[发明专利]分段曝光成像高动态恢复方法及系统

说明书

本发明提出一种分段曝光成像高动态恢复方法及系统，该方法包括以下步骤：获取第一曝光段的段末曝光时刻T1的各个像素亮度值V1i及第二曝光段的段末曝光时刻T的各个像素亮度值Vi，所述第一曝光段先于第二曝光段；计算每个像素点对应的当前光强的斜率值K；根据各个斜率值K和两个曝光段的总曝光时间T，计算各个像素点的当前像素亮度值Vxi＝K*T；根据第一曝光段的平均过曝值确定一过曝比较范围，对各个像素亮度值V1i进行比较判断并处理，从而得到恢复的高动态图像。本发明的分段曝光成像高动态恢复方法及系统，恢复高动态图像的同时消除了分段曝光引入的固定偏差，无需额外的校正。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及的是一种分段曝光成像高动态恢复方法及系统。

背景技术

普通图像传感器的曝光方式为单段曝光，动态范围相对较小。目前有一类图像传感器，采用分段曝光的方式，分两段或者多段对光照进行响应，可以提高动态范围。参看图1，以两段曝光为例，在总曝光时间为T’的范围内，分为0-T1’和T1’-T’两个积分时间，在第一段曝光时间段0-T1’内，饱和值限定在V1’(通过制作工艺限定)，在第二段曝光时间段T1’-T’内继续曝光。对于弱光，在0-T1’时间段内，曝光值并没有到饱和值V1’，所以在整个时间T’内是一直曝光的，图像中为曝光值线条b；而对于强光，在0-T1’内可能存在未达到T1’时刻而曝光值已经达到饱和值V1’，此时数值在此段内将不再增加，直到在T1’-T2’时间内继续曝光，图像中为曝光值线条a。对于多段曝光来说，也是如此，多段曝光中在每个分段点之前都有可能存在曝光值持平一段时间不增加的情况。强光和弱光，可以通过是否会在临近分段点处出现曝光值持平一段时间来进行区分。

此种分段曝光的方式，由于中间存在曝光值持平段，因而限制了一定的高动态范围；由于工艺原因，每个像素点的饱和值V1’并非完全一致，会有偏差，导致同样光强下，在经过各个像素点的饱和值V1’后，输出值存在固定偏差。此外，此方式采集的图像，由于采用线性的方式进行高动态压缩，使得最终的输出图像动态范围受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分段曝光成像高动态恢复方法及系统，恢复高动态图像的同时消除了分段曝光引入的固定偏差，无需额外的校正。

为解决上述问题，本发明提出一种分段曝光成像高动态恢复方法，包括以下步骤：

S1：获取第一曝光段的段末曝光时刻T1的各个像素亮度值V1i及第二曝光段的段末曝光时刻T的各个像素亮度值Vi，i＝1～n，n为像素点的数量，所述第一曝光段先于第二曝光段；

S2：计算每个像素点对应的当前光强的斜率值K，其中，K＝(Vi-V1i)/(T-T1)；

S3：根据各个斜率值K和两个曝光段的总曝光时间T，计算各个像素点的当前像素亮度值Vxi＝K*T；

S4：根据第一曝光段的平均过曝值确定一过曝比较范围，对各个像素亮度值V1i进行比较判断：

若像素亮度值V1i未到达该过曝比较范围的最小值，则最终像素亮度值Voi＝Vi；

若像素亮度值V1i超过该过曝比较范围的最大值，则最终像素亮度值Voi＝Vxi；

若像素亮度值V1i在该过曝比较范围内，则进行模糊判断其倾向情况，根据倾向情况确定最终像素亮度值Voi＝Vi或最终像素亮度值Voi＝Vxi。

根据本发明的一个实施例，

在整个曝光成像过程分为两段时，则所述步骤S1中，选取该两个曝光段，第一曝光段的段末曝光时刻T1为分段点的曝光时刻，第二曝光段的段末曝光时刻T为完成曝光时刻，执行步骤S2-S4后即恢复完成；