本發(fā)明是關(guān)于一種影像方法，且特別是一種寬動(dòng)態(tài)范圍影像(wide dynamic range imaging)方法。

背景技術(shù)：

針對(duì)高反差場(chǎng)景(例如，前景極暗，且背景極亮)的畫(huà)面，若影像擷取裝置增加曝光，則會(huì)使得前景獲得適中的亮度，但卻會(huì)造成背景過(guò)曝。相反地，若影像擷取裝置減少曝光，則會(huì)使得背景的亮度適中，但卻會(huì)造成前景過(guò)暗。

高動(dòng)態(tài)范圍影像(high dynamic range imaging)方法是獲取兩張同一畫(huà)面但曝光程度不同的影像，并將此兩張影像進(jìn)行合成處理，以使得影像的畫(huà)面的前景與背景的亮度皆適中。然而，高動(dòng)態(tài)范圍影像方法的算法較為復(fù)雜，且影像擷取裝置需要較好的感光元件，以選擇不同感光單位來(lái)進(jìn)行曝光，甚至影像擷取裝置的畫(huà)面頻率或處理速度需要進(jìn)一步地提升，才能順利執(zhí)行高動(dòng)態(tài)范圍影像方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法，其包括以下步驟。根據(jù)影像的亮部平均值與暗部平均值的第一差異值獲得第一調(diào)整強(qiáng)度。依據(jù)暗部平均值與暗部像素?cái)?shù)量，來(lái)調(diào)整第一調(diào)整強(qiáng)度，以產(chǎn)生第二調(diào)整強(qiáng)度。計(jì)算影像中多個(gè)第一區(qū)域的亮部加權(quán)平均值與影像中多個(gè)第二區(qū)域的暗部加權(quán)平均值，計(jì)算暗部加權(quán)平均值與亮部加權(quán)平均值之間的第二差異值，并根據(jù)第二差異值調(diào)整第二調(diào)整強(qiáng)度，以產(chǎn)生第三調(diào)整強(qiáng)度。使用第三調(diào)整強(qiáng)度選擇性地對(duì)影像中的多個(gè)像素進(jìn)行調(diào)整。

綜合以上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法可以增加 影像整體的細(xì)節(jié)，且同時(shí)能夠讓影像中暗部區(qū)域與亮部區(qū)域的細(xì)節(jié)明顯顯現(xiàn)。

為使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，但是此等說(shuō)明與所附圖式僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法的流程的示意圖。

圖2A～圖2C分別是本發(fā)明實(shí)施例的三張不同影像的直方圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的暗部程度加權(quán)處理的示意圖。

圖4是本發(fā)明的影像劃分為多個(gè)第一區(qū)域與多個(gè)第二區(qū)域的示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的分配影像各像素進(jìn)行寬動(dòng)態(tài)范圍增益、曝光增益或珈瑪增益調(diào)整的示意圖。

符號(hào)說(shuō)明

S11～S13、S121、S122：步驟流程

TH1～TH4、TH：門(mén)檻值

m1：暗部平均值

m2：亮部平均值

R11～R15、R21～R25、R31～R35、R41～R45、R51～R55：區(qū)域

C31、C32：曲線

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供一種寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法會(huì)將先透過(guò)影像的直方圖獲得影像的亮部平均值與暗部平均值的差異值(亮部平均值減去暗部平均值)，以根據(jù)差異值獲得對(duì)應(yīng)于第一調(diào)整強(qiáng)度。然后，考量差異值雖大但影像的畫(huà)面并非高反差場(chǎng)景的情況，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法會(huì)先進(jìn)行了暗部程度加權(quán)處理，以調(diào)整第一調(diào)整強(qiáng)度，并產(chǎn)生第二調(diào)整強(qiáng)度，接著，再進(jìn)行中心亮度加權(quán)處理，以調(diào)整第二調(diào)整強(qiáng)度， 并產(chǎn)生第三調(diào)整強(qiáng)度。之后，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法依據(jù)第三調(diào)整強(qiáng)度分配影像各像素進(jìn)行寬動(dòng)態(tài)范圍增益、曝光增益或珈瑪增益調(diào)整，以產(chǎn)生與輸出調(diào)整后的影像。

在本發(fā)明實(shí)施例中，上述暗部程度加權(quán)處理是根據(jù)暗部像素?cái)?shù)量與暗部平均值來(lái)調(diào)整第一調(diào)整強(qiáng)度，以產(chǎn)生第二調(diào)整強(qiáng)度。上述中心亮度加權(quán)處理是將影像分為多個(gè)第一區(qū)域(對(duì)應(yīng)于預(yù)設(shè)背景區(qū)域)與第二區(qū)域(對(duì)應(yīng)于預(yù)設(shè)前景區(qū)域)，以根據(jù)多個(gè)第一區(qū)域?qū)?yīng)的權(quán)重與亮度平均值計(jì)算亮部加權(quán)平均值，以及根據(jù)多個(gè)第二區(qū)域?qū)?yīng)的權(quán)重與亮度平均值計(jì)算暗部加權(quán)平均值，然后，再根據(jù)亮度加權(quán)平均值與暗部加權(quán)平均值調(diào)整第二調(diào)整強(qiáng)度，以產(chǎn)生第三調(diào)整強(qiáng)度。

另外，于本發(fā)明實(shí)施例中，第三調(diào)整強(qiáng)度用來(lái)決定影像中亮度值小于某一門(mén)檻值的像素需要進(jìn)行調(diào)整，而且依據(jù)選擇的場(chǎng)景模式、硬件規(guī)格與第三調(diào)整強(qiáng)度的至少其中之一，位于第一亮度范圍的像素會(huì)進(jìn)行寬動(dòng)態(tài)范圍增益調(diào)整，位于第二亮度范圍的像素進(jìn)行曝光增益調(diào)整，而位于第三亮度范圍的像素進(jìn)行珈瑪增益調(diào)整。第三調(diào)整強(qiáng)度可以是一個(gè)百分比值，例如90％，其中第一亮度范圍是指最大亮度的30％～90％的范圍，第二亮度范圍是指最大亮度的20％～30％的范圍，且第三亮度范圍是指最大亮度的10％～20％的范圍。

上述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法可以應(yīng)用于數(shù)位相機(jī)、智慧型手機(jī)相機(jī)、平板電腦或監(jiān)控系統(tǒng)等，而無(wú)須改變感光元件的設(shè)計(jì)。上述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法更可以有效地將影像的畫(huà)面中低亮度部分拉高，與將影像的畫(huà)面中高亮度部分降低，從而提高影像的能見(jiàn)度，并避免邊際效應(yīng)。以下，將進(jìn)一步地介紹上述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法的細(xì)節(jié)。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例的寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法的流程圖。所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法可以執(zhí)行于任何類(lèi)型的影像擷取裝置，且僅需要擷取一張影像，即可以對(duì)影像的畫(huà)面中較亮與較暗的部分進(jìn)行增強(qiáng)，從而增加影像的品質(zhì)。所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法具有步驟S11～S13，且說(shuō)明如下。

首先，在步驟S11中，依據(jù)影像的亮部平均值與暗部平均值的差異值 得到第一調(diào)整強(qiáng)度，其細(xì)節(jié)說(shuō)明如下。所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法會(huì)對(duì)擷取的影像進(jìn)行亮度分布統(tǒng)計(jì)，以獲得影像的直方圖。然后，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法將亮度值低于特定門(mén)檻值TH的多個(gè)亮度值進(jìn)行平均運(yùn)算，以獲得暗部平均值m1，以及將亮度值未低于特定門(mén)檻值TH的多個(gè)亮度值進(jìn)行平均運(yùn)算，以獲得亮部平均值m2。接著，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法會(huì)計(jì)算亮部平均值m2與暗部平均值m1的差異值，并透過(guò)特定映射關(guān)系，根據(jù)差異值獲得對(duì)應(yīng)的第一調(diào)整強(qiáng)度，其中第一調(diào)整強(qiáng)度可以例如是一個(gè)百分比值。

請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖2A與圖2B，圖2A與圖2B分別是本發(fā)明實(shí)施例的兩張不同影像的直方圖，且步驟S11中所獲得的影像的直方圖可以如圖2A或圖2B所示。于此實(shí)施例中，圖2A的直方圖對(duì)應(yīng)一個(gè)高反差場(chǎng)景的影像(畫(huà)面中前景較暗而背景較亮)，而圖2B的直方圖非對(duì)應(yīng)一個(gè)高反差場(chǎng)景的影像。觀察圖2A與圖2B的直方圖，可以得知圖2B的差異值低于圖2A的差異值，因此，步驟S11所計(jì)算出的差異值可以初步呈現(xiàn)高反差場(chǎng)景的程度，其中高反差場(chǎng)景的程度越大，則第一調(diào)整強(qiáng)度應(yīng)該越大。

接著，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，在步驟S12中，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法會(huì)先進(jìn)行了暗部程度加權(quán)處理(如步驟S121)，以調(diào)整第一調(diào)整強(qiáng)度，并產(chǎn)生第二調(diào)整強(qiáng)度，再進(jìn)行中心亮度加權(quán)處理(如步驟S122)，以調(diào)整第二調(diào)整強(qiáng)度，并產(chǎn)生第三調(diào)整強(qiáng)度。

請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1、圖2A與圖2C，圖2C是本發(fā)明實(shí)施例的另一影像的直方圖。圖2C的直方圖并非對(duì)應(yīng)于高反差場(chǎng)景的影像，然而，圖2C的差異值卻大致上與圖2A的差異值相差不大。因此，考量到差異值雖大但影像的畫(huà)面并非高反差場(chǎng)景的情況，則需要透過(guò)步驟S12對(duì)第一調(diào)整強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)次的加權(quán)處理，以避免將此種非高反差場(chǎng)景的影像進(jìn)行強(qiáng)度較大的調(diào)整。

請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，步驟S12包括步驟S121與S122，且細(xì)節(jié)說(shuō)明如下。在步驟S121中，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法根據(jù)暗部像素?cái)?shù)量與暗部平均值來(lái)調(diào)整第一調(diào)整強(qiáng)度，以產(chǎn)生二調(diào)整強(qiáng)度。請(qǐng)參閱圖3，圖3是本發(fā)明實(shí)施例的暗部程度加權(quán)處理的示意圖。于步驟S121中，透過(guò)暗部畫(huà)素?cái)?shù)量與權(quán)重的映像曲線C31與暗部平均值與權(quán)重的映像曲線C31，第一調(diào)整強(qiáng)度會(huì)被調(diào)整為第二調(diào)整強(qiáng)度。一般來(lái)說(shuō)，暗部畫(huà)素?cái)?shù)量越多或暗部平均值越 小，則表示需要調(diào)整的強(qiáng)度越強(qiáng)。舉例來(lái)說(shuō)，第一調(diào)整強(qiáng)度為90％，但由于暗部畫(huà)素?cái)?shù)量未達(dá)第一特定值，故需要乘以第一比例(例如0.8)，且又因?yàn)榘挡科骄荡笥诘诙囟ㄖ?，故還得乘上第二比例(例如0.9)，如此將可得到第二調(diào)整強(qiáng)度為64.8％。

接著，請(qǐng)繼續(xù)回到圖1，于步驟S122中，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法會(huì)對(duì)影像劃分為多個(gè)第一區(qū)域與多個(gè)第二區(qū)域，其中每一個(gè)第一區(qū)域與第二區(qū)域有對(duì)應(yīng)的權(quán)重，多個(gè)第一區(qū)域與多個(gè)第二區(qū)域分別對(duì)應(yīng)于影像的畫(huà)面中可能的背景區(qū)域與前景區(qū)域。然后，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法依據(jù)多個(gè)第一區(qū)域?qū)?yīng)的權(quán)重與亮度平均值計(jì)算亮部加權(quán)平均值，依據(jù)多個(gè)第二區(qū)域?qū)?yīng)的權(quán)重與亮度平均值計(jì)算暗部加權(quán)平均值，且依據(jù)亮部與暗部加權(quán)平均值調(diào)整第二調(diào)整強(qiáng)度，以產(chǎn)生第三調(diào)整強(qiáng)度。另外，第一與第二區(qū)域的劃分及其權(quán)重是相關(guān)于場(chǎng)景模式的選擇。

請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D4與圖1，圖4是本發(fā)明的影像劃分為多個(gè)第一區(qū)域與多個(gè)第二區(qū)域的示意圖。于步驟S122中，影像的多個(gè)第一區(qū)域R11～R15、R21、R25、R31、R35、R41、R45、R51與R55的權(quán)重分別為W11～W15、W21、W25、W31、W35、W41、W45、W51與W55，且其亮度平均值分別為A11～A15、A21、A25、A31、A35、A41、A45、A51與A55，故亮部加權(quán)平均值為(W11·A11+W12·A12+W15·A15+W21·A21+W25·A25…+W55·A55)/13；同樣地，影像的多個(gè)第二區(qū)域R22～R24、R32～R34、R42～R44與R52～R54的權(quán)重分別為W22～W24、W32～W34、W42～W44與W52～W54，且其亮度平均值分別為A22～A24、A32～A34、A42～A44與A52～A54，故暗部加權(quán)平均值為(W22·A22+W23·A23+W24·A24+…+W54·A54)/12。然后，計(jì)算暗部加權(quán)平均值與亮部加權(quán)平均值的差異值，以根據(jù)此差異值來(lái)調(diào)整第二調(diào)整強(qiáng)度。透過(guò)此中心亮度加權(quán)處理，前景亮而背景暗的非高反差場(chǎng)景的影像，暗部加權(quán)平均值減去亮部加權(quán)平均值會(huì)是正值，故需要將第二調(diào)整強(qiáng)度大幅地往下調(diào)，以避免將非高反差場(chǎng)景的影像進(jìn)行強(qiáng)度較強(qiáng)的調(diào)整。

請(qǐng)繼續(xù)回到圖1，接著，在步驟S13中，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法依據(jù)第三調(diào)整強(qiáng)度分配影像各像素進(jìn)行寬動(dòng)態(tài)范圍增益、曝光增益或珈瑪增益調(diào)整，以產(chǎn)生與輸出調(diào)整后的影像。更詳細(xì)地說(shuō)，第三調(diào)整強(qiáng)度可以決 定亮度值小于某一門(mén)檻值的像素需要進(jìn)行調(diào)整，以及根據(jù)依據(jù)選擇的場(chǎng)景模式、硬件規(guī)格與第三調(diào)整強(qiáng)度的至少其中之一，位于第一亮度范圍的像素會(huì)進(jìn)行寬動(dòng)態(tài)范圍增益調(diào)整，位于第二亮度范圍的像素進(jìn)行曝光增益調(diào)整，而位于第三亮度范圍的像素進(jìn)行珈瑪增益調(diào)整。

請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D5與圖1，圖5是本發(fā)明實(shí)施例的分配影像各像素進(jìn)行寬動(dòng)態(tài)范圍增益、曝光增益或珈瑪增益調(diào)整的示意圖。若完全地使用寬動(dòng)態(tài)范圍增益來(lái)調(diào)整全部需要進(jìn)行調(diào)整像素，則影像可能會(huì)有顏色失真與邊際效應(yīng)(邊際不連續(xù)的現(xiàn)象)的問(wèn)題，故于步驟S13中，僅有亮度值位于兩門(mén)檻值TH1、TH2之間的像素會(huì)進(jìn)行寬動(dòng)態(tài)范圍增益調(diào)整，亮度值位于兩門(mén)檻值TH2、TH3之間的像素會(huì)進(jìn)行曝光增益調(diào)整，而亮度值位于兩門(mén)檻值TH3、TH4之間的像素會(huì)進(jìn)行珈瑪增益調(diào)整。

在此請(qǐng)注意，門(mén)檻值TH1是由第三調(diào)整強(qiáng)度所決定，而門(mén)檻值TH2～TH4則可以由選擇的場(chǎng)景模式、硬件規(guī)格與第三調(diào)整強(qiáng)度的至少其中之一決定。舉例來(lái)說(shuō)，第三調(diào)整強(qiáng)度可以是一個(gè)百分比，例如90％，門(mén)檻值TH1～TH4分別是最大亮度的90％、30％、20％與10％。另外，上述寬動(dòng)態(tài)范圍增益調(diào)整亦即現(xiàn)有技術(shù)中的寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法針對(duì)像素的調(diào)整方式，上述曝光增益調(diào)整則是現(xiàn)有技術(shù)對(duì)像素的曝光時(shí)間進(jìn)行調(diào)整的作法，且上述伽瑪增益調(diào)整是現(xiàn)有技術(shù)透過(guò)伽瑪映像曲線對(duì)像素進(jìn)行調(diào)整的作法，故不贅述其細(xì)節(jié)。

總而言之，本發(fā)明實(shí)施例提供一種寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法可以增加影像整體的細(xì)節(jié)，特別是同時(shí)能夠讓影像中暗部區(qū)域與亮部區(qū)域的細(xì)節(jié)都能夠明顯顯現(xiàn)。除此之外，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法還解決了影像經(jīng)過(guò)調(diào)整后可能有顏色失真或邊際效應(yīng)的問(wèn)題。另外，所述寬動(dòng)態(tài)范圍影像方法的計(jì)算復(fù)雜度不大，因此其運(yùn)行時(shí)間快，且實(shí)現(xiàn)的硬件復(fù)雜度低，故特別可以實(shí)現(xiàn)于具有影像擷取功能的電子裝置內(nèi)，且無(wú)需變更感光元件的設(shè)計(jì)。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施例，惟本發(fā)明的特征并不局限于此，任何熟悉該項(xiàng)技藝者在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案的專(zhuān)利范圍。