一种多次曝光的高动态范围图像获取方法

摘要

本发明公开了一种多次曝光的高动态范围图像获取方法。它是将电荷耦合元件采用初始曝光时间t₀进行曝光所获得的亮图和暗图的全部像素的平均亮度值与理想平均亮度值B₀进行比较，通过数字信号处理器计算出新的曝光时间t_new，电荷耦合元件采用新的曝光时间t_new进行曝光，获得一幅亮图和暗图，将亮图的第1个到第N个像素的亮度值和暗图的第1个到第N个像素的亮度值分别与阈值S进行比较，通过所述公式得到高动态范围图像第1个到第N个像素的亮度值，由N个像素的亮度值组成的图像即为高动态范围图像。本发明是通过图像传感器单次曝光获得一幅高动态范围图像，解决了现有图像获取方法动态范围小、无法在运动场景中使用等技术问题，而且具有生产成本低的优势。

主权项

1.一种多次曝光的高动态范围图像获取方法，其特征在于包括如下步骤：1)电荷耦合元件采用初始曝光时间t₀进行曝光，将电荷耦合元件输出的模拟电信号通过串行信号线分别输入到高增益模拟数字转换器和低增益模拟数字转换器进行采样，由高增益模拟数字转换器通过数字并行总线输出一幅亮图，由低增益模拟数字转换器通过数字并行总线输出一幅暗图；2)将亮图和暗图存储于随机存储器中，数字信号处理器通过数字并行总线读取随机存储器中的亮图和暗图中像素的亮度值，并采用如下公式计算亮图和暗图的全部像素的平均亮度值$\bar{B}=\frac{1}{2N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}(u_i+v_i)$其中，是亮图和暗图的全部像素的平均亮度值，u_i是亮图的第i个像素的亮度值，v_i是暗图的第i个像素的亮度值，N是亮图的总像素个数；3)将亮图和暗图的全部像素的平均亮度值与预先设定的理想平均亮度值B₀进行比较，若亮图和暗图的全部像素的平均亮度值与理想平均亮度值B₀的差的绝对值小于设定的阈值γ，则进入步骤6)，若亮图和暗图的全部像素的平均亮度值与理想平均亮度值B₀的差的绝对值大于或等于设定的阈值γ，则进入步骤4)；在8位灰度图像中理想平均亮度值B₀是0到255之间的任意整数，阈值γ是0到128之间的常数；4)通过数字信号处理器计算出新的曝光时间t_new：$t_{\mathrm{new}}=(B_0-\bar{B})\times \frac{B_0}{\bar{B}}\times \Delta +t_{\mathrm{old}}$其中，t_new是新的曝光时间，是亮图和暗图的全部像素的平均亮度值，B₀是理想平均亮度值，步长Δ是正实数，t_old是采集当前的亮图和暗图时所采用的曝光时间；5)电荷耦合元件采用新的曝光时间t_new进行曝光，将电荷耦合元件输出的模拟电信号通过串行信号线分别输入到高增益模拟数字转换器和低增益模拟数字转换器进行采样，由高增益模拟数字转换器通过数字并行总线输出一幅亮图，由低增益模拟数字转换器通过数字并行总线输出一幅暗图；重复步骤2)到步骤5)，直至满足亮图和暗图的全部像素的平均亮度值与理想平均亮度值B₀的差的绝对值小于设定的阈值γ，则由步骤3)进入步骤6)；6)将亮图的第1个像素的亮度值和暗图的第1个像素的亮度值分别与阈值S进行比较，0≤S≤255，选取最接近阈值S的像素的亮度值作为高动态范围图像的第1个像素的亮度值；依次重复上述操作，最后将亮图中第N个像素的亮度值和暗图第N个像素的亮度值与阈值S进行比较，选取最接近阈值S的像素的亮度值作为高动态范围图像的第N个像素的亮度值；从而得到高动态范围图像第1个到第N个像素的亮度值，由N个像素的亮度值组成的图像即为高动态范围图像；或者将亮图的第1个像素的亮度值与阈值S进行比较，0≤S≤255，如果亮图的第1个像素的亮度值大于阈值S，则权重系数w取0到0.5之间的常数，如果亮图的第1个像素的亮度值小于或等于阈值S，则权重系数w取0.5到1之间的常数；依次重复上述操作，最后将亮图的第N个像素的亮度值与阈值S进行比较，0≤S≤255，如果亮图的第N个像素的亮度值大于阈值S，则权重系数w取0到0.5之间的常数，如果亮图的第N个像素的亮度值小于或等于阈值S，则权重系数w取0.5到1之间的常数；采用如下公式计算高动态范围图像第1个到第N个像素的亮度值：H＝w×u_i+(1-w)×v_iH为高动态范围图像的亮度值，u_i是亮图的像素的亮度值，v_i是暗图的像素的亮度值，w为权重系数；从而得到高动态范围图像第1个到第N个像素的亮度值，由N个像素的亮度值组成的图像即为高动态范围图像。