用于生成高动态范围图像的高动态范围成像设备和方法技术

本发明专利技术题为“用于生成高动态范围图像的高动态范围成像设备和方法”。本发明专利技术涉及一种用于生成高动态范围图像的高动态范围成像设备和方法。本发明专利技术解决的技术问题在于使用多积聚时间方法的常规成像设备可提供不准确的图像数据。通过本发明专利技术实现的技术效果是使用通过选择最可靠的图像数据进行操作的多积聚时间技术来提供高动态范围图像。

【技术实现步骤摘要】
用于生成高动态范围图像的高动态范围成像设备和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月1日提交的美国临时专利申请序列号62/553,461的权益，并将该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及用于生成高动态范围图像的高动态范围成像设备和方法。
技术介绍
在许多应用中，诸如汽车和其他应用，需要具有高动态范围(HDR)的图像传感器。高动态范围可用低动态范围传感器来实现。低动态范围传感器可使用多积聚时间(integrationtime)方法来实现所需的动态范围。就低动态范围传感器而言，多积聚时间信号被线性化(归一化到最长积聚时间信号)并且在传感器上组合成单个HDR信号，以便将此类传感器呈现为真正的HDR传感器。然而，组合信号可产生运动和闪烁伪影，如果一个颜色通道输出信号由积聚时间信号的一个组合组成，而另一个输出颜色通道信号由另一个组合组成，则该运动和闪烁伪影可改变移动或闪烁物体的实际颜色。一旦构建了这样的HDR输出，就不可能解码使用哪个积聚时间信号组合来构建给定的像素HDR值。在不存在此类信息的情况下，诸如机器视觉和/或高级驾驶员辅助系统(ADAS)之类的应用不能依赖于图像帧的给定区域的颜色，并且可导致应用的不可靠操作。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于使用多积聚时间方法的常规成像设备可提供不准确的图像数据。根据各种实施方案，用于高动态范围成像的方法和装置被配置为对于每个像素位置选择“最佳”信号以构建HDR输出。在一个实施方案中，在各种像素信号中选择“最佳”信号，并且被选择为“最佳”信号的像素信号基于像素信号的值和非饱和的识别。如果特定像素位置的仅一个像素值是非饱和的，则“最佳”信号是非饱和信号。如果多于一个像素值是非饱和的，则“最佳”信号是具有最大值的像素信号。如果更多的两个像素值是非饱和的并且两者均具有相等的较大值，则“最佳”信号是具有最短积聚时间的像素信号。根据一个方面，高动态范围成像设备包括：像素阵列，该像素阵列包括多个像素，其中来自多个像素的每个像素由像素位置限定；并且其中：像素阵列被配置为生成多个连续图像帧，其中每个帧具有不同的积聚时间；每个图像帧包括多个像素信号；并且每个像素信号对应于来自像素阵列的一个像素；图像信号处理器，该图像信号处理器连接到像素阵列并且被配置为：确定来自每个图像帧的每个像素信号的值；根据所确定的值，对于每个像素信号确定像素信号是否为非饱和和饱和中的一个；根据以下各项中的至少一个，对于每个像素位置从多个图像帧中选择一个像素信号：像素信号的值；和积聚时间；以及使用所选择的像素信号来构建高动态范围(HDR)输出。在上述高动态范围成像设备的一个实施方案中，如果一个像素位置的所有像素信号是非饱和的，则图像信号处理器选择具有最大值的像素信号。在上述高动态范围成像设备的一个实施方案中，如果一个像素位置的所有像素信号是非饱和的并且所有像素信号具有相同值，则图像信号处理器选择具有最短积聚时间的像素信号。在上述高动态范围成像设备的一个实施方案中，如果一个位置的所有像素信号是饱和的，则图像信号处理器选择具有最短积聚时间的像素信号。在上述高动态范围成像设备的一个实施方案中，图像信号处理器被进一步配置为将线性化增益施加到来自多个图像帧的每个像素信号。在权利要求1的上述高动态范围成像设备的一个实施方案中，其中图像信号处理器被进一步配置为：在构建HDR输出之前，将所选择的信号从N位值压缩为M位值，其中N大于M；以及将对应于积聚时间的至少1位代码分配给来自多个图像帧的每个像素信号。在另一方面，一种用于生成高动态范围图像的方法包括：利用像素阵列生成多个连续图像帧，其中：像素阵列包括多个像素；并且每个像素由像素位置限定；并且其中：每个图像帧包括多个像素信号；每个图像帧具有不同的积聚时间；并且每个像素信号对应于来自像素阵列的一个像素；确定来自每个图像帧的每个像素信号的值；对于每个像素信号，确定像素信号是否为非饱和和饱和中的一个；对于每个像素位置，在多个图像帧中选择最佳信号；其中最佳信号包括以下各项中的至少一个：被识别为非饱和的像素信号；具有最大值的像素信号；和具有最短积聚时间的像素信号；以及使用最佳像素信号来构建高动态范围(HDR)输出。在上述方法的一个操作中，如果一个像素位置的所有像素信号是非饱和的，则选择具有最大值的像素信号。在上述方法的一个操作中，如果一个像素位置的所有像素信号是非饱和的并且所有像素信号具有相同值，则选择具有最短积聚时间的像素信号。在上述方法的一个操作中，如果一个像素位置的所有像素信号是饱和的，则选择具有最短积聚时间的像素信号。通过本专利技术实现的技术效果是使用通过选择最可靠的图像数据进行操作的多积聚时间技术来提供高动态范围图像。附图说明当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式更全面地了解本技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图当中的类似元件和步骤。图1代表性地示出了根据本技术的第一实施方案的相机系统；图2是根据本技术的各种实施方案的成像设备的框图；图3是根据本技术的第二实施方案的车辆系统的框图；图4代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的第一图像帧；图5代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的第二图像帧；图6代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的第三图像帧；图7代表性地示出了根据本技术的示例性实施方案的高动态范围(HDR)输出；图8是根据本技术的示例性实施方案的用于构建HDR输出的流程图；图9是根据本技术的示例性实施方案的用于选择最佳像素信号的伪代码；图10是根据本技术的示例性实施方案的用于施加线性化增益的伪代码；图11是根据示例性实施方案的用于施加线性化增益的伪代码；并且图12是根据本技术的另选实施方案的用于选择最佳像素信号的伪代码。具体实施方式本技术可在功能块部件和各种加工步骤方面进行描述。此类功能块可通过被配置成执行指定功能并且实现各种结果的任何数量的部件来实现。例如，本技术可采用各种类型的图像传感器、图像信号处理器、逻辑单元、读出电路、信号转换器等，它们可执行各种功能。此外，本技术可结合任何数量的成像应用来实施。另外，本技术可采用任何数量的常规技术来捕获图像数据、传输信号，采样信号等。根据本技术的各个方面的用于高动态范围成像的方法和装置可结合任何合适的系统(诸如相机系统、视频系统、机器视觉、车辆导航、监视系统、运动检测系统、高级驾驶员辅助系统(ADAS)等)一起使用。本技术的各种代表性实施方式可应用于例如任何图像传感器、成像设备、像素阵列等。根据本技术的各个方面的用于高动态范围成像的方法和装置可结合任何合适的系统一起操作。根据各种应用，系统可包括成像设备145以捕获图像数据并处理图像数据。参见图1，在第一应用中，用于高动态范围成像的方法和装置可被结合在电子设备系统(诸如数字相机105)中。根据本申请，数字相机105可包括通过总线115与各种设备通信的中央处理单元(CPU)110。连接到总线115的设备中的一些可提供进出系统的通信，例如输入/输出(I/O)设备120和成像设备145。连接到总线115的其他设备提供存储器，例如随机存取存储器(RAM)125、硬盘驱动器以及一个或多个外围存储器设备130，诸如可移动存储器设备。虽然总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高动态范围成像设备，其特征在于，包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，其中所述多个像素中的每个像素由像素位置限定；并且其中：所述像素阵列被配置为生成多个连续图像帧，其中每个帧具有不同的积聚时间；每个图像帧包括多个像素信号；并且每个像素信号对应于来自所述像素阵列的一个像素；图像信号处理器，所述图像信号处理器连接到所述像素阵列并且被配置为：确定来自每个图像帧的每个像素信号的值；对于每个像素信号，根据所确定的值，确定所述像素信号是否为非饱和和饱和中的一个；对于每个像素位置，根据以下各项中的至少一个，从所述多个图像帧中选择一个像素信号：所述像素信号的所述值；和所述积聚时间；以及使用所选择的像素信号来构建高动态范围(HDR)输出。

【技术特征摘要】
2017.09.01 US 62/553,461;2018.07.23 US 16/042,1671.一种高动态范围成像设备，其特征在于，包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，其中所述多个像素中的每个像素由像素位置限定；并且其中：所述像素阵列被配置为生成多个连续图像帧，其中每个帧具有不同的积聚时间；每个图像帧包括多个像素信号；并且每个像素信号对应于来自所述像素阵列的一个像素；图像信号处理器，所述图像信号处理器连接到所述像素阵列并且被配置为：确定来自每个图像帧的每个像素信号的值；对于每个像素信号，根据所确定的值，确定所述像素信号是否为非饱和和饱和中的一个；对于每个像素位置，根据以下各项中的至少一个，从所述多个图像帧中选择一个像素信号：所述像素信号的所述值；和所述积聚时间；以及使用所选择的像素信号来构建高动态范围(HDR)输出。2.根据权利要求1所述的高动态范围成像设备，其特征在于：如果一个像素位置的所有像素信号是非饱和的，则所述图像信号处理器选择具有最大值的所述像素信号。3.根据权利要求1所述的高动态范围成像设备，其特征在于：如果一个像素位置的所有像素信号是非饱和的并且所有像素信号具有相同值，则所述图像信号处理器选择具有最短积聚时间的所述像素信号。4.根据权利要求1所述的高动态范围成像设备，其特征在于：如果一个位置的所有像素信号是饱和的，则所述图像信号处理器选择具有最短积聚时间的所述像素信号。5.根据权利要求1所述的高动态范围成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·米利纳尔，S·斯罗特，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US