图像处理装置以及图像处理方法制造方法及图纸

技术编号:20165413 阅读:56 留言:0更新日期:2019-01-19 00:18
本发明专利技术公开了一种图像处理装置,包括:图像传感器,用于以帧率2(n+1)f捕获并输出图像的第一序列的帧,其中,n表示大于或等于1的整数,f表示工业用电频率;以及至少一个处理器,用于从所述图像的第一序列的帧中提取图像的第二序列的帧,并且合并所述图像的第二序列的帧以生成图像的单个帧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像处理装置以及图像处理方法
本专利技术涉及一种图像处理装置以及一种图像处理方法。
技术介绍
当相机在使用荧光灯作为室内照明的情况下捕获图像时,所捕获的图像可能存在一些问题,这是因为荧光灯的光强度在工业用电频率下会周期性地变化。荧光灯的色谱在工业用电频率下也会变化。在所捕获的图像中,在低光强期间捕获的部分的亮度和在高光强期间捕获的部分的亮度互不相同。同样,这些部分的颜色也不同。大部分相机使用滚动快门型图像传感器,在通过这些相机捕获的图像中可能出现色带。如果图像传感器是滚动快门型的,则可能产生色带问题。但是,如果图像传感器具有全局快门模式,则可能产生与色带问题不同的现象。也就是说,各帧之间的信号电平和颜色不同。这种现象称为“闪烁”(或者更精确地,称为“荧光闪烁”)。由于历史原因,色带现象有时称为闪烁。图1示出了色带问题的原因。如果一个对象的反射率R(t)是恒定且均匀的,则t0到t1期间中的图像信号可以通过公式【数学式1】来表示。【数学式1】信号由于荧光灯的光强度随时间t而变化,所以t0到t1期间、t2到t3期间、t4到t5期间的信号之间的关系可以通过公式【数学式2】来表示。【数学式2】信号(t0→t1)>信号(t2→t3)>信号(t4→t5)因此,产生色带。图2示出了具有色带的图像的一个示例。在相关技术中,当以某种方法检测到引起所捕获图像中的色带的情况时,相机将自动曝光(AutomaticExposure,AE)模式从正常AE控制模式变为色带补偿模式。在色带补偿模式下,曝光时间固定为值m/(2×f)(秒)(其中,f表示工业用电频率,m表示大于或等于1的整数)。值m/(2×f)等于工业用电频率f的1个周期中的一半时长与整数m的乘积。在这种情况下,曝光期间的所有入射光保持恒定,即使光的光强度在工业用电频率下随时间周期性地变化。公式【数学式3】示出了这一点。公式【数学式3】中的“(m个周期的时长)/2”等于m/(2×f),如上文所述。【数学式3】换言之,如图3所示,公式【数学式4】所示的关系成立。【数学式4】信号(t0→t1)=信号(t2→t3)=信号(t4→t5)因此,色带问题得到解决。如果工业用电频率为60Hz,则曝光时间应相应地为以下项之一:1/120秒、2/120秒、3/120秒、4/120秒,等等。同样,如果工业用电频率为50Hz,则曝光时间应相应地为以下项之一:1/100秒、2/100秒、3/100秒,等等。对于全局快门型图像传感器,针对闪烁的技术方案与针对上述色带问题的技术方案相同。针对色带和闪烁的对策称为“色带补偿”、“色带减少”、“闪烁减少”或“闪烁补偿”。在“色带补偿”模式下,曝光时间设为一个定值,如上文所述。这意味着曝光时间设为比从AE角度预计的时间更长或更短。图4所示为对象照度与曝光时间之间的关系的示例。在正常模式下(图4所示虚线),曝光时间控制为如上文所述的从AE角度预计的时间。相比之下,在色带补偿模式下(图4中的实线),曝光时间控制为如上文所述的一个定值。在实线小于虚线的部分,输出信号低于预计值,即,低于AE目标值。在这种情况下,放大输出信号以使信号电平对应AE目标值。然而,在实线大于虚线的情况下(参见图4和图5中的阴影区域)会存在一些问题。首先,现将描述实线变得大于虚线的原因。在图4的示例中,假设工业用电频率为50Hz。因此,如上文所述,曝光时间应为以下项之一:1/100秒、2/100秒、3/100秒,等等,使得色带补偿效应能够发挥。也就是说,为了发挥色带补偿效应,最小曝光时间为1/100秒,即10ms。因此,如图4所示,实线的曝光时间为10ms,在这一时间内,实线越过然后超出虚线,使得色带补偿效应能够发挥。现将假设在图像传感器中使用10位的模数转换器(Analog-to-DigitalConverter,ADC),且在ADC的输出中,黑点值设为64数字量化值(digitalnumber,DN),白点值(即最大值)设为1023DN。如果平均图像数据值大于AE目标值,则AE控制器计算额外增益,该额外增益小于1.0。因此,白点值降为小于1023DN。图5示出了该问题的示例。由此,通过使用小于1.0的增益,图像信号的动态范围和对应的图像质量可能下降。因此,使用小于1.0的增益并不可取。然而,如果在图4所示的情况3中的增益为1.0,则输出图像信号将会如图5所示。这意味着输出图像信号电平在色带补偿模式下并不是恒定的。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种图像处理装置和一种图像处理方法,以解决色带问题和图像信号的动态范围缩小这两个技术问题。为了解决前述技术问题,本专利技术实施例公开了以下技术方案。根据第一方面,一种图像处理装置包括:图像传感器,用于以帧率2(n+1)f捕获并输出图像的第一序列的帧,其中,n表示大于或等于1的整数,f表示工业用电频率;以及至少一个处理器,用于从所述图像的第一序列的帧中提取图像的第二序列的帧,并且合并所述图像的第二序列的帧以生成图像的单个帧。所述帧率2(n+1)f中的数字“n”不包括零的原因是,如果所述帧率2(n+1)f中的数字“n”为零,则所述帧率为2×f。在这种情况下,如上文结合图3至图5所示,色带问题能够解决,而动态范围可能减小。根据第一方面,当增加所述图像传感器的总曝光时间以解决所述色带问题时,有可能确保较宽的动态范围。根据所述第一方面的所述图像处理装置还可以按如下方式配置:所述图像传感器以所述帧率2(n+1)f捕获并输出图像的第一序列的帧,并且当所述至少一个处理器检测到闪烁现象或色带现象时,所述至少一个处理器从所述图像的第一序列的帧中提取图像的第二序列的帧并且合并所述图像的第二序列的帧以生成图像的单个帧;否则,所述图像传感器以小于所述帧率2(n+1)f的帧率捕获并输出图像的第一序列的帧,并且所述至少一个处理器不从所述图像的第一序列的帧中提取图像的第二序列的帧,也不合并所述图像的第二序列的帧来生成图像的单个帧。根据所述第一方面的所述图像处理装置还可以按如下方式配置:由于所述至少一个处理器合并所述第二序列的帧,所以所述图像传感器的所述总曝光时间为m/(2×f)。因此,有可能解决所述色带问题,如上文结合图3所述。就此而言,例如,假设m=1,为了确保所述总曝光时间为1/(2×f),所述帧率2(n+1)f与所述第二序列的帧的数量之间的关系为,所述帧率越大,所述第二序列的帧的所述数量就越大,以便确保所述至少一个处理器合并所述第二序列的帧能获得所述总曝光时间1/(2×f)。例如,假设f=50且n=1,帧率为200fps,其中每帧为1/200秒。这意味着单个帧的曝光时间为1/200秒。为了确保所述总曝光时间为1/(2×f)=1/100秒,两帧应合并,即,2×1/200=1/100。在所述第一方面的第一可能实施方式中,所包括的所述图像的第二序列的帧的所述数量为n+1。在所述第一方面的所述第一可能实施方式中,有可能确保上文所述的所述总曝光时间为1/(2×f)。在所述第一方面的第二可能实施方式中,所述至少一个处理器还用于:在所述至少一个处理器合并所述图像的第二序列的帧以生成所述图像的单个帧之前,将所述图像的第二序列的帧中的每一帧的图像数据乘以一个增益。在所述第一方面的所述第本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种图像处理装置,其特征在于,包括:图像传感器,用于以帧率2(n+1)f捕获并输出图像的第一序列的帧,其中,n表示大于或等于1的整数,f表示工业用电频率;以及至少一个处理器,用于从所述图像的第一序列的帧中提取图像的第二序列的帧,并且合并所述图像的第二序列的帧以生成图像的单个帧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图像处理装置,其特征在于,包括:图像传感器,用于以帧率2(n+1)f捕获并输出图像的第一序列的帧,其中,n表示大于或等于1的整数,f表示工业用电频率;以及至少一个处理器,用于从所述图像的第一序列的帧中提取图像的第二序列的帧,并且合并所述图像的第二序列的帧以生成图像的单个帧。2.根据权利要求1所述的图像处理装置,其特征在于:所述图像的第二序列的帧的数量为n+1。3.根据权利要求1所述的图像处理装置,其特征在于:所述至少一个处理器还用于:在所述至少一个处理器合并所述图像的第二序列的帧以生成所述图像的单个帧之前,将所述图像的第二序列的帧中的每一帧的图像数据乘以一个增益。4.根据权利要求1所述的图像处理装置,其特征在于:所述至少一个处理器还用于将所述至少一个处理器生成的所述图像的单个帧的图像数据乘以一个增益。5.根据权利要求2所述的图像处理装置,其特征在于:所述至少一个处理器还用于:在所述至少一个处理器合并所述图像的第二序列的帧以生成所述图像的单个帧之前,将所述图像的第二序列的帧中的每一帧的图像数据乘以一个增益。6.根据权利要求2所述的图像处理装置,其特征在于:所述至少一个处理器还用于将所述至少一个处理器生成的所述图像的...

【专利技术属性】
技术研发人员:小林篤
申请(专利权)人:华为技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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