[发明专利]自动曝光方法

说明书

本公开提供了自动曝光方法。用于空间复用曝光(SME)高动态范围(HDR)图像传感器的自动曝光方法包括：(a)从空间复用曝光高动态范围图像传感器的曝光取得原始图像数据；(b)对原始图像数据的长曝光像素值和短曝光像素值进行预处理，以从其中去除无法满足一个或多个质量要求的长曝光像素值和短曝光像素值；(c)将在预处理步骤之后剩余的长曝光像素值和在预处理步骤之后剩余的短曝光像素值合成为高动态范围直方图；(d)从高动态范围直方图中得到优良性度量；(e)至少部分地基于优良性度量来调整长曝光时间和短曝光时间中的至少一项；以及(f)将长曝光时间和短曝光时间中的经调整的至少一项输出到空间复用曝光高动态范围图像传感器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月7日提交的第62/728,660号美国临时专利申请和于2018年9月7日提交的第18193264.1号欧洲专利申请的优先权，这些专利申请中的每一个的全部内容通过引用合并入本文中。

技术领域

本申请涉及数字相机的自动曝光。

背景技术

对于传统的数字相机，调整适当的图像曝光对于通过相机图像处理流水线获得高质量图像至关重要。曝光过度可能产生图像的过曝区域，并且曝光不足可能造成过度的噪声水平和可能的颜色伪影。对于专业和高端消费者相机，如数字单镜反光(DSLR)相机，通常存在在自动曝光的情况下调整的三个参数：曝光时间、模拟和/或数字增益(ISO速度)和虹膜光圈大小(f数)。智能手机相机和其他基于移动设备的相机通常具有固定镜头。在这些平台上，自动曝光算法优化两个参数：曝光时间和增益。通常，自动曝光算法分析由成像系统捕获的一个或多个图像，以优化曝光时间和增益(以及在可变虹膜相机的情况下的f数)。

如智能手机相机等大多数基于移动设备的相机的图像传感器由于位深度输出较低(通常为10位)以及像素的全阱容量降低而因此动态范围有限。对于许多场景，此动态范围不足以同时捕获场景中的最亮区和最暗区。例如，当拍摄背光人物的照片时，人物的脸部可能会出现曝光不足，或者替代性地，较明亮的背景可能会出现曝光过度。存在高动态范围(HDR)成像功能的若干个示例，并且其中一些示例可以将相机的动态范围扩展超出图像传感器的动态范围。在典型方法中，HDR数字相机捕获同一场景的两个图像：一个图像的曝光时间较短以获得场景的明亮部分的良好图像数据，而另一个图像的曝光时间较长以获得场景的较黑暗部分的良好图像数据。机载图像处理电路然后将这两个图像缩放到共同的比例并且将经缩放的图像进行组合以产生场景的单个HDR图像，该单个HDR图像更好地描绘了较明亮和较黑暗的场景部分。这种HDR成像在许多情形下都效果很好，并且这种类型的HDR成像功能已经成为用于静态摄影的许多设备的标准特征。然而，短曝光和长曝光是在不同时间记录的，该不同时间之间至少存在全帧读出过程，并且因此，当场景不是静态时，图像组合经常产生不期望的伪影。如果对象在短曝光与长曝光之间移动，则HDR图像可能会在严重的情况下示出移动对象的偏移重复图像或者在不太严重的情况下示出移动对象的边缘伪影。

为了消除HDR图像中的运动伪影，业界开发了可以在单次拍摄中实现更明亮和更昏暗的曝光的空间复用曝光(SME)HDR图像传感器。SME HDR图像传感器将曝光时间模式应用于图像传感器的像素阵列，使得并非所有像素都以相同的曝光时间操作。在通常被称为之字形HDR图像传感器的一种SME HDR图像传感器类型中，像素阵列被分成之字形像素线，其中，该之字形线在长曝光时间与短曝光时间之间交替。在另一种SME HDR图像传感器类型中，即，四(Quad)HDR图像传感器，扩展了常见的拜尔(Bayer)滤色器模式，使得每个滤色器覆盖2×2像素块。在2×2块内，一个像素在长曝光时间下曝光，另一个像素在短曝光时间下曝光，并且剩余两个像素在中间曝光时间下曝光。

发明内容