用于形成具有宽动态范围的系统和方法技术方案

一种用于形成具有宽动态范围的影像的系统，包括操作性地彼此连接的成像单元、处理单元和控制单元。成像单元配置为以相应的曝光时间获得情景的多个影像，从而相应曝光时间每一个彼此不同。影像每一个由一组像素所代表的，每一个像素限定相应像素强度。处理单元配置为将多个影像组合，以至少部分地基于指定给每一个像素的加权因子和映射图生产组合影像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及产生具有宽动态范围的影像的系统和方法。
技术介绍
许多常规数字摄像头产生具有有限的动态范围的影像，例如，如果摄像头采用8位像素的话，使得形成的影像局限为256个相异值。结果是在高光对比度的情况下获得图像必须使用短曝光时间且牺牲了辨析影像黑暗部分的能力，或必须使用长的曝光时间，使得影像的明亮部分饱和或感光过度。
技术实现思路
一种用于形成具有宽动态范围的影像的系统和方法，包括操作性地彼此连接的成像单元、处理单元和控制单元。系统允许产生具有宽动态范围的影像，即影像的非常黑暗和非常明亮的部分能被准确表示的影像。成像单元配置为以相应的曝光时间获得一情景的多个影像，从而相应曝光时间每一个彼此不同。多个影像每一个由限定了相应像素强度的相应像素组所代表。相应组中的每一个像素可通过二维坐标识别。处理单元配置为将多个影像组合，以生产由一组组合的像素所代表的组合影像。对于二维坐标每一个，处理单元配置为从成像单元接收用于每一个影像的相应像素强度。处理单元配置为将相应加权因数指定给每一个影像中的相应像素组。在二维坐标每一个处获得用于组合像素组的相应组合强度值。处理单元配置为使用映射图将相应的组合强度值转换为相应映射值，所述相应映射值被用于产生组合影像。控制单元配置为将第一曝光时间设定为第一预定值，且指示成像单元使用第一曝光时间获得第一多个影像。控制单元配置为将第二曝光时间设定为第二预定值，且指示成像单元在第二曝光时间获得第二多个影像。控制单元配置为基于是否满足一预定状态而确定是否已经获得足够数量的影像。控制单元配置为如果所述预定状态未满足则获得额外的影像。在一个例子中，所述预定状态在第一和第二多个影像的相应像素强度的至少20%已经达到饱和值时被满足。例如，控制单元可以配置为，如果未满足预定状态，则将第三曝光时间设定为第三预定值，且指示成像单元以第三曝光时间获得第三多个影像。在一个例子中，第二曝光时间为第一曝光时间的常数乘子。在另一例子中，第一曝光时间2.5毫秒。第二曝光时间为10毫秒且第三曝光时间为40毫秒。控制单元限定用于每一个相应像素强度的最大允许像素值。如果相应像素强度低于最大像素值，则相应加权因数可以设定为相应曝光时间，且如果相应像素强度等于最大像素值，则相应加权因数可以设定为零。控制单元配置为，如果相应加权因子的和为零，则将相应组合强度值设定为最大允许像素值。处理单元可以通过首先将用于多个影像每一个的第一值确定为相应像素强度和相应加权因子的乘积除以相应曝光时间而获得用于组合像素组每一个的相应组合强度值。通过将用于多个影像每一个的第一值相加而确定第二值。通过将第二值除以用于多个影像每一个的相应加权因子的和而获得相应的组合强度值。在所示的实施例中，映射图的第一部分是线性关系的而映射图的第二部分是对数关系的。在一个例子中，映射图的第一部分应用于小于最大允许像素值3%的相应像素强度。成像单元、控制单元和处理单元可以全部是单个装置的一部分。处理单元可以包括至少一个AND逻辑门(与逻辑门)、至少两个存储器单元、至少一个比较单元、和至少一个除法单元。在下文结合附图进行的对实施本专利技术的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本专利技术的特征和优点以及其他的特征和优点。【附图说明】图1是用于将多个影像组合以生产具有宽动态范围组合影像的系统的示意图；图2是可以用在图1的系统中的成像单元、处理单元和控制单元的示意图；图3是通过图2的控制单元实施的过程的流程图，用于获取多个影像；图4是通过图2的处理单元实施的过程的流程图，用于将多个影像组合；图5是用在图4的过程中的映射图的例子；和图6是可以用在图1的系统中的电路的例子。【具体实施方式】参见附图，其中在几幅图中相同的附图标记指示相同或相似的部件，图1和2显示了系统10，其使用多个静止影像帧(其以不同曝光时间获取)产生具有宽动态范围的影像。通过使用以长和短曝光时间获得的多个影像，组合的影像可具有最佳的以下两个特征:长曝光时间影像的可辨析影像的黑暗部分的细节，而短曝光时间的影像允许辨析影像的明亮部分而没有使得影像饱和。参见图2，系统10包括操作性地彼此连接的成像单元12、处理单元14和控制单元16。成像单元12配置为以相应的曝光时间获得同一情景的多个影像，从而相应曝光时间每一个彼此不同。图1示出了三个影像20、22、24，但是，可以组合任何数量的影像。参见图1，处理单元14配置为组合多个影像(例如影像20、22和24)，以生产一组组合的像素(例如像素26A)所代表的组合的影像26。成像单元12、控制单元16和处理单元14可以全部是单个装置18的一部分(图2)。系统10可以采取许多不同的形式并包括多种和/或替换的部件和设备。尽管在图中示出了一示例性系统10，但是在图中所示的部件并不是限制性的。实际上，可以使用额外的或替换的部件和/或实施方式。参见图1，多个影像(例如影像20、22和24)每一个由一组像素(分别例如是像素20A,22A,24A)所代表,其每一个限定相应的像素强度(pixel intensity)。如本领域技术人员已知的，像素或图像元素是屏幕上展现的图像的最小可控元素。可以使用任何数量的像素。像素可以表示在二维网格中。每一个像素可以通过对应于其物理坐标的二维坐标(X，y)识别。例如，图1中的像素20A可以通过(I, 3)识别且像素22A通过(3，I)识别。影像20、22和24是从同一观察点获取的，从而它们是像素到像素匹配的。参见图2，成像单元12可以包括一个或多个透镜和/或过滤器(未示出)，适于接收来自情景的光和/或将其成形到影像传感器12A上。影像传感器12A可以例如包括一个或多个电荷藕合装置(charge-coupled device:CCD),其配置为将光能量转换为数字信号。电荷藕合装置是模拟装置，其在被光照射时在每一个光电传感器上形成小的电荷。随着被从芯片读取且使用额外电路转换为数字数据时，一次一个像素地，电荷被转换为电压。影像传感器12A可以包括互补金属氧化物半导体芯片(CMOS)，其是有源像素传感器，具有靠近每一个光能转换为电压的光电传感器的电路，随后使用芯片上的额外电路将电压转换为数字数据。参见图2，控制单元16可以包括输入装置28和输出装置30以与用户交互。输入装置28可以包括允许用户将信息或命令提供到控制单元16的任何装置。输入装置28例如可以包括计算机鼠标和/或键盘。输出装置30可以包括配置为将信息提供给用户的任何装置。由此，输出装置30可以包括显示屏或计算机监测器，例如液晶显示器(LCD)屏。控制单元16和处理单元14可以配置为使用任何数量的计算机操作系统且通常包括计算机可执行的指令，其中指令可以通过一个或多个计算机执行。计算机可执行指令可以从计算机程序编译或解读，其使用已知的各种编程语言和/或技术形成，包括但不限于(单独或组合地)Java?、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl 等。通常，处理单元 14和控制单元16可以接收指令，例如从存储器、计算机可读介质等，且执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括一个或多个本文所述的过程。这种指令和其他数据可以使用各种已知的计算机可读介质存储和传递。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成具有宽动态范围的影像的系统，该系统包括:成像单元，配置为以相应曝光时间获得一情景的多个影像，使得相应曝光时间每一个彼此不同;处理单元和控制单元，操作性地连接到成像单元且连接到彼此;其中多个影像每一个由限定了相应像素强度的相应的像素组所代表，相应像素组中的每一个像素可通过二维坐标识别;其中处理单元配置为将多个影像组合，以生产由一组组合像素所代表的组合影像;其中对于每一个二维坐标，处理单元配置为:从成像单元接收用于多个影像每一个的相应像素强度;将相应加权因数指定给多个影像每一个中的相应像素组;在二维坐标每一个处获得用于组合像素组的相应组合强度值;使用映射图将相应的组合强度值转换为相应映射值，所述相应映射值被用于产生组合影像。

【技术特征摘要】
2013.02.26 US 13/776,7661.一种用于形成具有宽动态范围的影像的系统，该系统包括: 成像单元，配置为以相应曝光时间获得一情景的多个影像，使得相应曝光时间每一个彼此不同； 处理单元和控制单元，操作性地连接到成像单元且连接到彼此； 其中多个影像每一个由限定了相应像素强度的相应的像素组所代表，相应像素组中的每一个像素可通过二维坐标识别； 其中处理单元配置为将多个影像组合，以生产由一组组合像素所代表的组合影像； 其中对于每一个二维坐标，处理单元配置为: 从成像单元接收用于多个影像每一个的相应像素强度； 将相应加权因数指定给多个影像每一个中的相应像素组； 在二维坐标每一个处获得用于组合像素组的相应组合强度值； 使用映射图将相应的组合强度值转换为相应映射值，所述相应映射值被用于产生组合影像。2.如权利要求1所述的系统，其中控制单元配置为: 将第一曝光时间设定为第一预定值，且指示成像单元使用第一曝光时间获得第一多个影像； 将第二曝光时间设定为第二预定值，且指示成像单元以第二曝光时间获得第二多个影像； 基于是否满足一预定状态而确定是否已经获得足够数量的影像；和 如果所述预定状态未被满足则获得额外的影像。3.如权利要求2所述的系统，其中所述预定状态在第一和第二多个影像的相应像素强度的至少20%已经达到饱和值时被满足。4.如权利要求2所述的系统，其中第二曝光时间为第一曝光时间的常数乘子。5.如权利要求2所述的系统，其中控制单元进一步配置为: 如果未满足所述预定状态，则将第三曝光时间设定为第三预定值，且指示成像单元以第二曝光时间获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：ND麦凯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US