準偏移量\為負，參考圖像中的水平修正量為Rcf_R(i) = ^_M_xGr(i,j)待套準圖像的水平修正量為Cur _R(i) = Gk (i, j)因此，修正后的的水平投影(即修正后的行投影)為Rr' (i) = Rr(i)-Ref_R(i)Rk' (i) = Rk(i)-Cur_R(i)根據垂直偏移量來決定參考圖像和待套準圖像的投影修正范圍。這里規(guī)定以待套 準圖像在參考圖像的下方為垂直偏移量的正方向。如果初始套準偏移量I為正，參考圖像 中的垂直修正量為
_4] Rcf_C(j) = ^oGr(i,J)待套準圖像的水平修正量為Cur_C(j) = HYq Gk(i, j)如果初始套準偏移量l為負，參考圖像中的垂直修正量為=待套準圖像的水平修正量為
_。] Cur_C(j) = ^lQGk(i,j)因此，修正后的的垂直投影(即修正后的列投影)為Cr' (j) = Cr(j)-Ref_C(j)Ck' (j) = Ck(j)-Cur_C(j)接著，在步驟305中，根據修正后的行投影和列投影重新計算行差異性和列差異 性。本步驟中行差異性和列差異性的具體計算方式與步驟302相同，在此不再贅述。接著，在步驟306中，根據重新計算的行差異性和列差異性獲取套準偏移量。本步 驟中套準偏移量的具體計算方式與步驟303相同，即找到使得行差異性和列差異性最小的 搜索位置Wvmin和Whmin，求得水平方向上的套準偏移量\和垂直方向上的套準偏移量Ylt)接著，在步驟307中，判斷\和A是否小于預定閾值，如果小于預定閾值，則進入 步驟308 ；如果不小于預定閾值，即大于或等于預定閾值，則回到步驟304，繼續(xù)對行投影和 列投影進行修正。如果判定結果為最近一次獲取的套準偏移量大于或等于預定閾值Th，則 表明本次套準與上次套準差異較大，需要繼續(xù)修正。以最近一次修正后的投影值為原始投 影，根據最近一次獲取的套準偏移量繼續(xù)對行投影和列投影進行修正、重新計算行差異性 和列差異性、重新獲取套準偏移量。比如說，如果&和A大于或等于預定閾值，則回到步驟 304后，經過步驟305,306,得到X2和\’繼續(xù)判斷X2和\是否小于預定閾值。如此往復，直到第k次迭代后的修正偏移量Xk和Yk小于預定閾值，進入步驟308。在步驟308中，獲取最終的套準偏移量。在本步驟中，最終的套準偏移量為獲取到 的包括初始套準偏移量在內的所有套準偏移量的累加值。即最終的套準偏移量為] ^f ‘
Y = Yk Yt在步驟309中，根據步驟308得到的最終的套準偏移量，對待套準圖像進行與參考 圖像的套準。在完成圖像序列中每一幅非參考圖像與參考圖像的套準后，進入步驟140，根據套 準后的各圖像合成高動態(tài)范圍輻照圖。具體地說，手持設備將套準后的各圖像以及參考圖 像轉化成各自的輻照圖，然后按照加權平均的方法將各輻照圖合成最后的高動態(tài)范圍輻照 圖。接著，在步驟150中，手持設備對合成的高動態(tài)范圍輻照圖進行色調映射，將合成 的高動態(tài)范圍輻照圖壓縮至終端設備能支持的動態(tài)范圍。不難發(fā)現(xiàn)，由于經二值化處理后的圖像中，每個像素非0即1，因此可使得非參考 圖像與參考圖像之間的差異性計算相對容易，從而可通過計算復雜度較低，資源消耗較少 的方式實現(xiàn)其他圖像分別與參考圖像的套準，有利于在手持攝像設備上生成高動態(tài)范圍輻 照圖。也就是說，能夠利用普通的低動態(tài)范圍圖像傳感器，在手持攝像裝置上進行不同曝光 時間圖像的套準并拍攝高動態(tài)范圍的場景。而且，通過參考圖像和待套準圖像的行投影、列 投影得到參考圖像和待套準圖像的行差異性和列差異性，進而獲取套準偏移量，進一步保 證了能以較低的計算復雜度、較少的資源消耗計算套準偏移量。本發(fā)明的方法實施方式均可以以軟件、硬件、固件等方式實現(xiàn)。不管本發(fā)明是以 軟件、硬件、還是固件方式實現(xiàn)，指令代碼都可以存儲在任何類型的計算機可訪問的存儲器 中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態(tài)的或者非固態(tài)的，固定的或 者可更換的介質等等)。同樣，存儲器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic，簡稱“PAL”)、隨機存取存儲器(Random Access Memory，簡稱“RAM”)、可編程只讀存 儲器(Programmable Read Only Memory，簡稱 “PROM”)、只讀存儲器(Read-Only Memory, 簡稱“ROM”)、電可擦除可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡 稱“EEPR0M”)、磁盤、光盤、數(shù)字通用光盤(Digital Versatile Disc，簡稱“DVD”)等等。本發(fā)明第二實施方式涉及一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)。圖4是該高動態(tài)范 圍輻照圖的生成系統(tǒng)的結構示意圖。該高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)包含二值化處理模塊，用于將圖像序列中的每一幅圖像分別進行二值化處理，得到各 圖像的二值化圖像，圖像序列為對同一場景用不同曝光時間拍攝的一系列圖像。套準模塊，用于在二值化處理模塊得到的二值化圖像中，選取一個圖像作為參考 圖像，以參考圖像為基準，將二值化圖像中的其他圖像分別與參考圖像進行套準。合成模塊，用于根據經套準模塊套準后的各圖像和參考圖像合成高動態(tài)范圍輻照 圖。色調映射模塊，用于將合成模塊合成的高動態(tài)范圍輻照圖進行色調映射，將合成 的高動態(tài)范圍輻照圖壓縮至終端設備能支持的動態(tài)范圍。
其中，套準模塊通過包含以下子模塊，將二值化圖像中的其他圖像，均與參考圖像 進行套準投影計算子模塊，用于對參考圖像和待套準圖像，在水平方向上對每一行的像素 求和，得到參考圖像和待套準圖像的行投影，在垂直方向上對每一列的像素求和，得到參考 圖像和待套準圖像的列投影。差異性計算子模塊，用于根據行投影和列投影，計算參考圖像和待進行套準的圖 像，在水平方向上的行差異性和垂直方向上的列差異性。套準偏移量計算子模塊，用于根據計算的行差異性和列差異性，得到在水平方向 上的初始套準偏移量和在垂直方向上的初始套準偏移量。修正子模塊，用于根據水平方向上的初始套準偏移量和垂直方向上的初始套準偏 移量，分別對行投影和列投影進行修正，并指示差異性計算子模塊根據修正后的行投影和 列投影重新計算行差異性和列差異性，并指示套準偏移量計算子模塊根據重新計算的行差 異性和列差異性獲取套準偏移量。套準偏移量計算子模塊在獲取到套準偏移量后，觸發(fā)判 斷子模塊。判斷子模塊，用于判斷最近一次獲取的套準偏移量是否小于預定閾值。判斷子模 塊在判定最近一次獲取的套準偏移量小于預定閾值時，觸發(fā)累加子模塊；在判定最近一次 獲取的套準偏移量小于預定閾值時，觸發(fā)修正子模塊根據最近一次獲取的套準偏移量繼續(xù) 對行投影和列投影進行修正，并指示差異性計算子模塊繼續(xù)根據修正后的行投影和列投影 重新計算行差異性和列差異性，并指示套準偏移量計算子模塊根據重新計算的行差異性和 列差異性獲取套準偏移量。累加子模塊，用于將獲取到的包括初始套準偏移量在內的所有套準偏移量進行累 加，得到最終的套準偏移量，并根據最終的套準偏移量將待套準圖像與參考圖像進行套準。二值化處理模塊包含以下子模塊轉換子模塊，用于將圖像序列中的每一幅圖像分別轉換為灰度圖像，得到各圖像 的灰度圖像。中值獲取子模塊，用于對每一幅灰度圖像，獲取灰度圖像的像素值的中值。中值獲 取子模塊在獲取灰度圖像的像素值的中值時，可對灰度圖像進行直方圖統(tǒng)計，利用灰度圖 像的直方圖分布，獲取灰度圖像的像素值的中值。處理子模塊，用于對每一幅灰度圖像，以獲取的該灰度圖像的中值為閾值，將該灰 度圖像中像素值大于中值的像素取為1，將該灰度圖像中像素值小于或等于中值的像素取 為0。合成模塊包含以下子模塊輻照圖生成子模塊，用于將套準后的各圖像和參考圖像分別生成各圖像的輻照 圖。加權平均子模塊，用于通過對各圖像的輻照圖進行加權平均，合成最終的高動態(tài) 范圍輻照圖。不難發(fā)現(xiàn)，第一實施方式是與本實施方式相對應的方法實施方式，本實施方式可 與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關技術細節(jié)在本實施方式中依然 有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節(jié)也可應用
11在第一實施方式中。需要說明的是，本發(fā)明的設備實施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上， 一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理 單元的組合實現(xiàn)，這些邏輯單元本身的物理實現(xiàn)方式并不是最重要的，這些邏輯單元所實 現(xiàn)的功能的組合是才解決本發(fā)明所提出的技術問題的關鍵。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新 部分，本發(fā)明上述各設備實施方式并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術問題關系不太密切 的單元引入，這并不表明上述設備實施方式并不存在其它的單元。雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方式，已經對本發(fā)明進行了圖示和描述，但 本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā) 明的精神和范圍。
權利要求
一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法，其特征在于，包含以下步驟A、將圖像序列中的每一幅圖像分別進行二值化處理，得到各圖像的二值化圖像，所述圖像序列為對同一場景用不同曝光時間拍攝的一系列圖像；B、在得到的所述二值化圖像中，選取一個圖像作為參考圖像，以所述參考圖像為基準，將所述二值化圖像中的其他圖像分別與所述參考圖像進行套準；C、根據套準后的各圖像和所述參考圖像合成高動態(tài)范圍輻照圖。
2.根據權利要求1所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法，其特征在于，所述二值化圖 像中的其他圖像，均通過以下方式與所述參考圖像進行套準B1、對所述參考圖像和待套準圖像，在水平方向上對每一行的像素求和，得到所述參考 圖像和待套準圖像的行投影，在垂直方向上對每一列的像素求和，得到所述參考圖像和待 套準圖像的列投影；B2、根據所述行投影和列投影，計算所述參考圖像和待套準圖像，在水平方向上的行差 異性和垂直方向上的列差異性；B3、根據計算的所述行差異性和列差異性，得到在水平方向上的初始套準偏移量和在 垂直方向上的初始套準偏移量；B4、根據所述水平方向上的初始套準偏移量和所述垂直方向上的初始套準偏移量，分 別對所述行投影和列投影進行修正，并根據修正后的行投影和列投影重新計算行差異性和 列差異性；并根據重新計算的行差異性和列差異性獲取套準偏移量；B5、判斷所述套準偏移量是否小于預定閾值，如果小于所述預定閾值，則對所述初始套 準偏移量和所述套準偏移量進行累加，得到最終的套準偏移量，并根據所述最終的套準偏 移量將所述待套準圖像與所述參考圖像進行套準。
3.根據權利要求2所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法，其特征在于，在所述步驟B5 中，如果判定所述套準偏移量大于或等于所述預定閾值，則執(zhí)行以下步驟根據最近一次獲取的套準偏移量繼續(xù)對所述行投影和列投影進行修正，根據修正后的 行投影和列投影重新計算行差異性和列差異性，并根據重新計算的行差異性和列差異性獲 取套準偏移量，如果最近一次獲取的套準偏移量大于或等于所述預定閾值，則重復執(zhí)行本 步驟，直至最近一次獲取的套準偏移量小于所述預定閾值；所述最終的套準偏移量為獲取到的包括所述初始套準偏移量在內的所有套準偏移量 的累加值。
4.根據權利要求1所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法，其特征在于，所述二值化處 理包含以下子步驟A1、將圖像轉換為灰度圖像；A2、獲取所述灰度圖像的像素值的中值；A3、以獲取的所述中值為閾值，將所述灰度圖像中像素值大于所述中值的像素取為1， 將所述灰度圖像中像素值小于或等于所述中值的像素取為0。
5.根據權利要求4所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法，其特征在于，在獲取所述灰 度圖像的像素值的中值時，對所述灰度圖像進行直方圖統(tǒng)計，利用所述灰度圖像的直方圖 分布，獲取所述灰度圖像的像素值的中值。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法，其特征在于，所述步驟C中包含以下子步驟C1、將套準后的各圖像和所述參考圖像分別生成各圖像的輻照圖； C2、通過對各圖像的輻照圖進行加權平均，合成最終的高動態(tài)范圍輻照圖。
7.根據權利要求1至5中任一項所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法，其特征在于，在 所述步驟C之后，還包含以下步驟對合成的所述高動態(tài)范圍輻照圖進行色調映射，將合成的所述高動態(tài)范圍輻照圖壓縮 至終端設備能支持的動態(tài)范圍。
8.一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，其特征在于，包含二值化處理模塊，用于將圖像序列中的每一幅圖像分別進行二值化處理，得到各圖像 的二值化圖像，所述圖像序列為對同一場景用不同曝光時間拍攝的一系列圖像；套準模塊，用于在所述二值化處理模塊得到的所述二值化圖像中，選取一個圖像作為 參考圖像，以所述參考圖像為基準，將所述二值化圖像中的其他圖像分別與所述參考圖像 進行套準；合成模塊，用于根據經所述套準模塊套準后的各圖像和所述參考圖像合成高動態(tài)范圍 輻照圖。
9.根據權利要求8所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，其特征在于，所述套準模塊 通過包含以下子模塊，將所述二值化圖像中的其他圖像，均與所述參考圖像進行套準投影計算子模塊，用于對所述參考圖像和待套準圖像，在水平方向上對每一行的像素 求和，得到所述參考圖像和待套準圖像的行投影，在垂直方向上對每一列的像素求和，得到 所述參考圖像和待套準圖像的列投影；差異性計算子模塊，用于根據所述行投影和列投影，計算所述參考圖像和待套準圖像， 在水平方向上的行差異性和垂直方向上的列差異性；套準偏移量計算子模塊，用于根據計算的所述行差異性和列差異性，得到在水平方向 上的初始套準偏移量和在垂直方向上的初始套準偏移量；修正子模塊，用于根據所述水平方向上的初始套準偏移量和所述垂直方向上的初始套 準偏移量，分別對所述行投影和列投影進行修正，并指示所述差異性計算子模塊根據修正 后的行投影和列投影重新計算行差異性和列差異性，并指示所述套準偏移量計算子模塊根 據重新計算的行差異性和列差異性獲取套準偏移量，套準偏移量計算子模塊在獲取到套準 偏移量后，觸發(fā)判斷子模塊；判斷子模塊，用于判斷最近一次獲取的套準偏移量是否小于預定閾值，并在判定最近 一次獲取的套準偏移量小于預定閾值時，觸發(fā)累加子模塊；累加子模塊，用于將獲取到的包括所述初始套準偏移量在內的所有套準偏移量進行累 加，得到最終的套準偏移量，并根據所述最終的套準偏移量將所述待套準圖像與所述參考 圖像進行套準。
10.根據權利要求9所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷子模 塊還用于在判定最近一次獲取的套準偏移量大于或等于所述預定閾值時，觸發(fā)所述修正子 模塊根據最近一次獲取的套準偏移量繼續(xù)對所述行投影和列投影進行修正，并指示所述差 異性計算子模塊繼續(xù)根據修正后的行投影和列投影重新計算行差異性和列差異性，并指示 所述套準偏移量計算子模塊根據重新計算的行差異性和列差異性獲取套準偏移量。
11.根據權利要求8所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，其特征在于，所述二值化處 理模塊包含以下子模塊轉換子模塊，用于將每一幅圖像分別轉換為灰度圖像，得到各圖像的灰度圖像； 中值獲取子模塊，用于對每一幅所述灰度圖像，獲取灰度圖像的像素值的中值； 處理子模塊，用于對每一幅所述灰度圖像，以獲取的該灰度圖像的中值為閾值，將該灰 度圖像中像素值大于中值的像素取為1，將該灰度圖像中像素值小于或等于中值的像素取 為0。
12.根據權利要求11所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，其特征在于，所述中值獲 取子模塊在獲取所述灰度圖像的像素值的中值時，對所述灰度圖像進行直方圖統(tǒng)計，利用 所述灰度圖像的直方圖分布，獲取所述灰度圖像的像素值的中值。
13.根據權利要求8至12中任一項所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，其特征在于， 所述合成模塊包含以下子模塊輻照圖生成子模塊，用于將套準后的各圖像和所述參考圖像分別生成各圖像的輻照圖；加權平均子模塊，用于通過對各圖像的輻照圖進行加權平均，合成最終的高動態(tài)范圍 輻照圖。
14.根據權利要求8至12中任一項所述的高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)，其特征在于， 所述高動態(tài)范圍輻照圖的生成系統(tǒng)還包含色調映射模塊，用于將所述合成模塊合成的高動態(tài)范圍輻照圖進行色調映射，將合成 的所述高動態(tài)范圍輻照圖壓縮至終端設備能支持的動態(tài)范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像處理領域，公開了一種高動態(tài)范圍輻照圖的生成方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明中，將圖像序列中的各圖像進行二值化處理，在二值化圖像中，選取一個圖像作為參考圖像，其他圖像分別與參考圖像進行套準，根據套準后的各圖像合成高動態(tài)范圍輻照圖。由于經二值化處理后的圖像中，每個像素非0即1，因此可使得非參考圖像與參考圖像之間的差異性計算相對容易，從而可通過計算復雜度較低，資源消耗較少的方式實現(xiàn)其他圖像分別與參考圖像的套準，實現(xiàn)在手持攝像設備上生成高動態(tài)范圍輻照圖。
文檔編號G06T5/50GK101980288SQ20101051349
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2010年10月21日
發(fā)明者彭曉峰, 林福輝, 王森, 陳遠 申請人:展訊通信(上海)有限公司