[发明专利]基于最优曝光的最小包围曝光集合获取方法

说明书

本发明公开了一种基于最优曝光的最小包围曝光集合获取方法，用于解决现有最小包围曝光获取方法合成的高动态范围图像成像质量差的技术问题。技术方案是采用Debevec&Malik相机响应函数获取方法，依次获取不同曝光下的辐照度范围，建立目标场景最优曝光与相机可捕获曝光中相应曝光对应关系，遍历相机标准曝光序列，求出相机标准曝光序列中对应于目标场景地最小包围曝光图像集合，由目标场景的最优曝光时间按照曝光步数差，计算基于目标场景最优曝光的最小包围曝光图像集合；得到的曝光集合中包括含有目标场景有用信息最多的最优曝光，既保证了成像质量又有效减少了曝光集合中冗余信息和捕获图像集合的总耗时。

技术领域

本发明涉及一种最小包围曝光获取方法，特别涉及一种基于最优曝光的最小包围曝光集合获取方法。

背景技术

自然世界往往具有非常宽广的动态范围，而目前市场上的成像设备通过单次曝光捕获图像的动态范围有限，不能很好地记录还原现实场景中的细节信息。因此为了更真实地还原现实场景的细节信息，多曝光技术作为一种常用的解决方法应运而生。多曝光技术通常以固定的步长遍历相机的所有曝光设置来获得一组具有不同曝光量的图像，该方法存在获取的图像集合冗余信息多，捕获图像集合总耗时长，占用存储空间大等不足。

文献“高动态范围成像最小包围曝光方法，西安邮电大学学报，2015(5)，p43-47”公开了一种最小包围曝光的获取方法。该方法采用测光表或相机内置测光器获取目标场景的最大辐照度和最小辐照度，将成像系统在不同曝光设置下的辐射度范围建立映射表，从成像系统最长曝光时间设置开始迭代，以目标场景最小辐照度和最大辐照度为边界，从而获得涵盖目标场景动态范围的最小包围曝光集合。文献所述方法在通过场景最小辐照度和最大辐照度为边界进行遍历筛选最小包围曝光集合的过程中，可能会错失包含目标场景有用信息最多的最优曝光图像，从而导致合成的高动态范围图像成像质量差，受噪声影响大的不足。

发明内容

为了克服现有最小包围曝光获取方法合成的高动态范围图像成像质量差的不足，本发明提供一种基于最优曝光的最小包围曝光集合获取方法。该方法采用Debevec&Malik相机响应函数获取方法，依次获取不同曝光下的辐照度范围，建立目标场景最优曝光与相机可捕获曝光中相应曝光对应关系，遍历相机标准曝光序列，求出相机标准曝光序列中对应于目标场景地最小包围曝光图像集合，由目标场景的最优曝光时间按照曝光步数差，计算基于目标场景最优曝光的最小包围曝光图像集合；得到的曝光集合中包括含有目标场景有用信息最多的最优曝光，既保证成像质量又可以有效减少曝光集合中冗余信息和捕获图像集合的总耗时。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于最优曝光的最小包围曝光集合获取方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、选定一典型的足以涵盖相机可捕获动态范围的静态场景，遍历相机的所有快门档位拍摄一组包围曝光图像，并将该组包围曝光图像作为相机在此参数设置下的参照基准，称为相机标准曝光序列。对相机标准曝光序列拟合得到相机响应函数，拟合公式为：

g(Z_ij)＝Inf^-1(Z_ij)＝InE_i+InΔt_j (1)

式中，Inf^-1记为g，即相机响应函数，E为辐照度，Δt为曝光时间，Z_ij是像素值，Z_ij∈[0,255]，下标i代表像素点在图像中的空间位置，下标j代表曝光序列中的第j幅图像。

步骤二、由相机图像传感器捕获的曝光能量与成像记录像素值间的映射关系即得到相机在每个曝光时间下拍摄的图像中每个像素值对应的辐照度值：

E＝exp(g(Z)-lnΔt) (2)

步骤三、针对目标场景根据步骤二中的方法得到最优曝光图像的辐照度范围。