局部增強(qiáng)裝置、多重曝光影像系統(tǒng)以及局部增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種影像處理技術(shù)，特別涉及一種增強(qiáng)影像的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在數(shù)字?jǐn)z影中，已經(jīng)發(fā)展了許多方法用來架構(gòu)高動態(tài)區(qū)間的影像，其中一種方法 結(jié)合相同場景的多重曝光，并保留亮區(qū)W及暗區(qū)的細(xì)節(jié)。
[0003] 各種影像增強(qiáng)方法用W增進(jìn)影像質(zhì)量，W增強(qiáng)對比而言，其為用W增強(qiáng)影像的對 比的流程。與增強(qiáng)全局的對比相比，局布對比增強(qiáng)可帶出影像中更多的細(xì)節(jié)。至于局部對比 增強(qiáng)，影像首先切割為數(shù)個小區(qū)塊，然后將稱為直方圖等化法化istogram equalization) 的流程執(zhí)行于每一個小區(qū)塊，W便利用小區(qū)塊的對比增強(qiáng)函數(shù)而轉(zhuǎn)換小區(qū)塊的像素的像素 值。
[0004] 局部對比增強(qiáng)的直方圖等化法的流程可改變每一小區(qū)塊的亮度。舉例來說，若一 小區(qū)塊包含較多的暗區(qū)，該小區(qū)塊的亮度會在直方圖等化法處理后而增加。另一方面，若一 小區(qū)塊包含較多的亮區(qū)，則該小區(qū)塊的亮度會在直方圖等化法處理后而降低。在動態(tài)范圍 接近影像傳感器可重現(xiàn)的動態(tài)范圍的一畫面中，然而，由于調(diào)整W區(qū)塊為單位的亮度，故利 用局部直方圖等化法的局部對比增強(qiáng)可降低全局對比。也就是，若一小區(qū)塊包含較多的暗 像素，在直方圖等化法處理之后，該小區(qū)塊的亮度會被增加W顯現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)，但是增加原 本較暗的小區(qū)塊的亮度會降低全局對比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出局部增強(qiáng)裝置的實施例，其中區(qū)塊用W將影像劃分為多個區(qū)塊，第一 增強(qiáng)單元，用W對上述區(qū)塊的每一者執(zhí)行亮度維持增強(qiáng)，而產(chǎn)生亮度維持區(qū)塊。第二增強(qiáng)單 元，用W對上述區(qū)塊的每一者執(zhí)行亮度調(diào)整增強(qiáng)，而產(chǎn)生亮度調(diào)整區(qū)塊。畫面動態(tài)范圍估計 器，用W根據(jù)上述影像的多個特征，產(chǎn)生上述影像的動態(tài)范圍?；旌掀?，用W混合上述亮度 維持區(qū)塊W及上述亮度調(diào)整區(qū)塊，而產(chǎn)生基于上述動態(tài)范圍的增強(qiáng)影像。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明一實施例，一種多重曝光影像系統(tǒng)，包括長曝光影像傳感器、短曝光影 像傳感器、曝光比例計算器W及局部增強(qiáng)裝置。上述長曝光影像傳感器用W基于來自畫面 的長曝光，揃取長曝光影像。上述短曝光影像傳感器用W基于來自上述畫面的短曝光，揃取 短曝光影像。上述曝光比例計算器用W獲得上述長曝光對上述短曝光的曝光比例。上述局 部增強(qiáng)裝置用W將合成影像劃分為多個區(qū)塊且對上述區(qū)塊的每一者執(zhí)行亮度維持增強(qiáng)W 及亮度調(diào)整增強(qiáng)，而產(chǎn)生亮度維持區(qū)塊W及亮度調(diào)整區(qū)塊，并且混合上述亮度維持區(qū)塊W 及上述亮度調(diào)整區(qū)塊而產(chǎn)生基于上述曝光比例的增強(qiáng)影像。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明一實施例，一種局部增強(qiáng)方法包括；基于相同的畫面的長曝光W及短 曝光，分別揃取長曝光影像W及短曝光影像；結(jié)合上述長曝光影像W及上述短曝光影像而 得到合成影像；產(chǎn)生基于上述長曝光對上述短曝光的曝光比例的動態(tài)范圍；對上述合成影 像執(zhí)行亮度調(diào)整對比增強(qiáng)而產(chǎn)生第一對比增強(qiáng)影像；對上述合成影像執(zhí)行亮度維持對比增 強(qiáng)而產(chǎn)生第二對比增強(qiáng)影像；W及基于上述動態(tài)范圍，混合上述第一對比增強(qiáng)影像W及上 述第二對比增強(qiáng)影像。
[0008] 詳細(xì)的發(fā)明的說明內(nèi)容將如下所述，并請搭配附圖一并閱讀。
【附圖說明】
[0009] 可藉由搭配附圖W閱讀W下的敘述W及范例，而更清楚了解本發(fā)明。
[0010] 圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的局部增強(qiáng)裝置的方塊圖；
[0011] 圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的利用長曝光影像傳感器W及短曝光影像傳 感器揃取相同畫面的多重曝光影像系統(tǒng)的示意圖；
[001引 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的動態(tài)范圍DRW及曝光比率E_ratio;
[0013] 圖4顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的亮度維持對比增強(qiáng)的示意圖；W及
[0014] 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的對比增強(qiáng)方法的流程圖。
[0015] 【符號說明】
[001引 14區(qū)塊分割器
[0017] 16畫面動態(tài)范圍估計器
[0018] 18亮度維持增強(qiáng)單元
[0019] 19亮度調(diào)整增強(qiáng)單元
[0020] 20混合器
[0021] 100多重曝光影像系統(tǒng)
[0022] 110 鏡片
[0023] 122長曝光影像傳感器
[0024] 124短曝光影像傳感器 [00巧]132第一像素處理單元
[0026] 134第二項素處理單元
[0027] 152第一自動曝光控制器 [002引 154第二自動曝光控制器
[0029] 160曝光比例計算器
[0030] 170影像組成單元
[0031] 180局部增強(qiáng)裝置
[0032] IMG影像
[0033] DR動態(tài)范圍
[0034] BA亮度調(diào)整區(qū)塊 [00對BP亮度維持區(qū)塊 [003引E_ratio曝光比例
[0037] 400 對比增強(qiáng)方法
[0038] S402~S412 步驟流程
【具體實施方式】
[0039] W下敘述為最容易理解的實施本發(fā)明的方式。本說明書用W說明本發(fā)明的基本原 理為目的，并未加入任何限制條件。本發(fā)明的專利范圍應(yīng)參考附件的權(quán)利要求書范圍而決 定為佳。
[0040] 本發(fā)明提供用W調(diào)整多重曝光影像系統(tǒng)中畫面的對比的對比增強(qiáng)模塊，使得畫面 能夠適應(yīng)影像顯示器W及人類肉眼。對比增強(qiáng)模塊將根據(jù)圖1W及圖2所示，敘述如下。
[0041] 為了避免局部直方圖等化法降低全局對比，本發(fā)明的多個實施例提供一種局部對 比增強(qiáng)裝置，用W根據(jù)畫面的特征，而適應(yīng)性調(diào)整每一區(qū)塊的亮度。舉例而言，在動態(tài)范圍 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最大動態(tài)范圍（也就是影像傳感器所能重現(xiàn)的動態(tài)范圍）的一畫面中，由于亮度 調(diào)整W區(qū)塊為單位，利用局部直方圖等化法的對比增強(qiáng)會降低全局對比；而在動態(tài)范圍接 近最大動態(tài)范圍（也就是影像傳感器所能重現(xiàn)的動態(tài)范圍）的另一畫面中，調(diào)整每一區(qū)塊 的局部直方圖等化法可帶出影像的更多細(xì)節(jié)。所W，在動態(tài)范圍低于影像傳感器所能重現(xiàn) 的動態(tài)范圍的一畫面中，執(zhí)行亮度維持對比增強(qiáng)，而在動態(tài)范圍接近影像傳感器所能重現(xiàn) 的動態(tài)范圍的另一畫面中，執(zhí)行對每一區(qū)塊亮度調(diào)整的原來對比增強(qiáng)。
[0042] 圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的局部增強(qiáng)裝置的方塊圖。局部增強(qiáng)裝置接收 影像IMG,影像IMG經(jīng)由區(qū)塊分割器14切割為多個區(qū)塊，每一個區(qū)塊皆經(jīng)由亮度維持增強(qiáng) 單元18W及亮度調(diào)整增強(qiáng)單元19處理。亮度保存增強(qiáng)單元18執(zhí)行直方圖等化法，并維持 區(qū)塊的亮度而輸出亮度維持區(qū)塊BP。亮度調(diào)整增強(qiáng)單元19執(zhí)行直方圖等化法、調(diào)整區(qū)塊 的亮度而顯現(xiàn)更多細(xì)節(jié)W及輸出亮度調(diào)整區(qū)塊BA。畫面動態(tài)范圍估計器16根據(jù)影像IMG 的特征，而產(chǎn)生影像IMG的動態(tài)范圍DR?；旌掀?0將亮度調(diào)整區(qū)塊BAW及亮度維持區(qū)塊 BP混合，依據(jù)動態(tài)范圍DR而產(chǎn)生增強(qiáng)影像。在一畫面中，其動態(tài)范圍遠(yuǎn)低于最大動態(tài)范圍 (也就是，影像傳感器所能重現(xiàn)的動態(tài)范圍）時，混合器20偏好亮度維持的對比增強(qiáng)，而在 另一畫面中，其動態(tài)范圍接近影像傳感器所能重現(xiàn)的動態(tài)范圍時，混合器20偏好調(diào)整每一 區(qū)塊的亮度的原始對比增強(qiáng)。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，混合器20可根據(jù)動態(tài)范圍DR的權(quán) 重而混合亮度維持區(qū)塊BPW及亮度調(diào)整區(qū)塊BA。
[0043] 圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的利用長曝光影像傳感器W及短曝光影像傳 感器揃取相同畫面的多重曝光影像系統(tǒng)的示意圖。多重曝光影像系統(tǒng)100包括長曝光影像 傳感器122W及短曝光影像傳感器124,用W揃取相同畫面。如圖2所示，長曝光影像傳感 器122W及短曝光影像傳感器124分別經(jīng)由相同的鏡片110 (根據(jù)其它實施例，或可為不同 的鏡片），利用不同的曝光設(shè)定（包括曝光時間、放大器的增益等等）來揃取相同畫面的影 像，而產(chǎn)生長曝光影像W及短曝光影像。長曝光影像傳感器122W及短曝光影像傳感器124 可為獨立像素陣列，或是位于單一像素陣列的相異部分上。第一像素處理單元132W及第 二像素處理單元134分別針對長曝光影像傳感器122所產(chǎn)生的長曝光影像W及短曝光影像 傳感器124所產(chǎn)生的短曝光影像，執(zhí)行初步影像信號處理作業(yè)。第一自動曝光控制器152 W及第二自動曝光控制器154分別調(diào)整長曝光影像傳感器122W及短曝光影像傳感器124 的曝光設(shè)定，曝光比例計算器160可計算長曝光影像傳感器122W及短曝光影像傳感器124 的長曝光W及短曝光間的曝光比例E_ratio,使得影像組成單元170可結(jié)合分別由長曝光 影像傳感器122W及短曝光影像傳感器124所揃取的二影像，而成為基于曝光比例6_阿。〇 的合成影像。
[0044] 然后，局部增強(qiáng)裝置180接收合成影像IMG。合成影像IMG由區(qū)塊分割器14劃分 為多個區(qū)塊，每一區(qū)塊由亮度維持增強(qiáng)單元18W及亮度調(diào)整增強(qiáng)單元19所處理。亮度維持 增強(qiáng)單元18執(zhí)行直方圖等化法，并維持區(qū)塊的亮度而輸出亮度維持區(qū)塊BP;而亮度調(diào)整增 強(qiáng)單元19執(zhí)行直方圖等化法，調(diào)整區(qū)塊的亮度而展現(xiàn)更多細(xì)節(jié)，并輸出亮度調(diào)整區(qū)塊BA。 畫面動態(tài)范圍估計器16根據(jù)曝光比例E_ratio,而產(chǎn)生影像IMG的動態(tài)范圍DR?；旌掀?0 混合亮度調(diào)整區(qū)塊BAW及亮度維持區(qū)塊BP，并根據(jù)動態(tài)區(qū)間DR而產(chǎn)生增強(qiáng)影像。在一畫 面中，其動態(tài)范圍遠(yuǎn)小于最大動態(tài)范圍（也就是，影像傳感器能重現(xiàn)的動態(tài)范圍）時，混合 器20偏好亮度維持的對比增強(qiáng)，而在另一畫面中，其動態(tài)范圍接近影像傳感器能重現(xiàn)的動 態(tài)范圍時，混合器20偏好調(diào)整每一區(qū)塊的亮度的原始對比增強(qiáng)。在一實施例中，混合器20 可利用基于動態(tài)范圍DR對于混合亮度維持區(qū)塊BPW及亮度調(diào)整區(qū)塊BA的權(quán)重。
[0045] 曝光比例E_ratio可根據(jù)長曝光傳感器W及短曝光傳感器的曝光時間W及放大 器的增益而計算得到，動態(tài)范圍DR本質(zhì)上正比于曝光比例E_ratio