專利名稱：影像擷取方法及影像擷取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種影像擷取方法及應用該方法的影像擷取裝置，且特別涉及一種可自動化地進行高動態(tài)范圍影像合成操作的影像擷取方法及應用該方法的影像擷取裝置。
背景技術：
一般來說，真實世界中的亮度階調(diào)遠大于任何現(xiàn)行影像擷取裝置內(nèi)所使用的感光元件的階調(diào)極限。舉例來說，多數(shù)的感光元件是使用8個位來進行一個顏色通道的感測。換言之，一般現(xiàn)行的感光元件僅能還原256個亮度灰階。然而在真實世界的場景中，最低灰階亮度至最高灰階亮度的亮度階調(diào)往往遠超過前述數(shù)值范圍。據(jù)此，如何設計出可有效地增進感光元件的動態(tài)范圍的高動態(tài)范圍(High Dynamic Range,HDR)影像技術,藉此增進感光元件的階調(diào)還原能力，為業(yè)界不斷致力的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種影像擷取方法及應用該方法的影像擷取裝置，其是響應于輸入畫面找出亮度統(tǒng)計分布(Histogram)數(shù)據(jù)，并判斷此亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括對應的統(tǒng)計峰值亮度差值大于臨界亮度差值的多筆峰值；若是，則對應至各筆峰值亮度值計算組影像拍攝參數(shù)，并對應地拍攝多個擷取畫面，其中在各擷取畫面中，對應的各筆峰值是對應至亮度目標值。本發(fā)明相關的影像擷取方法及應用該方法的影像擷取裝置還合成此些擷取畫面以得到對應至輸入畫面的擷取畫面。據(jù)此，相較于傳統(tǒng)影像擷取裝置，本發(fā)明相關的影像擷取方法及影像解取裝置具有可自動化地響應于輸入影像提供高動態(tài)范圍擷取畫的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種影像擷取方法，其中包括下列步驟。首先如步驟(a)，對輸入畫面進行測光，以對應地找出亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)，其中亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括多筆感測分區(qū)統(tǒng)計值，其分別與亮度范圍中的多個亮度值對應。接著如步驟(b)，判斷亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括多個峰值，且峰值對應的多個峰值亮度值的差值實質上大于臨界亮度差值；若是執(zhí)行步驟(C)，對應至各個峰值亮度值計算一組影像拍攝參數(shù)。然后如步驟(d)，根據(jù)此組影像拍攝參數(shù)對應至此些峰值亮度值分別拍攝多個擷取畫面，于其中對應的多個峰值亮度值對應至亮度目標值。之后如步驟(e)，合成此些擷取畫面。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種影像擷取裝置，包括影像擷取系統(tǒng)、感光元件及處理器。感光元件對輸入畫面進行測光，以對應地找出亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)，其中亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括多筆感測分區(qū)統(tǒng)計值，其分別與亮度范圍中的多個亮度值對應。處理器包括判斷單元、計算單元、控制單元及處理單元。判斷單元判斷亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括多個峰值，其對應的多個峰值亮度值的差值實質上大于臨界亮度差值。計算單元于亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括多個峰值且其的差值實質上大于臨界亮度差值時，對應至各峰值亮度值計算組影像拍攝參數(shù)?？刂茊卧鶕?jù)此些組影像拍攝參數(shù)驅動影像擷取系統(tǒng)來對應至此些峰值亮度值分別拍攝多個擷取畫面，其中在各擷取畫面中，對應的各峰值亮度值對應至亮度目標值。處理單元合成此些擷取畫面。以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖I為繪示本發(fā)明實施例的影像擷取裝置的方框圖；圖2為繪示圖I的感光元件20的詳細方框圖；圖3為繪示圖I的亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D Histogram的示意圖；圖4為繪示圖I的判斷單元30a的詳細方框圖；圖5繪示依照本發(fā)明實施例的影像擷取方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的結構原理和工作原理作具體的描述請參照圖1，其分別繪示本發(fā)明實施例的影像擷取裝置的方框圖。舉例來說，本實施例的影像擷取裝置I包括影像擷取系統(tǒng)10、感光元件20及處理器30。舉例來說，影像擷取系統(tǒng)10主要包括光圈元件、快門元件、快門參數(shù)信息及感光度信息仿真元件及相對應的控制軟硬件元件，其中感光度可以是國際標準化組織(International Organization forStandardization, ISO)感光度。感光元件20對輸入畫面Pi進行測光，以對應地找出亮度統(tǒng)計分布(Histogram)數(shù)據(jù)D_Histogram。亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram包括多筆感測分區(qū)統(tǒng)計值,其分別與亮度范圍中的多個亮度值對應。舉例來說，感光元件20包括mXn個影像感測分區(qū)A(l，I)、A(l，2)、···、A(l，n)、A(2，l)、···、A(2，n)、···、A(m，n)及統(tǒng)計單元 20a，如圖 2 所示其中m及η為大于I的整數(shù)。舉例來說，m及η均等于16，換言之，感光元件20對應地具有256個影像感測分區(qū)A(l，1)-Α(16，16)。影像感測分區(qū)A(1，I)-A(m，η)對輸入畫面Pi進行測光操作以分別找出mXn筆畫面亮度數(shù)據(jù) Li (I, I)、Li (I, 2)、· · ·、Li (I, η)、Li (2,1)、· · ·、Li (2, η)、· · ·、Li (m, η)。mXn畫面亮度數(shù)據(jù)Li (I, I)-Li (m,n)分別指示輸入畫面Pi中對應至mX η個影像感測分區(qū)A (I,1)-A(m, η)的亮度值。舉例來說，此亮度值例如為8位的灰階值。統(tǒng)計單元20a根據(jù)mXn筆畫面亮度數(shù)據(jù)Li (I, I)-Li (m, η)統(tǒng)計得到亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram。舉例來說,亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram可如圖3所示,其中mX η筆畫面亮度數(shù)據(jù)Li (1,1)-Li (m, η)是依其對應的亮度落于亮度-統(tǒng)計個數(shù)的柱狀圖中。處理器30包括判斷單元30a、計算單元30b、控制單元30c及處理單元30d。舉例來說，前述處理器30中的各子單元例如為軟件單元，處理器30是經(jīng)由存取記憶體中的程序代碼，來實現(xiàn)前述各子單元的操作。接下來，是對處理器30中的各子單元的操作做進一步的說明。判斷單元30a接收并判斷亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram中是否包括多個峰值，且此些峰值對應的峰值亮度值的差值實質上大于臨界亮度差值。判斷單元30a更將此些峰值對應的峰值亮度值提供至計算單元30b。以圖2的例子來說，亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram包括峰值PKl及PK2，且其對應的峰值亮度值GL(PKl)及GL(PK2)間的差值大于此臨界亮度值。
請參照圖4，其繪示乃圖I的判斷單元30a的詳細方框圖。舉例來說，判斷單元30a包括搜尋窗口子單元30al及標準差計算子單元30a2。搜尋窗口子單元30al決定一搜尋窗口(Search Window),以對應至亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram中的各筆亮度值框選多個框選亮度值。標準差計算子單元30a2針對與此些框選亮度值對應的多個框選感測分區(qū)統(tǒng)計值進行標準差計算，標準差計算子單元30a2更參考對應至各亮度值的標準差，來判斷各個亮度值是否對應至峰值。計算單元30b于亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括峰值PKl及PK2且其對應的峰值亮度值的差值實質上大于臨界亮度差值時，對應至各峰值亮度值GL(PKl)及GL(PK2)計算一組影像拍攝參數(shù)P_GL (PKl) &P_GL(PK2)，并將其提供至控制單元30c。各組影像拍攝參數(shù)P_GL(PKl) &P_GL(PK2)包括光圈參數(shù)信息、快門參數(shù)信息及ISO感光度信息，而計算單元30b例如經(jīng)由下列方程式來根據(jù)統(tǒng)計峰值亮度GL(PKl)及GL (PK2)推得對應的影像拍攝參
(PKl) &P_GL(PK2)Tv+Av = Bv+Sv Tv、Av及Sv分別為光圈參數(shù)信息、快門參數(shù)信息及ISO感光度信息，Bv對應至各峰值亮度值GL (PKl)及GL (PK2)?？刂茊卧?0c根據(jù)組影像拍攝參數(shù)P_GL (PKl)及P_GL(PK2)驅動影像擷取系統(tǒng)10中對應的光圈、快門及ISO元件，來對應至峰值亮度值GL(PKl)及GL(PK2)分別拍攝兩張擷取畫面Pl及P2，其中在擷取畫面Pl中，對應的峰值亮度值GL (PKl)是對應至亮度目標值GL_Target ;在擷取畫面P2中，對應的峰值亮度值GL(PK2)是對應至亮度目標值GL_Target。舉例來說，此亮度目標值GL_Target例如為感光元件20所能感受到的中間灰階值；以感光元件20的灰階分辨率為每像素8位的情形來說，亮度目標灰階值GL_Target例如為第127灰階。換言之，經(jīng)由處理器30前述子單元的操作，感光元件20可對應至峰值亮度值GL(PKl)及GL(PK2)分別拍攝擷取影像Pl及P2 ;于擷取影像Pl及Pk2中原對應至峰值亮度值GL(PKl)及GL(PK2)的分區(qū)是對應至中間灰階值。處理單元30d合成擷取畫面Pl及P2，以得到對應至輸入畫面Pi的高動態(tài)范圍擷取畫面P_HDR。在本實施例中，雖僅以亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram中包括兩個峰值Peakl及Peak2的情形為例做說明，然，本實施例的影像擷取裝置I并不局限于此。在其它例子中，在亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram中包括三個或三個以上的峰值時,本實施例的影像擷取裝置可對應地擷取三個或三個以上的擷取畫面，并據(jù)以合成得到高動態(tài)范圍擷取畫面P_HDR。換言之，本實施例的影像擷取裝置可根據(jù)亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)DJlistogram中峰值數(shù)量，來對應地決定合成畫面操作中的畫面數(shù)目。請參照圖5，其繪示依照本發(fā)明實施例的影像擷取方法的流程圖。首先如步驟(a)，感光元件20對輸入畫面Pi進行測光，以對應地找出亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram，其中亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)D_Histogram包括多筆感測分區(qū)統(tǒng)計值Li (I, I)-Li (m, η),其分別與亮度范圍中的多個亮度值對應。接著如步驟(b),判斷單元30a判斷亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)0_把81(^131]1中是否包括多個峰值Peakl及Peak2，且峰值Peakl及Peak2對應的峰值亮度值GL(Peakl)及GL(Peak2)的差值實質上大于臨界亮度差值；若是，則執(zhí)行步驟(C)，計算單元30b對應至各峰值亮度值 GL (Peakl)及 GL(Peak2)計算影像拍攝參數(shù) P_GL (Peakl)及 P_GL (Peak2)。然后如步驟(d)，控制單元30c根據(jù)影像拍攝參數(shù)P_GL (Peakl)及P_GL (Peak2)，對應至峰值亮度值GL(Peakl)及GL(Peak2)分別經(jīng)由感光元件20拍攝擷取畫面Pl及P2。在擷取畫面Pl中，對應的峰值亮度值GL(Peakl)對應至亮度目標值GL_Target ;在擷取畫面P2中，對應的峰值亮度值GL (Peak2)對應至亮度目標值GL_Target。之后如步驟(e)，處理單元30d合成擷取畫面Pl及P2，以得到對應至輸入畫面Pi的高動態(tài)范圍擷取畫面P_HDR。舉例來說，步驟(b)及(C)之間還例如包括步驟(f)，于其中控制單元30c經(jīng)由影像擷取系統(tǒng)10判斷使用者是否觸發(fā)半按快門事件。當檢測到使用者觸發(fā)的半按快門事件時，控制單元30c是驅動判斷單元30a執(zhí)行步驟(C)中的操作。當未檢測到使用者觸發(fā)的半按快門事件時，本實施例的影像擷取方法將跳過步驟(c)-(e)的步驟。
本實施例的影像擷取方法及應用該方法的影像擷取裝置是響應于輸入畫面找出亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)，并判斷此亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括對應的統(tǒng)計峰值亮度差值大于臨界亮度差值的多筆峰值；若是，則對應至各筆峰值亮度值計算組影像拍攝參數(shù)，并對應地拍攝多個擷取畫面，其中在各擷取畫面中，對應的各筆峰值是對應至亮度目標值。本實施例的影像擷取方法及應用該方法的影像擷取裝置更合成此些擷取畫面以得到對應至輸入畫面的高動態(tài)范圍擷取畫面。據(jù)此，相較于傳統(tǒng)影像擷取裝置，本實施例的影像擷取方法及影像解取裝置具有可自動化地響應于輸入影像提供高動態(tài)范圍擷取畫的優(yōu)點。當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種影像擷取方法，其特征在于，包括 (a)對一輸入畫面進行測光，以對應地找出一亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)，其中該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括多筆感測分區(qū)統(tǒng)計值，該些感測分區(qū)統(tǒng)計值分別與一亮度范圍中的多個亮度值對應； (b)判斷該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括多個峰值，且該些峰值對應的多個峰值亮度值的一差值是否大于一臨界亮度差值； (C)當該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括該些峰值且該差值大于該臨界亮度差值時，對應至各該些峰值亮度值計算一組影像拍攝參數(shù)； (d)根據(jù)該組影像拍攝參數(shù)，對應至該些峰值亮度值分別拍攝多個擷取畫面，其中在各該些擷取畫面中，對應的各該些峰值亮度值對應至一亮度目標值；以及 (e)合成該些擷取畫面。
2.根據(jù)權利要求I所述的影像擷取方法，其特征在于，步驟(a)還包括 (al)經(jīng)由一感光元件接收該輸入畫面，其中該感光元件包括mXn個影像感測分區(qū)，其中m及η為大于I的整數(shù)； (a2)經(jīng)由該mXn影像感測分區(qū)對該輸入畫面進行測光操作，以對應地找出mXn筆畫面亮度數(shù)據(jù)，其中該mXn畫面亮度數(shù)據(jù)分別指示該輸入畫面中對應至該mXn個影像感測分區(qū)的亮度值；及 (a3)根據(jù)該mXn筆畫面亮度數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求I所述的影像擷取方法，其特征在于，步驟(b)還包括 (bl)對應至該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中的各該些亮度值，找出與各該些亮度值相鄰的多個框選亮度值；及 (b2)對與該些框選亮度值對應的多個框選感測分區(qū)統(tǒng)計值進行標準差計算，以判斷各該些亮度值是否對應至峰值。
4.根據(jù)權利要求I所述的影像擷取方法，其特征在于，步驟(c)中計算得到的該組影像拍攝參數(shù)包括一光圈參數(shù)信息、一快門參數(shù)信息及一感光度信息的其中至少之一。
5.根據(jù)權利要求4所述的影像擷取方法，其特征在于，步驟(c)經(jīng)由下列方程式推得該組影像拍攝參數(shù)Tv+Av = Bv+Sv 其中，Tv、Av及Sv分別為該光圈參數(shù)信息、該快門參數(shù)信息及該感光度信息，Bv對應至各該些峰值亮度值。
6.一種影像擷取裝置，其特征在于，包括 一影像擷取系統(tǒng)； 一感光元件，用以對一輸入畫面進行測光，以對應地找出一亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)，其中該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括多筆感測分區(qū)統(tǒng)計值，該些感測分區(qū)統(tǒng)計值分別與一亮度范圍中的多個亮度值對應；以及 一處理器，判斷該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括多個峰值，且該些峰值對應的多個峰值亮度值的一差值大于一臨界亮度差值； 其中，于該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)包括該些峰值且該差值大于該臨界亮度差值時，該處理器對應至各該些峰值亮度值計算一組影像拍攝參數(shù)；及其中，該處理器根據(jù)該組影像拍攝參數(shù)，驅動該影像擷取系統(tǒng)來對應至該些峰值亮度值分別拍攝多個擷取畫面，其中在各該些擷取畫面中，對應的各該些峰值亮度值對應至一亮度目標值，并合成該些擷取畫面。
7.根據(jù)權利要求6所述的影像擷取裝置，其特征在于，該感光元件包括 mXn個影像感測分區(qū)，用以接收該輸入畫面并對該輸入畫面進行測光操作，以對應地找出mXn筆畫面亮度數(shù)據(jù)，其中該mXn畫面亮度數(shù)據(jù)分別指示該輸入畫面中對應至該mXη個影像感測分區(qū)的亮度值，m及η為大于I的整數(shù)； 一統(tǒng)計單元，用以根據(jù)該mXn筆畫面亮度數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求6所述的影像擷取裝置，其特征在于，該處理器包括 一判斷單元，用以判斷該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括多個峰值； 一計算單元，用以計算該組影像拍攝參數(shù)； 一控制單元，用以根據(jù)該組影像拍攝參數(shù)，驅動該影像擷取系統(tǒng)拍攝該些擷取畫面 '及 一處理單元，用以合成該些擷取畫面。
9.根據(jù)權利要求8所述的影像擷取裝置，其特征在于，該判斷單元包括 一搜尋窗口子單元，用以對應至該亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中的各該些亮度值找出與各該些亮度值相鄰的多個框選亮度值；及 一標準差計算子單元，用以對與該些框選亮度值對應的多個框選感測分區(qū)統(tǒng)計值進行標準差計算，以判斷各該些亮度值是否對應至峰值。
10.根據(jù)權利要求8所述的影像擷取裝置，其特征在于，該計算單元計算得到的該組影像拍攝參數(shù)包括一光圈參數(shù)信息、一快門參數(shù)信息及一感光度信息的其中至少之一，且該計算單元經(jīng)由下列方程式推得該組影像拍攝參數(shù)Tv+Av = Bv+Sv 其中，Τν、Αν及Sv分別為該光圈參數(shù)信息、該快門參數(shù)信息及該ISO感光度信息，Bv對應至各該些峰值亮度值。
全文摘要
一種影像擷取方法及影像擷取裝置，影像擷取方法包括步驟(a)對輸入畫面進行測光，以對應地找出亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)；(b)判斷亮度統(tǒng)計分布數(shù)據(jù)中是否包括多個峰值，且峰值對應的多個峰值亮度值的差值實質上大于臨界亮度差值；若是執(zhí)行步驟(c)對應至各個峰值亮度值計算一組影像拍攝參數(shù)；(d)根據(jù)此些組影像拍攝參數(shù)對應至此些峰值亮度值分別拍攝多個擷取畫面，于其中對應的多個峰值亮度值對應至亮度目標值；及(e)合成此些擷取畫面，以得到對應至輸入畫面的高動態(tài)范圍擷取畫面。本發(fā)明還提出一種影像擷取裝置，包括影像擷取系統(tǒng)、感光元件及處理器。
文檔編號H04N5/355GK102917180SQ20111022371
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2011年8月5日
發(fā)明者陳弘哲 申請人:佳能企業(yè)股份有限公司