一种影像数据处理装置及拍摄设备、显示系统制造方法及图纸

本发明专利技术保护一种影像数据处理装置，包括：数据获取模块，用于获取包括至少两帧图像的原始数据信息的影像数据，且每帧图像的原始数据信息包括该帧图像上各个像素的亮度值，影像数据能够表示的亮度范围为Lmin～Lmax；数据转换模块，用于接收影像数据，并将其中每帧图像的原始数据信息转换为新数据信息，包括：获取该帧图像的像素最大亮度值L1，将L1/Lmax作为该帧图像的最大亮度相对值η，将该帧图像的各个像素的亮度值放大为原来的1/η倍，并将放大后小于Lmin1的像素的亮度值设置为0，其中Lmin1＞Lmin；数据输出模块，用于将数据转换模块中每帧图像的新数据信息与其相应的最大亮度相对值η一并输出。本发明专利技术还要求保护一种包括该影像数据处理装置的拍摄设备和显示系统。

An Image Data Processing Device, Filming Equipment and Display System

The invention protects an image data processing device, which includes: a data acquisition module for acquiring image data including original data information of at least two frames of images, and the original data information of each frame image includes brightness values of each pixel on the frame image, the brightness range of which image data can express is Lmin-Lmax; a data conversion module for receiving image data, and The original data information of each frame image is converted into new data information, which includes acquiring the maximum brightness value L1 of the pixel of the frame image, taking L1/Lmax as the maximum relative brightness value_of the frame image, enlarging the brightness value of each pixel of the frame image to the original 1/_times, and setting the brightness value of the enlarged pixel less than Lmin1 to 0, in which Lmin1 > Lmin is the data output module; It is used to output the new data information of each frame in the data conversion module together with its corresponding maximum brightness relative value_. The invention also requires the protection of a photographing device and a display system including the image data processing device.

【技术实现步骤摘要】
一种影像数据处理装置及拍摄设备、显示系统
本专利技术涉及显示领域，特别是涉及一种影像数据处理方法及拍摄设备、显示系统。
技术介绍
人眼对亮度接受的适应范围很广，极限的话最暗可以感知0.0001尼特，最亮可以感知近100000尼特。在极亮和极暗的环境下，人眼的视力会下降。不影响视力的人眼亮度感知范围大约是0.01-1000尼特，以不影响视力的人眼亮度感知范围为例，人眼可接受的最亮信号是最暗信号的100000倍。而正常单片的空间光调制器能调制的灰阶范围及其有限，以常见的8位灰阶信号为例，其能显示的灰阶不过256阶，对比度也很难超过2000:1。无论灰阶还是对比度，正常单片的空间光调制器能调制的范围都远低于人眼的感知范围。人们对投影显示图像的追求是希望能尽量接近人眼对自然环境的感知，因此，HDR(High-DynamicRange，高动态范围)技术被提出以提高投影显示系统的动态范围。正常的摄影摄像设备，尤其数字摄影摄像设备通常没有高达16位的灰阶。一般的方法是在一帧图像的拍摄时间内拍下两幅照片，一幅曝光时间短，其包含所有亮部细节，一幅曝光时间长，其包含所有暗部细节。然后通过图像处理技术，把分别包含亮部细节和暗部细节的两幅低位灰阶图像合成为一幅同时包括亮部细节和暗部细节的高位灰阶图像。然而，同样的显示图像，16灰阶图像虽然比8位灰阶图像拥有更高的动态范围，但是数据量也极大的增加了，图像信号的数据量会极大增加，对图像信息的传输和存储都带来了困难。
技术实现思路
针对上述现有技术的影像数据信息量大、不利于存储和传输的缺陷，本专利技术提供一种使影像数据适合高效存储与传输的影像数据处理方法。本专利技术的基本构思在于，对影像数据中的每帧图像提取一个表示该帧图像亮度与影像整体亮度之间关系的量，同时减少该帧图像的每个像素的亮度数据长度。现有的影像数据中往往包含大量的无用信息，每帧图像的每个像素都需要多位数据来存储该像素的亮度信息，而这些亮度信息中，从该像素的最大亮度到整个影像的最大亮度之间需要占用多位零值数据空间。例如，假设整个影像的亮度数据对应有10位二进制灰阶值数据，而可能某一帧图像的最亮像素的亮度值对应的灰阶值仅为0001111111，那么高三位数据的存储空间就浪费在了存储三位“0”上，如果该帧图像为1080P的图像，有200多万个像素，那么该帧图像需要600多万bit存储各个像素的高三位的“0”，导致数据量非常庞大。本专利技术通过比较每帧图像的像素最大亮度与影像的像素最大可能亮度，将该帧图像的像素最大亮度值放大至影像的像素最大可能亮度，同时对该帧图像的所有像素的亮度值等比放大；待显示时，只要使显示光源的亮度降低至放大倍数的倒数，即可使显示的影像亮度不失真。例如，某一帧图像的像素最大亮度值对应到显示系统最大光输出功率时的灰阶值为0001111111，将该像素的亮度值放大n倍，并使得该放大后的亮度值对应的显示系统的灰阶值变为1111111000，同时将显示系统的光输出功率变为1/n，即可保证显示系统输出的光亮度不变。然后根据显示系统实际能够调制的灰阶位数(如8位)，扣除该帧图像所有像素对应的灰阶值的后二位，如上“1111111000”就变成了“11111110”。那么，该帧图像的任意像素的灰阶数据都减少了2位，代价仅为增加了一个存储放大倍数n的数据，总体上来说，该帧图像的数据量大大减少。显示时，只要使得显示光源的亮度降低至1/n即可保证显示的影像亮度不失真。此处，由于现技术阶段摄像所能得到的灰阶位数总是大于显示装置能够调制的灰阶位数的，所以显示装置总要或多或少的压缩、裁剪摄像得到的数据。本专利技术通过将亮度数据放大后裁剪后几位，能够保留更多的图像暗部细节，并提高动态对比度。例如，在不改变显示系统亮度的情况下，若显示系统实际能够调制8位灰阶，则“0001111111”将被截为“00011111”；而本专利技术的技术方案下，显示系统光源亮度降低至1/n，“0001111111”变为“11111110”，使得图像多2位的显示细节。具体地，本专利技术提供了一种影像数据处理装置，包括：数据获取模块，用于获取影像数据，所述影像数据包括至少两帧图像的原始数据信息，且每帧图像的原始数据信息包括该帧图像上各个像素的亮度值，所述影像数据能够表示的最大可能亮度为Lmax，所述影像数据能够表示的最小可能亮度为Lmin；数据转换模块，用于接收来自所述数据获取模块的影像数据，并将所述影像数据中的每帧图像的原始数据信息转换为新数据信息，包括：获取该帧图像的像素最大亮度值L1，将L1/Lmax作为该帧图像的最大亮度相对值η，将该帧图像的各个像素的亮度值放大为原来的1/η倍，将放大后亮度值小于Lmin1的像素的亮度值设置为0，其中Lmin1＞Lmin；数据输出模块，用于将所述数据转换模块中每帧图像的新数据信息与其相应的最大亮度相对值η一并输出。在一个实施方式中，所述每帧图像的原始数据信息能够表示的亮度范围为Lmin～Lmax。在一个实施方式中，所述每帧图像的原始数据信息能够表示的亮度范围为ηLmin1～ηLmax。与现有技术相比，本专利技术通过获取影像数据中的每一帧图像的最大亮度相对值，并将该帧图像的各个像素的亮度值除以最大亮度相对值以获得各个像素的新亮度值，从而使得该帧图像的最亮像素的亮度值与影像整体的亮度上限值相等，并使得其余各像素的亮度值也相应等比例提高，截取亮度范围为Lmin1-Lmax的新亮度值，并将亮度小于Lmin1的像素的新亮度值设置为0，以此新的亮度值作为图像的新数据信息与最大亮度相对值一并输出，作为显示用数据，从而不必浪费每一帧图像从最亮像素的亮度值至影像亮度上限值之间的空白数据资源，有利于数据的高效存储与传输。本专利技术还提供了一种拍摄设备，包括上述的影像数据处理装置，还包括摄像模块，所述摄像模块通过在每帧时间内至少拍摄两幅曝光不同的图像，并将该两幅图像合成，得到每帧图像的原始数据信息；所述拍摄设备拍摄的亮度范围为Lmin～Lmax；所述数据获取模块从所述摄像模块获取影像数据。在一个实施方式中，所述摄像模块拍摄的每帧图像能够表示的亮度范围都是Lmin～Lmax。在一个实施方式中，包括感光系统，所述感光系统在所述拍摄模块拍摄每帧图像前判断欲拍摄图像的像素最大亮度值L1，所述拍摄设备根据该像素最大亮度值L1设置拍摄该帧图像时的曝光时间和光圈大小。在该实施方式中，通过拍摄前预判图像的像素最大亮度，减少了存储图像时的存储空间，或者使得存储空间更好的利用到了记录图像明暗细节方面，减少了数据获取模块的运算负担。在一个实施方式中，所述摄像模块拍摄的每帧图像能够表示的亮度范围为ηLmin1～ηLmax。本实施方式中，拍摄得到的图像的亮度范围通过放大1/η倍后能够直接与输出的每帧图像的新数据信息的亮度范围相等，使得拍摄设备能够更好的与显示系统对接，减少了数据运算。本专利技术还提供了一种显示系统，包括上述影像数据处理装置，所述显示系统还包括光源、光源控制装置和光调制装置，所述光源控制装置根据所述影像数据处理装置输出的每帧图像的最大亮度相对值η控制所述光源的输出光通量，使所述光源的输出光通量为该光源最大输出光通量的η倍，所述光调制装置根据每帧图像的新数据信息对来自所述光源的光进行调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种影像数据处理装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取影像数据，所述影像数据包括至少两帧图像的原始数据信息，且每帧图像的原始数据信息包括该帧图像上各个像素的亮度值，所述影像数据能够表示的最大可能亮度为Lmax，所述影像数据能够表示的最小可能亮度为Lmin；数据转换模块，用于接收来自所述数据获取模块的影像数据，并将所述影像数据中的每帧图像的原始数据信息转换为新数据信息，包括：获取该帧图像的像素最大亮度值L1，将L1/Lmax作为该帧图像的最大亮度相对值η，将该帧图像的各个像素的亮度值放大为原来的1/η倍，将放大后亮度值小于Lmin1的像素的亮度值设置为0，其中Lmin1＞Lmin；数据输出模块，用于将所述数据转换模块中每帧图像的新数据信息与其相应的最大亮度相对值η一并输出。

【技术特征摘要】
1.一种影像数据处理装置，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取影像数据，所述影像数据包括至少两帧图像的原始数据信息，且每帧图像的原始数据信息包括该帧图像上各个像素的亮度值，所述影像数据能够表示的最大可能亮度为Lmax，所述影像数据能够表示的最小可能亮度为Lmin；数据转换模块，用于接收来自所述数据获取模块的影像数据，并将所述影像数据中的每帧图像的原始数据信息转换为新数据信息，包括：获取该帧图像的像素最大亮度值L1，将L1/Lmax作为该帧图像的最大亮度相对值η，将该帧图像的各个像素的亮度值放大为原来的1/η倍，将放大后亮度值小于Lmin1的像素的亮度值设置为0，其中Lmin1＞Lmin；数据输出模块，用于将所述数据转换模块中每帧图像的新数据信息与其相应的最大亮度相对值η一并输出。2.根据权利要求1所述的影像数据处理装置，其特征在于，所述每帧图像的原始数据信息能够表示的亮度范围为Lmin～Lmax。3.根据权利要求1所述的影像数据处理装置，其特征在于，所述每帧图像的原始数据信息能够表示的亮度范围为ηLmin1～ηLmax。4.一种拍摄设备，包括权利要求1所述的影像数据处理装置，其特征在于，还包括摄像模块，所述摄像模块通过在每帧时间内至少拍摄两幅曝光不同的图像，并将该两幅图像合成，得到每帧图像的原始数据信息；所述拍摄设备拍摄的亮度范围为Lmin～Lma...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，李屹，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44