[发明专利]在运动场景下生成高动态图像的装置及方法

说明书

本发明公开一种在运动场景下生成高动态图像的装置及方法，通过在焦平面探测器的焦平面上集成封装微偏振片阵列、在微偏振片阵列前的光路中增加起偏器形成具有两级偏振调制的不同光学透过率的四个通道、在四个通道图像中对应空间位置优先选取通道光学透过率高且未饱和的像素值经归一化处理作为合成图像的像素值，提出在运动场景下生成高动态图像的装置及方法具有结构紧凑、可快照式成像、有效解决鬼影问题的优点。

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，具体涉及一种在运动场景下生成高动态图像的装置及方法。

背景技术

相机拍摄元件的感光动态范围比人眼小得多，因此需要通过对拍摄图像进行后期处理来增强图像的动态范围，使得其可以反映更大的亮度范围以及暗部的细节，从而使其更接近实际场景。

在户外高动态场景下，为了获得高动态照片，行业界常见的技术途径是多帧不同曝光图像融合方案。例如，文献(专利公布号：CN 105163047A)公开的方案中，先拍摄不同曝光设置的多帧图像作为输入(通常为短曝光、正常曝光、长曝光三帧图像)，再通过相机响应曲线将三帧输入图像转换为三帧场景的真实亮度图，然后进行配准鬼影检测操作将三帧图像合成为一帧高动态范围图像。例如，文献(专利公布号：CN 108391059A)公开的方案中根据对终端设备的状态信息和拍摄场景信息的判断结果，选择不同的图像处理模式，通过不同的曝光值和不同的图像融合模式来获得更好的合成图像。例如，文献(专利公布号：CN108419023A)公开的方案中通过获取针对同一拍摄场景的第一图像帧序列和第二图像帧序列，根据第一图像帧序列对第二图像帧序列进行合成得到高动态范围图像。多帧不同曝光图像融合方案，在运动场景条件下，由于用于合成高动态图像的多帧图像之间的运动偏移，导致合成后高动态图像存在鬼影和错位。

针对运动场景产生的鬼影问题，行业界给出技术方案。例如，文献(授权专利公开号：CN 103546673B)提出利用运动矢量补充的高动态范围成像方法，以预定间隔提取运动场景在预定间隔中的运动矢量，利用运动矢量对拍照图像进行运动补偿，利用多张运动补偿后的图像来合成高动态图像；所提方法由于运动场景中目标运动的速度和方向具有多样性，难以对场景的运动矢量精确估计，从而无法有效消除鬼影。文献(授权专利公开号：CN104702971B)提出利用多台相机分别优选不同的曝光时间，同时采集多帧图像来生成高动态图像；所述方法由于采用了多台相机，造成高动态成像装置的体积大和成本高。

发明内容

本发明针对现有上述方案存在的不足，提供一种在运动场景下生成高动态图像的装置及方法。通过在焦平面探测器的焦平面上集成封装微偏振片阵列、在微偏振片阵列前的光路中增加起偏器形成具有不同光学透过率的四个通道、在四个通道图像中对应像素位置优先选取通道光学透过率高且未饱和的像素值经归一化处理作为合成图像的像素值，提供具有结构紧凑、可快照式成像、有效解决鬼影问题的在运动场景下生成高动态图像的装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

所述在运动场景下生成高动态图像的装置，包括沿光路依次设置的光学镜头、起偏器、微偏振片阵列、焦平面探测器、四个通道图像的合成处理模块、显示模块；所述微偏振片阵列粘贴于所述焦平面探测器的焦平面上；所述装置包括两级偏振调制：第一级是起偏器将传输光调制为线偏振光，第二级是微偏振片阵列中各微偏振片单元对线偏振光的再次偏振调制。

作为本发明的一种优选实施方式：所述起偏器的安装形式为以偏振片形式安装于所述光学镜头前、以偏振膜的形式粘贴于所述光学镜头的某片镜片表面上、以偏振片的形式安装于所述光学镜头中、以偏振片的形式安装于所述光学镜头与所述微偏振片阵列之间的四种安装形式中的任何一种。