一种压缩原始图像动态范围的方法、装置和数码相机制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种压缩原始图像动态范围的方法、装置和数码相机，方法包括：步骤一，对输入的原始图像进行量化和下采样，得到对应所述原始图像的缩小图；步骤二，根据所述缩小图计算出查找表，所述查找表具有从原始动态范围到媒介动态范围的映射关系；步骤三，根据所述查找表，对所述原始图像的每个像素进行搜索和插值，把所述原始图像从所述原始动态范围映射到所述媒介动态范围。本发明专利技术用小图而不是原始输入图像来计算查找表，加速整个色调映射过程，能解决照相机大图像和低处理能力之间的矛盾。

Method, device and digital camera for compressing dynamic range of original image

The present invention provides a method for compressing the original image, the dynamic range of the device and digital camera, the method comprises: Step 1, the input image is quantized and under sampling, get thumbnail corresponding to the original image; step two, according to the reduced map to calculate a lookup table, the lookup table mapping the relationship with the original dynamic range from the media to the dynamic range; step three, according to the look-up table, each pixel of the original image search and interpolation, the original image from the original dynamic range is mapped to the dynamic range of media. The invention uses a small graph instead of an original input image to calculate a look-up table, accelerates the whole tone mapping process, and solves the contradiction between the large image of the camera and the low processing capacity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域和数码相机应用领域，特别是涉及一种压缩原始 图像动态范围的方法、装置和数码相机，用于把输入图像的动态范围映射到用 于重现的媒介的动态范围以便于在媒介上重现图像。
技术介绍
在图像处理以及照相领域，动态范围也叫亮度范围，是指场景或者图像中 最大值(最亮点)和最小值(最暗点)的比值。对于现在的图像采集和显示设 备，比如数码相机和计算机显示器，他们的动态范围比自然场景的动态范围要 小得多。为了使场景中所有细节都可见，就需要使用动态范围压缩或变换技术，这种技术也叫tone mapping (色调映射)。在照相领域， 一些技术已经被开发出来用以实现色调映射。这些技术可以 被分为两类全局方法和局部方法。全局的方法独立的处理图像中的每一个像 素。考虑图像的整体特征，全局方法一般计算一个单调的映射曲线，输入图像 中的每个象素都通过这个曲线被映射到输出图像。局部方法经常模仿人类视觉 系统的特性。比如说， 一个合理的假设是人眼并不适应于整幅图像，而是根据 关注点的局部特性进行调整。对于输入图像中的每个一个像素，他在输出图像 中的值是由该象素附近的局部图像特征决定的。和局部方法相比，全局方法往 往计算速度更快，可以在计算机上做到实时。但对于输入动态范围极大的场景， 全局方法往往会丢失部分细节。而局部方法更擅长反映场景中的每个细节，但 是和全局方法相比，局部方法往往更慢，而且容易产生附加的图像缺陷，如晕 效应。一种进行色调映射的现有技术是对不同的感兴趣区采用不同的参数来 tone mapping.为了找到用户的感兴趣区，该技术应用了眼球跟踪的方法以及 扫描路径跟踪的方法。这里眼球跟踪式用来跟踪照相者的眼球运动。这个技术的缺点是，当对不同的区域采用不同的tone mapping参数时，在区域的边界处 容易产生不连续的过度。而且，感兴趣区跟踪并不容易，感兴趣区的错误判断 会导致整个图像变换的失败。另外，眼球跟踪需要额外的设备，这将会增加数 码相机的成本。另一种进行色调映射的现有技术，提出了一种方法，用于压缩图像不同区 域之间的大的对比度差别而保留不同区域之间的小的对比度差别。该技术对于 局部对比度设置了硬门限(4: 1)，如果局部对比度比这个硬门限大，则压缩 局部对比度到4: 1。对于一些局部对比度很大的图像，这种采用硬门限压缩 的方法会降低图像质量。而且，局部对比度的计算本身也是一个费时的运算， 这将会限制该专利的应用。图像采集和显示设备的动态范围和自然场景的动态范围之间有很大差距。 为了在数码相机以及计算机显示器上重现自然场景，需要tone mapping技术来 压缩自然场景的动态范围。而随着数码相机的发展，图像分辨率变得越来越高。 在实现本专利技术技术方案的过程中，发现现代数码相机一般都能采集1000万 像素的图像，但是，和计算机相比，数码相机的处理器和存储器都要弱的多。 考虑到以上因素，把动态范围压缩的技术应用于数码相机还需要一些其它的技 术来加速tone mapping过程，以解决大图像和数码相机的低处理能力之间的矛 盾。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种压缩原始图像动态范围的方法、装置和数码相 机，使得数码相机能够以较低的处理能力进行大图像的处理，解决大图像和数 码相机的低处理能力之间的矛盾。为了实现上述目的， 一方面，提供了一种压缩原始图像动态范围的方法， 包括如下步骤步骤一，对输入的原始图像进行量化和下采样，得到对应所述原始图像的 缩小步骤二，根据所述缩小图计算出查找表，所述查找表具有从原始动态范围 到媒介动态范围的映射关系；步骤三，根据所述查找表，对所述原始图像的每个像素进行搜索和插值， 把所述原始图像从所述原始动态范围映射到所述媒介动态范围。优选地，上述的方法，所述步骤一具体包括步骤al,对所述原始图像进行下釆样，得到一幅相对于所述原始图像尺 寸缩小的图像；步骤a2，对所述尺寸缩小的图像进行量化，减少所述尺寸缩小的图像的 每个象素的每个通道值的比特数，得到所述缩小步骤a3,根据所述缩小图中每个象素对应的R、 G、 B值计算所述缩小图 中每个象素的亮度值。优选地，上述的方法，所述步骤二具体包括步骤bl，计算所述缩小图中各象素的亮度值中的最小亮度值、最大亮度 值、以及亮度平均值；步骤b2，利用所述最小亮度值、所述最大亮度值以及所述亮度平均值， 根据预设的经验公式计算第 一参数Factor、第二参数LowR和第三参数HighR;步骤b3,根据所述第 一参数Factor、第二参数LowR和第三参数HighR， 获得所述映射关系，生成所述查找表。优选地，上述的方法，所述步骤b3中，所述映射关系具体包括对于在所述原始动态范围中的从0到所述最小亮度值之间的值，线性的映 射到所述媒介动态范围中的从0到所述第二参数LowR之间；对于在所述原始动态范围中的所述最大亮度值和所述原始图像的理论最 大值之间的值，线性的映射到所述媒介动态范围中的从所述第三参数HighR 到所述媒介动态范围的媒介最大值之间；对于在所述原始动态范围中的所述最大亮度值和所述最小亮度值之间的 值，根据以下公式映射到所述媒介动态范围中的所述第二参数LowR和所述第 三参数HighR之间<formula>formula see original document page 8</formula>其中，L为在所述原始动态范围中的所述最大亮度值和所述最小亮度值之 间的值，L，为L在所述媒介动态范围中的映射值。优选地，上述的方法，所述步骤三中，对所述原始图像的每个像素进行搜索和插值，具体包括步骤cl,从所述原始图像中选取一个当前像素，在所述查找表的所述原 始动态范围中，获取与所述当前像素的一个通道值最接近的两个数值点；步骤c2，根据所述映射关系，在所述查找表的所述媒介动态范围中获得 与所述两个数值点对应的两个映射值；步骤c3，通过在所述两个映射值之间进行线性内插的方式获得所述当前 像素的所述通道值在所述媒介动态范围中的最终映射值；步骤c4，通过步骤cl、 c2和c3，获取所述原始图像中每个像素的每个通 道值的最终映射值。优选地，上述的方法，所述步骤b2中，所述经验公式包括=-x-=-^~10 100，=(255 — (255-她x —r) x淑/謹—7 ，10 100尸ac紐=」verage )7 x ~^——h 3 0 -+ /其中，她訓—^ge为所述媒介动态范围，Min—Y为所述最小亮度值、 Max—Y为所述最大亮度值、Average一Y为所述亮度平均值，f为用于控制输出 图像的整体亮度的参数。优选地，上述的方法，对每个像素的不同颜色的通道值采用同一个所述查 找表进行映射。本专利技术的另一个方面，提供一种压缩原始图像动态范围的装置，包括缩 小图计算模块，用于对输入的原始图像进行量化和下采样，得到对应所述原始 图像的缩小图；查找表计算模块，用于根据所述缩小图计算出查找表，所述查 找表具有从原始动态范围到媒介动态范围的映射关系；映射模块，用于根据所 述查找表，对所述原始图像的每个像素进行搜索和插值，把所述原始图像从所 述原始动态范围映射到所述媒介动态范围。优选地，上述的装置，所述缩小图计算模块具体包括下釆样模块，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩原始图像动态范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：　步骤一，对输入的原始图像进行量化和下采样，得到对应所述原始图像的缩小图；　步骤二，根据所述缩小图计算出查找表，所述查找表具有从原始动态范围到媒介动态范围的映射关系；　 　步骤三，根据所述查找表，对所述原始图像的每个像素进行搜索和插值，把所述原始图像从所述原始动态范围映射到所述媒介动态范围。

【技术特征摘要】
1.一种压缩原始图像动态范围的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一，对输入的原始图像进行量化和下采样，得到对应所述原始图像的缩小图；步骤二，根据所述缩小图计算出查找表，所述查找表具有从原始动态范围到媒介动态范围的映射关系；步骤三，根据所述查找表，对所述原始图像的每个像素进行搜索和插值，把所述原始图像从所述原始动态范围映射到所述媒介动态范围。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一具体包括 步骤al，对所述原始图像进行下采样，得到一幅相对于所述原始图像尺寸缩小的图像；步骤a2，对所述尺寸缩小的图像进行量化，减少所述尺寸缩小的图像的 每个象素的每个通道值的比特数，得到所述缩小图；步骤a3，根据所述缩小图中每个象素对应的R、 G、 B值计算所述缩小图 中每个象素的亮度值。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二具体包括 步骤bl，计算所述缩小图中各象素的亮度值中的最小亮度值、最大亮度值、以及亮度平均值；步骤b2,利用所述最小亮度值、所述最大亮度值以及所述亮度平均值， 根据预设的经验公式计算第一参数Factor、第二参数LowR和第三参数HighR;步骤b3，根据所述第一参数Factor、第二参数LowR和第三参数HighR， 获得所述映射关系，生成所述查找表。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤b3中，所述映射 关系具体包括对于在所述原始动态范围中的从0到所述最小亮度值之间的值，线性的映 射到所述媒介动态范围中的从0到所述第二参数LowR之间；对于在所述原始动态范围中的所述最大亮度值和所述原始图像的理论最 大值之间的值，线性的映射到所述媒介动态范围中的从所述第三参数HighR到所述媒介动态范围的媒介最大值之间；对于在所述原始动态范围中的所述最大亮度值和所述最小亮度值之间的 值，根据以下公式映射到所述媒介动态范围中的所述第二参数LowR和所述第 三参数HighR之间<formula>formula see original document page 3</formula>其中，L为在所述原始动态范围中的所述最大亮度值和所述最小亮度值之 间的值，L，为L在所述媒介动态范围中的映射值。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，对所述原 始图像的每个像素进行搜索和插值，具体包括步骤cl,从所述原始图像中选取一个当前像素，在所述查找表的所述原 始动态范围中，获取与所述当前像素的一个通道值最接近的两个数值点；步骤c2,根据所述映射关系，在所述查找表的所述媒介动态范围中获得 与所述两个数值点对应的两个映射值；步骤c3,通过在所述两个映射值之间进行线性内插的方式获得所述当前 像素的所述通道值在所述媒介动态范围中的最终映射值；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜成，刘童，王刚，师忠超，李滔，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]