[发明专利]图像摄取装置、图像摄取方法及其程序

说明书

技术领域

本发明涉及通过组合长曝光图像信号(long exposure image signal)和短曝光图像信号(short exposure image signal)来生成具有宽动态范围的组合图像信号(combined image signal)的图像摄取(image pickup)装置、图像摄取方法及其程序。

背景技术

在使用诸如电荷耦合器件(CCD)之类的固态图像摄取器件的图像摄取装置中，通过控制光圈和电子快门速度来调节将要输入该图像摄取器件的光线的量(曝光量(light quantity ofexposure))。就是说，在捕捉图像时调节曝光量。更具体而言，利用减少的曝光量来捕捉明亮场景，以避免由从图像摄取器件输出的信号饱和引起的曝光过度(overexposure)。相反地，利用增加的曝光量来捕捉黑暗场景，以避免这种输出信号的曝光不足(underexposure)。

然而，当希望使用具有不足动态范围的固态图像摄取器件来捕捉具有强烈对比度的场景时(例如，对逆光(backlit)对象进行图像捕捉或者同时对室内场景和室外场景进行图像捕捉时)，即使调节了曝光量，在场景的明亮部分中也可能由于明亮部分的饱和而发生曝光过度，并且在场景的黑暗部分中可能发生曝光不足。结果，这些部分都未得到适当地再现。

作为克服这种困难的方法，日本未经审查的专利申请公开第6-141229号和与之相对应的第5455621号美国专利例如公开了一种通过在一个场(field)中使用两种不同的电子快门速度或者逐个场地改变电子快门速度来分别获取明亮区域信息和黑暗区域信息并且将得到的信息项组合为单个图像的方法。

该方法由能够捕捉具有宽动态范围的图像的装置(宽动态范围相机)使用。日本未经审查的专利申请公开第2002-84449号和第2004-120205号(对应美国公开申请2006/0033823 A1)公开了用于改善上述组合图像的质量的装置和方法。

宽动态范围相机通常具有两种类型的图像捕捉模式：组合图像捕捉模式，其中执行宽动态范围图像捕捉；以及正常图像捕捉模式，其中不执行宽动态范围图像捕捉。在许多情况下，监视相机(monitoring camera)一直在组合图像捕捉模式下操作。这主要是因为以下原因：对于通过自动地或手动地旋转相机本身来监视宽广区域的相机，存在不可缺少宽动态范围的地方以及并非不可缺少这种宽动态范围的地方，并且这种不可或缺性可随着时间改变。因此，难于预测哪种图像捕捉模式更加适合。可以根据对象的状态来自动或手动地切换图像捕捉模式。然而，这导致一个问题，即当根据图像捕捉模式来切换信号处理算法时，因为输出视频图像信号突然变化，报以运动图像的质量劣化。

在监视宽广区域的监视相机的情况下，假定对象的亮度(luminance)从一个监视区域到另一个监视区域极大地改变。因此更希望继续组合图像捕捉模式，而不是由于频繁改变针对每个监视区域的图像捕捉模式而引起视频图像的改变。

另外，在组合图像捕捉模式下，监视相机需要捕捉有必要进行组合图像捕捉的具有强对比度的场景(例如，对逆光对象进行图像捕捉或者同时对室内场景和室外场景同时进行图像捕捉)，也需要捕捉没有必要进行组合图像捕捉的具有弱对比度的场景(适于在正常图像捕捉模式下捕捉的场景)。监视相机需要捕捉两种场景的高质量图像。

发明内容

参考图19，设在房间内的监视相机100需要捕捉位于门口101之外的逆光状态下的对象102的图像。存在不可缺少宽动态范围的地方和并非不可缺少这种宽动态范围的地方，即，阳光穿过窗玻璃103而照亮的明亮区域104和房间角落处阳光未达到的黑暗区域105。这种不可或缺性可随着时间而改变。

上述监视相机100是在以下条件下操作的图像摄取系统：

(1)监视相机100一直在组合图像捕捉模式下操作；

(2)通过自动或手动地将监视相机100从A方向的监视区域(逆光区域，其中同时对室内场景和室外场景进行图像捕捉)旋转(摇动(panning)和倾动(tilting))到B方向的监视区域(顺光(front-lit)区域，其中对室内场景进行图像捕捉)，来切换图像捕捉模式。

(3)已经在A方向完成曝光，并得到最佳组合图像；并且

(4)组合图像捕捉模式涉及比正常图像捕捉模式下的曝光时间相对更长的曝光时间。