[发明专利]产生高动态范围图像的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及关于一种数字图像的处理方法及其装置，特别是一种产生高动态范围图像的方法及其装置。

背景技术

人类的视觉系统在感应光线时，是经由周遭的光线分布来调整感光程度，所以人类在过量或过暗的环境时，经过一段时间的适应，即可看到周遭事物。现今的摄影器材，如摄影机、照相机、单眼相机、网路摄影机...等基础原理其实大同小异。以针孔成像的原理，将截取的图像，经由镜头投影到感应元件上。但由于感光元件如底片(film)、电荷耦合元件感测器(Charge Coupled Device sensor，CCD sensor)、互补金属氧化半导体感测器(Complementary Metal-Oxide Semiconductor sensor，CMOS sensor)的感光范围与人眼不同，且无法随着图像做动态调整。所以造成拍摄出来的图像常常会有某一部分亮度过亮或过暗。请参考“图1”所示，其为动态范围不足的图像的示意图。图像10为一般数字相机所拍摄而得的动态范围不足的图像，其中左下角图像区块12为亮度过暗的区域，右上角图像区块14为亮度过亮的区域。此种状况使得左下角图像区块12中的树木与房屋的细节都因太暗而无法看清楚。

习知为了克服这种问题可采用高动态范围图像(High Dynamic Range Images，HDR)。高动态范围图像的做法是以不同曝光设定，拍摄出相同区域图像的不同感光程度，再经由图像合成技术，合成出符合人类视觉感受的图像。请参考“图2”所示，其为多张图像合成高动态范围图像的示意图。高动态范围图像20由多张不同感光程度的图像21、23、25、27、29透过图像合成方式，而合成一张高动态范围图像20。这种做法效果很好，但缺点也非常明显。首先所拍摄的图像位置不能有误差，若有误差即会造成合成上的困难。图像在拍摄时，所需的储存空间也从单张变为多张，再加上处理合成时所需耗费的时间成本。所以这是一种耗费时间、储存空间、又易于出错的做法。

另外，习知技术在进行图像处理模拟高动态范围图像时，常会产生图像光晕现象。请参考“图3”所示，其为图像光晕现象的示意图。在模拟高动态范围图像30时，主要就是将图像中的过暗的区域的亮度提高，同时又要维持图像的纹理，所以会将过暗的区域中较亮的部分拉得更亮，则图像纹理就不会因为过暗的区域被拉亮而减弱。而这种方法则会导致图像过暗与过亮的交界处32的亮度也提高，因而造成光晕现象。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种产生高动态范围图像的方法，仅依据一张原始图像，透过灰阶处理与图像补偿产生高动态范围图像。

本发明所揭露的产生高动态范围图像的方法的一较佳实施例，依据单一张的数字图像产生高动态范围图像，方法包括：取得原始图像；执行灰阶处理程序，是将原始图像转为原始灰阶图，其中原始灰阶图中的每一个像素皆赋予灰阶值；执行转换程序，依据原始灰阶图中的每一个像素的灰阶值的梯度值与补偿值，并利用梯度值与补偿值产生高动态灰阶图；以及依据高动态灰阶图对原始图像进行补偿，用以产生高动态范围图像。

其中，上述原始灰阶图中的每一个像素的灰阶值利用下式所计算得：Y_i＝0.299×i_(R)+0.587×i_(G)+0.114×i_(B)。其中，i为原始图像的第i个像素、Y_i为原始灰阶图的第i个灰阶值、i_(R)为原始图像的第i个像素的红色像素值、i_(G)为原始图像的第i个像素的绿色像素值、i_(B)为原始图像的第i个像素的蓝色像素值、且i为正整数。