[发明专利]采用静态图像和预览图像创建高动态范围图像

说明书

技术领域

本发明涉及根据多个图像产生改善的图像。更具体地，多个图像用于形成具有增加的动态范围的高分辨率图像。

背景技术

通常在诸如数码相机、扫描机和摄像机这样的产品中发现图像传感设备，比如电荷耦合器件（CCD）。与传统的底片产品相比，这些图像传感设备具有非常有限的动态范围。典型的图像传感设备具有大约5档的动态范围。这意味着为了避免剪掉信号，对于典型场景必须确定具有相当数量的精确度的曝光。另外，由于多个光源（比如，场景的正面照明部分和背面照明部分），场景常常具有非常宽的动态范围。在宽动态范围场景的情况下，选择适当的主体曝光经常使得剪掉图像的另一部分中的数据成为必需。因此，相对于卤化银介质，图像传感设备的低动态范围导致通过图像传感设备获得的图像的较低图像质量。

提高通过图像传感设备获得的图像的动态范围的方法允许再均衡这样的图像以获得图像的更令人喜爱的再现。具有增加的动态范围的图像也考虑到更令人喜爱的反差光补（contrast improvement），比如Lee等人在共同转让的美国专利No.5,012,333中描述的。

一种用于采用图像传感设备获得改善的图像的方法是包围式曝光，由此以一系列不同曝光捕捉具有相同分辨率的多个静态图像，并且这些图像之一被选作最好的整体曝光。然而，该技术不提高通过图像传感设备捕捉的单个图像的动态范围。

一种用于获得具有增加的动态范围的图像的方法是通过以不同曝光捕捉具有相同分辨率的多个静态图像，并且将这些图像组合成具有提高的动态范围的单一输出图像。Mann在共同转让的美国专利No.5,828,793和Ikeda在共同转让的美国专利No.6,040,858中描述了该方法。该方法经常需要数码相机中的单独的捕捉模式和处理通道。另外，多个捕捉的时间接近度被速率限制，其中可以以此速率从图像传感器读出图像。捕捉之间的更大的时间不一致提高存在于捕捉之间存在的运动的可能性，不管是涉及手抖动的相机运动还是由场景内的移动目标导致的场景运动。运动增加将多个图像融合成单一输出图像的困难。

一种用于获得具有增加的动态范围的图像的另一方法是同时捕捉具有不同曝光的多个图像，其中该方法解决了存在于多个图像之间的运动问题。随后将图像组合成具有增加的动态范围的单一输出图像。可以通过使用多个成像通道和传感器实现该捕捉过程。然而，该解决办法招致以多个成像通道和传感器形式的额外成本。因为传感器不位于相同的位置，因此产生具有不同视角的图像，这也引入多个图像之间的一致性问题。或者，分光板可以用于将入射光投射到单一图像捕捉设备内的多个传感器上。该解决方法方案招致以分光板和多个传感器形式的额外成本，并且也减少任何单个图像传感器可用的光的量。

用于获得具有增加的动态范围的图像的另一方法是通过使用具有标准响应于曝光的像素和不标准响应于曝光的像素的图像传感器。Gallagher等人在共同转让的美国专利No 6,909,461中描述了这样的解决办法。然而，因为具有较慢的、不标准响应的像素比具有标准响应的像素具有较差的信噪比性能，这样的传感器对于不呈现高动态范围特性的场景具有较差性能。

用于获得具有增加的动态范围的图像的另一方法通过使用被编程以读出并存储处于第一曝光的图像传感器内的像素的图像传感器，同时继续将图像传感器暴露于光。Ward等人在共同转让的美国专利No7,616,256中描述了这种解决办法。一个例子中，第一曝光时间之后，来自于CCD的像素被读入光屏蔽垂直寄存器，并且继续图像传感器的曝光，直到完成第二曝光时间为止。然而，该解决办法允许利用曝光之间的最小时间从图像传感器多次读出单个像素，它具有缺陷：需要将数据从传感器读取的专门的硬件。

因此，本领域中，需要一种改善的解决办法，以将多个图像组合以形成具有增加的动态范围的图像，不需要专门硬件或附加图像传感器，不牺牲不需要高动态范围的场景的性能，不需要单独的捕捉模式，并且多个曝光之间具有最小时间。

发明内容

本发明的目的是采用至少一个实时取景图像和至少一个静态图像产生具有增加的动态范围的图像。通过用于改善捕捉的数字图像的动态范围的方法实现该目的，方法包括步骤：（a）从实时取景图像流采集至少一个图像，其中，每一采集的实时取景图像具有有效曝光和第一分辨率；（b）以不同于采集的实时取景图像中的每一个的有效曝光的有效曝光和以高于第一分辨率的分辨率捕捉至少一个静态图像；以及（c）将至少一个实时取景图像和至少一个静态图像组合。

本发明的优点是：可以不用专门硬件或附加图像传感器产生具有增加的动态范围的图像。