[发明专利]图像处理设备和图像处理设备的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理设备和图像处理设备的控制方法，尤其涉及一种用于生成动态范围被扩展的图像的技术。

背景技术

近年来，已知一种用于生成与通过诸如数字照相机等的摄像设备中的正常摄像所获得的图像相比、动态范围被扩展了的图像的所谓的HDR(高动态范围)技术。更具体地，使用HDR技术的图像处理方法可以通过合成所拍摄的具有不同曝光的多个图像来创建动态范围被扩展的图像(HDR图像)。

然而，在这样创建的HDR图像中，由于合成了多个图像，因而由于图像模糊和作用于摄像设备的抖动的影响，在所获得的图像边缘部分可能出现多个边缘。尤其在高亮度部分和低亮度部分之间的边界部分处，所创建的HDR图像中的这一多边缘现象尤为明显。

下面将使用附图说明HDR图像中的多边缘现象。注意，为了简化，将说明用于通过合成具有不同曝光的两个图像来创建HDR图像的例子。

例如，下面将说明如图4A所示、作为主被摄体的人相对于具有高亮度值的背景图像处于背光关系的取景。在此时拍摄的图像中，由于绘制主被摄体的区域是低亮度区域，因而当主被摄体移动时或者当摄像设备抖动时，在HDR图像中的主被摄体和背景之间的边缘部分处出现多个边缘。

此时，当选择图4A所示的图像的水平线401作为感兴趣的线时，在要合成的低曝光拍摄图像和高曝光拍摄图像中，该水平线的x坐标的像素值D_L和D_H示出图5A所示的状态。在图5A中，由于主被摄体的运动或者摄像设备的抖动，这两个图像的像素值具有不同的像素值减小处的坐标。注意，高曝光拍摄图像的曝光是低曝光拍摄图像的曝光的四倍，并且在图5A～5F所示的例子中，在高亮度背景区域中，高曝光拍摄图像的像素值饱和。

为了合成具有不同曝光的两个图像，这两个图像经过伽马转换或变换。由于这些图像具有不同曝光条件，因而如图5B所示，对于各个图像使用不同的转换特性曲线进行伽马转换。这样，以此方式转换后的伽马转换输出G_L和G_H示出图5C所示的状态。

通过这两个具有不同曝光的图像的伽马转换输出可知，背景区域饱和的高曝光拍摄图像在背景区域中呈现不同于低曝光拍摄图像的伽马转换输出。另外，在低曝光拍摄图像中，通常在低亮度区域中趋于发生暗饱和，并且在该区域中不能清晰地表现被摄体。也就是说，对于高亮度区域，要创建的HDR图像优选使用低曝光拍摄图像，并且对于低亮度区域，优选使用高曝光拍摄图像。

为此，作为具有创建HDR图像所需的基准曝光的图像，选择没有任何饱和区域的低曝光拍摄图像，并且根据该图像的伽马转换输出G_L确定图5D示出的加法系数K。加法系数K是为确定要创建的HDR图像中的低曝光拍摄图像和高曝光拍摄图像的合成方法所预先确定的系数，并且可以如下表示HDR图像的伽马输出G_O：

G_O＝K×G_L+KK×G_H    (1)

加法系数K在预定伽马转换输出范围内从0改变成1，例如，如图5D所示。另外，通过(1-K)给出加法系数KK。更具体地，在范围0＜K＜1内合成这两个图像，即低曝光拍摄图像和高曝光拍摄图像，在范围K＝1内在创建中仅使用低曝光拍摄图像，并且在范围K＝0内在创建中仅使用高曝光拍摄图像。

这样创建的HDR图像的伽马转换输出示出图5E所示的状态。通过图5E可知，当创建HDR图像所使用的具有不同曝光的图像在它们的拍摄时刻遭受图像模糊或摄像设备的抖动时，在低亮度区域中合成高曝光拍摄图像的高亮度区域的图像。在这种情况下，在所创建的HDR图像中的低亮度区域和高亮度区域之间的边界处发生被称为伪边缘的多边缘现象。

如上所述，当要合成的图像在它们的拍摄时刻遭受任何图像模糊或摄像设备的抖动时，多边缘通常出现在低亮度区域和高亮度区域之间的边界处，结果导致HDR图像的图像质量下降和用户感觉不自然。

日本特开2009-010566号公报公开了一种技术，该技术通过将具有不同曝光的多个图像中的一个设置为具有基准曝光的图像、并且对所选择的图像应用平均化滤波来消除合成图像中的多边缘，从而平均不同亮度的边界附近的浓度值。

另外，日本特开2005-223769号公报公开了一种技术，该技术用于检测特定区域中要合成的具有不同曝光的两个图像的伽马校正输出之间的差，并且当该差大于阈值时通过选择低曝光拍摄图像、或者当该差小于另一阈值时通过选择高曝光拍摄图像来创建图像。