用于HDR成像的系统及方法技术方案

本申请案涉及一种用于HDR成像的系统及方法。使用一种成像系统产生图像，其包含在第一曝光期间用所述成像系统的图像传感器的第一像素子集捕获第一子图像，在第二曝光期间用所述图像传感器的第二像素子集捕获第二子图像，在第三曝光期间用所述图像传感器的第三像素子集捕获第三子图像，及在第四曝光期间用所述图像传感器的第四像素子集捕获第四子图像。所述第一、第二、第三及第四曝光具有不同的持续时间。通过分析所述第一、第二、第三及第四子图像而从所述第一、第二、第三及第四曝光之间选择优选曝光。随后，在所述优选曝光处捕获全分辨率图像。基于所述全分辨率图像及所述子图像产生HDR图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及图像传感器，且尤其涉及高动态范围（"HDR"）图像传感器。
技术介绍
高动态范围（"HDR"）图像传感器可用于许多应用。一般来说，普通图像传感器 (包含（举例来说）电荷耦合装置（"CCD"）及互补金属氧化物半导体（"CMOS"）图像传 感器）具有约70dB动态范围的动态范围。相比之下，人眼具有高达约100dB的动态范围。 存在各种情形，其中具有增加的动态范围的图像传感器为有益的。举例来说，为了处置不同 的驾驶条件（例如，从黑暗隧道驶向光明阳光下），在汽车行业中需要具有l〇〇dB以上的动 态范围的图像传感器。的确，许多应用可需要具有至少90dB的动态范围或更大动态范围的 图像传感器以适应从低光条件到亮光条件变化的广泛范围的照明情况。 -种用于产生HDR图像的已知方法为以图像传感器起始图像的串行捕获，且随后 组合所述图像的最佳曝光部分，使得所述HDR图像曝光良好。然而，此方法的一个缺点是可 能在所述串行图像之间将引入运动。举例来说，当所述串行图像组合为HDR图像时，经成像 场景中的拍摄对象（例如，人或动物）或背景特征（例如，模拟时钟）可引入运动假象。所 述已知方法的另一缺点是可引入来自由摄像师的手抖的运动，尤其在所述图像传感器包含 在移动装置内时。因此，希望减少HDR图像中的运动假象及/或减少产生HDR图像所需的 时间周期。
技术实现思路
本专利技术提供一种产生图像的方法，所述方法包括：在第一曝光期间用图像传感器 的第一像素子集捕获第一子图像；在第二曝光期间用所述图像传感器的第二像素子集捕 获第二子图像，所述第二曝光与所述第一曝光相比更长；在第三曝光期间用所述图像传感 器的第三像素子集捕获第三子图像，所述第三曝光与所述第二曝光相比更长；在第四曝光 期间用所述图像传感器的第四像素子集捕获第四子图像，所述第四曝光与所述第三曝光相 比更长，其中所述第一、第二、第三及第四像素子集安置在重复图案中，且其中所述第一、第 二、第三及第四曝光周期在相同起始时间开始；通过分析所述第一、第二、第三及第四子图 像而选择所述第一、第二、第三及第四曝光之间的优选曝光；在所述优选曝光处捕获全分辨 率图像，其中所述全分辨率图像由所述第一、第二、第三及第四像素子集同时捕获；及基于 所述子图像及所述全分辨率图像产生最终HDR输出图像。 本专利技术还提供一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含穿插在重复图案中的第 一、第二、第三及第四像素子集；控制电路，其经耦合以独立地起始所述第一、第二、第三及 第四像素子集的第一、第二、第三及第四曝光以分别捕获第一、第二、第三及第四子图像；提 供指令的非暂时性机器可存取存储媒体，所述指令当由所述成像系统执行时将导致所述成 像系统执行包括以下各项的操作；在第一曝光期间用图像传感器的第一像素子集捕获第一 子图像；在第二曝光期间用所述图像传感器的第二像素子集捕获第二子图像，所述第二曝 光与所述第一曝光相比更长；在第三曝光期间用所述图像传感器的第三像素子集捕获第 三子图像，所述第三曝光与所述第二曝光相比更长；在第四曝光期间用所述图像传感器的 第四像素子集捕获第四子图像，所述第四曝光与所述第三曝光相比更长，其中所述第一、第 二、第三及第四像素子集安置在重复图案中，且其中所述第一、第二、第三及第四曝光周期 在相同起始时间开始；通过分析所述第一、第二、第三及第四子图像而选择所述第一、第二、 第三及第四曝光之间的优选曝光；在所述优选曝光处捕获全分辨率图像，其中所述全分辨 率图像由所述第一、第二、第三及第四像素子集同时捕获；及基于所述子图像及所述全分辨 率图像产生最终HDR输出图像。 本专利技术还提供一种提供指令的非暂时性机器可存取存储媒体，所述指令当由成像 系统执行时将导致所述成像系统执行包括以下各项的操作：在第一曝光期间用所述成像系 统的图像传感器的第一像素子集捕获第一子图像；在第二曝光期间用所述图像传感器的 第二像素子集捕获第二子图像，所述第二曝光与所述第一曝光相比更长；在第三曝光期间 用所述图像传感器的第三像素子集捕获第三子图像，所述第三曝光与所述第二曝光相比更 长；在第四曝光期间用所述图像传感器的第四像素子集捕获第四子图像，所述第四曝光与 所述第三曝光相比更长，其中所述第一、第二、第三及第四像素子集安置在重复图案中，且 其中所述第一、第二、第三及第四曝光周期在相同起始时间开始；通过分析所述第一、第二、 第三及第四子图像而选择所述第一、第二、第三及第四曝光之间的优选曝光；在所述优选曝 光处捕获全分辨率图像，其中所述全分辨率图像由所述第一、第二、第三及第四像素子集同 时捕获；及基于所述子图像及所述全分辨率图像产生最终HDR输出图像。【附图说明】 参考以下图式描述本专利技术的非限制性及非穷尽实施例，其中相似参考数字是指贯 穿各种视图的相似部分，除非另有指定。 图1A为说明根据本专利技术的实施例的HDR成像系统的一个实例的示意框图。 图1B说明根据本专利技术的实施例的以图1A的HDR成像系统产生HDR图像的方法。 图2说明根据本专利技术的实施例的像素的重复图案及所述重复图案内的像素的曝 光周期。 图3说明根据本专利技术的实施例的使用不同曝光周期产生的四个子图像。 图4A说明根据本专利技术的实施例的将四个子图像融合成经融合图像。 图4B说明根据本专利技术的实施例的使用经融合图像及权重图产生内插图像。 图5说明根据本专利技术的实施例的通过将内插图像与全分辨率图像合并而产生HDR 输出图像。【具体实施方式】 本文描述用于产生高动态范围（"HDR"）图像的系统及方法的实施例。在以下描 述中，阐述众多特定细节以提供对所述实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认 识到，能够在不具有一或多个特定细节的情况下或在具有其它方法、组件、材料等等的情况 下实践本文所描述的技术。在其它情况下，未展示或详细地描述众所周知的结构、材料或操 作以避免混淆某些方面。 贯穿本说明书的对"一个实施例"或"一实施例"的参考意指结合实施例所描述的 特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的各种地方 的短语"在一个实施例中"或"在一实施例中"的出现未必皆是指同一实施例。此外，特定 特征、结构或特性能够以任何合适方式组合于一或多个实施例中。 图1A为说明根据本专利技术的实施例的HDR成像系统100的一个实例的示意框图。 HDR成像系统100包含实例像素阵列102、控制电路108、读出电路104及功能逻辑106。如 在所描绘的实例中所展示，HDR成像系统100包含耦合到控制电路108及读出电路104的 像素阵列102。读出电路104耦合到功能逻辑106。为了捕获由像素阵列102接收的图像 光所产生的图像，控制电路108耦合到像素阵列102以控制像素阵列102的操作特性。举 例来说，控制电路108可产生用于控制图像获取的快门信号或多个快门信号。 在一个实例中，像素阵列102为成像传感器或像素110(例如，像素 P1、P2、……、 Pn)的二维（2D)阵列。在一个实例中，每一像素110为C0MS成像像素。如所说明，将每一 像素110布置成行（例如，行R1到Ry)及列（例如，列C1到Cx)以当前第1页1 2 3 4&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生图像的方法，所述方法包括：在第一曝光期间用图像传感器的第一像素子集捕获第一子图像；在第二曝光期间用所述图像传感器的第二像素子集捕获第二子图像，所述第二曝光与所述第一曝光相比更长；在第三曝光期间用所述图像传感器的第三像素子集捕获第三子图像，所述第三曝光与所述第二曝光相比更长；在第四曝光期间用所述图像传感器的第四像素子集捕获第四子图像，所述第四曝光与所述第三曝光相比更长，其中所述第一、第二、第三及第四像素子集安置在重复图案中，且其中所述第一、第二、第三及第四曝光周期在相同起始时间开始；通过分析所述第一、第二、第三及第四子图像而选择所述第一、第二、第三及第四曝光之间的优选曝光；在所述优选曝光处捕获全分辨率图像，其中所述全分辨率图像由所述第一、第二、第三及第四像素子集同时捕获；及基于所述子图像及所述全分辨率图像产生最终HDR输出图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：单继璋，船津英一，王耀辉，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US