[发明专利]一种适用于阵列相机的空间独立曝光高动态范围增强方法

说明书

本发明属于阵列相机摄像技术领域，具体为一种适用于阵列相机的空间独立曝光高动态范围增强方法。本发明中阵列相机设为N×N阵列，每个相机包括摄像头、图像传感器、图像处理芯片；摄像头具有4个不同曝光；本发明方法包括对于每个图像处理芯片，各自独立控制图像传感器进行曝光；对空间独立曝光进行数字增益补偿,使图像恢复到和自然环境一致的线性空间；空间独立拉伸并统一融合,使同一个图像传感器输出的不同曝光经过融合得到一个结果。本发明打破传统相机图像传感器统一曝光带来的局限性，充分利用每一颗图像传感器看护好各自的视场角区域，使每个区域都达到最合适的曝光，最小的噪声，确保每个区域空间具有最适合动态范围区间。

技术领域

本发明属于阵列相机摄像技术领域，具体涉及适用于阵列相机的空间独立曝光高动态范围增强方法。

背景技术

大场景相机面对的场景更加恶劣、动态范围更加广、场景范围内有更多的图像内容和细节。然而单路图像传感器受限于芯片设计频率、帧率限制、读出速度限制等等原因，曝光次数是受限的，目前市面上最多曝光的图像传感器是DOL 4曝光技术，四曝光往往最大也只能支持到22bit，132dB的动态范围，而且在这个动态范围内也没办法所有亮度区间都能够照顾到，中间很多的细节仍然没法保证。

本发明提出一种适用于阵列相机的空间独立曝光高动态范围技术，可以充分利用阵列相机具备很多独立的图像传感器，很多独立的图像处理器，利用每一路图像传感器独立曝光，把自己看到的区域达到最优曝光，这样可以在整个阵列相机有很多独立的曝光值，覆盖更广的动态范围，而且各个曝光区域都有合适的曝光，中间区域的细节也可以得到很好的保留。这都使得阵列相机的动态范围可以做到远高于传统相机。

发明内容

本发明的目的在于针对阵列相机面对更加恶劣的应用场景、更广的动态范围、更多的场景内容和细节，提出一种适用于阵列相机的空间独立曝光高动态范围增强方法。

本发明提供的阵列相机空间独立曝光高动态范围增强方法，所述阵列相机设为N×N阵列，共N²个相机；每个相机都具有摄像头、图像传感器、图像处理芯片；每个相机的摄像头具有4个不同的曝光，其中典型的三种为：长曝光（L_exposure），中曝光（M_exposure），短曝光（S_exposure）；另一种可为介于两个相邻曝光长度中间的曝光值；对应于4个不同的曝光，有4个曝光通道；一个图像处理芯片包括4个图像处理器，分别对应4个曝光通道；N×N阵列相机，就有4N²种曝光。例如，N=8，就有64的摄像头，图1为8×8 阵列图示，左边阵列代表每个摄像头看到的真实场亮度覆盖很大的动态范围；阵列区域包含高达256种曝光。本发明方法就是要确保每个区域空间具有最适合的动态范围区间，即一张图像分成很多块，每一块用不同的曝光值，使得每一个区域可以曝光到最适合的范围，使得超高分辨率视频具有更高的动态范围，更合适的区域空间曝光，更清晰的细节，更小的噪声。

本发明提供的阵列相机空间独立曝光高动态范围增强方法，具体步骤如下。

（1）对于每个图像处理芯片，各自独立控制图像传感器进行曝光

每颗图像处理芯片具有4个图像处理器，每颗芯片的图像处理器之间都空间独立统计，并在当前芯片根据当前区域的直方图分布统计值（该分布统计值有相机内部自带功能实现）做出空间独立的自动曝光建议值（具体曝光方法本发明不做限制），并把所有的图像处理器曝光建议值通过芯片之间传递（具体传递方法本发明不做限制），统一送到主核MCU（一般设定为相机阵列左上角位置的相机）进行统筹决策，然后把64颗图像处理的曝光值通过广播机制，给到各个芯片，每个芯片各自独立控制图像传感器进行曝光；这个时候每颗图像处理器收到的图像是空间独立的，和人眼看到的自然界图像完全不一致，没办法直接送给显示，如图1所示。

（2）空间独立曝光的数字增益补偿