[发明专利]一种获取高动态范围图像的装置和方法

权利要求书

1.一种获取高动态范围图像的方法，其特征在于，包括：

使用获取高动态范围图像的装置采集图像；其中，所述装置包括：相机、第一分光镜、第二分光镜、高度曝光HE传感器、中度曝光ME传感器和低度曝光LE传感器；其中，

相机镜头竖直放置，三个传感器全部位于相机镜头的同一侧，并且，HE传感器与相机镜头平行，ME传感器与相机镜头垂直，LE传感器与ME传感器平行；其中，第一分光镜和第二分光镜位于相机镜头和三个传感器所包围的区域中，第一分光镜与相机镜头成45°角放置，第二分光镜垂直于相机镜头；

对图像数据进行插值处理；

对插值处理后的图像数据进行HDR算法合并；

输出HDR图像；其中，所述HDR算法合并包括：

获取相机的响应曲线值Z_ij＝f(E_i,Δt_j)，其中，j代表序列图像号，Z_ij表示序列图像中某幅图像的某个点的灰度值，E_i表示照度，Δt_j表示曝光时间；

假设响应曲线f平滑且单调，将响应曲线函数设为f(x)，x是像素值，得到公式(1)：

g_ME→HE(x)＝f^-1(12.2f(x)) (1)

公式(1)用于将ME传感器的像素值与HE传感器的像素值进行转化融合，公式(1)中的12.2为HE传感器捕获的光照量与ME传感器捕获的光照量的比值；同理可得g_LE→ME(x)；

定义邻近像素值为N(x,y)，并且定义像素值大于最大像素值的90％为饱和状态；以I_HE(x,y)代表曝光值，执行以下运算：

①如果I_HE(x,y)的值是不饱和的，而且N_HE(x,y)的值也是不饱和的，有：

I_HDR(x,y)＝I_HE(x,y)

②如果I_HE(x,y)的值是不饱和的，而N_HE(x,y)的值中有一个或者多个为饱和的，那么采用I_ME中的值来重新计算I_HDR的值，方法为：

(1)设U为附近像素中不饱和的数目，即N_HE(x,y)中不饱和的数量；

(2)设|N_HE(x,y)|为附近像素点数量，可以得出代表不饱和的像素点的比例；

(3)经过融合重新计算，输出值为：

③如果I_HE(x,y)的值已经为饱和状态，但是N_HE(x,y)有一个或者多个没有饱和，算法具体过程为：

(1)参照②中的处理，分别计算I_HE(x,y)中U与的值；

(2)计算ME传感器中的中间像素点的值与ME传感器中指定像素i的邻近像素点N_ME(x,y)_i的比值，以R(x,y)_i表示，即：

R(x,y)_i＝I_ME(x,y)/N_ME(x,y)_i

(3)利用中间饱和像素邻近点的值，估计的值：

其中i属于HE传感器中不饱和的邻近像素点；

(4)将与I_ME(x,y)进行融合，得出I_HDR(x,y)，即：

。

2.如权利要求1所述的获取高动态范围图像的方法，其特征在于，其中，当I_HE(x,y)是饱和的，而其所有邻近像素也是饱和的，令I_HDR(x,y)＝I_ME(x,y)。

3.如权利要求1所述的获取高动态范围图像的方法，其特征在于，所述装置中，第一分光镜和第二分光镜都采用半反射的镜面。

4.如权利要求1所述的获取高动态范围图像的方法，其特征在于，所述装置中，第一分光镜和第二分光镜都采用无涂层的薄膜分光镜。