CN105578068B - 一种高动态范围图像的生成方法、装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种高动态范围图像的生成方法、装置及移动终端。该方法包括：计算当前缓存图像的亮度加权平均值，其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重；根据由亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像；提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像。本发明实施例通过采用上述技术方案，可有效提高HDR图像的动态范围，且该方法不需要拍摄多张照片来合成HDR图像，可提升处理速度，实现快速拍照。

Description

一种高动态范围图像的生成方法、装置及移动终端

技术领域

本发明实施例涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种高动态范围图像的生成方法、装置及移动终端。

背景技术

高动态范围(High Dynamic Range，HDR)图像与普通图像相比，可提供更多的动态范围和图像细节，能够更好的反映人真实环境中的视觉效果。

目前，许多数码相机以及配置有摄像头的手机等移动终端都支持HDR拍照模式，该模式尤其适用于在逆光的拍摄环境中拍照。在当前环境为逆光状态时，普通拍照模式由于动态范围不足，所拍摄的照片往往会出现亮处过曝或暗处欠曝的问题，采用HDR拍照模式可有效改善该问题。

现有的HDR拍照模式中，通常需要拍摄多张同一场景的不同曝光程度的照片，将这些照片进行合成，生成HDR图像。例如，拍摄三张亮度分别为较亮、中等亮度和较暗的照片，在通过软件合成时，将中等亮度照片中相对曝光不足的部分图像用较亮照片中对应的部分图像代替，而相对曝光过度的部分图像用较暗照片中对应的部分图像代替，最终合成HDR图像，该方案需要拍摄多张不同亮度照片，速度较慢，无法满足用户需求。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种高动态范围图像的生成方法、装置及移动终端，以解决现有的高动态范围图像生成方案处理速度慢的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种高动态范围图像的生成方法，包括：

计算当前缓存图像的亮度加权平均值，其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重；

根据由所述亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像；

提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像。

第二方面，本发明实施例提供了一种高动态范围图像的生成装置，包括：

亮度加权平均值计算模块，用于计算当前缓存图像的亮度加权平均值，其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重；

图像捕捉控制模块，用于根据由所述亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像；

HDR图像生成模块，用于提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像。

第三方面，本发明实施例还提供了一种集成了前述高动态范围图像的生成装置的移动终端。

本发明实施例中提供的高动态范围图像的生成方案，计算当前缓存图像的亮度加权平均值，并提升了亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重，相比与现有方案中计算亮度平均值来说，所计算出来的图像整体亮度值更高，依此确定的曝光参数可保证在控制摄像头捕捉图像时，亮区不会出现曝光过度的情况。将以上述曝光参数捕捉的图像作为待处理图像，提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像，可有效提高HDR图像的动态范围，且该方案不需要拍摄多张照片来合成HDR图像，可提升处理速度，实现快速拍照。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种高动态范围图像的生成方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种高动态范围图像的生成方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种优选的高动态范围图像的生成方法的流程示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种高动态范围图像的生成装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种高动态范围图像的生成方法的流程示意图，该方法可以由高动态范围图像的生成装置执行，其中该装置可由软件和/或硬件实现，一般可集成在移动终端中。如图1所示，该方法包括：

步骤101、计算当前缓存图像的亮度加权平均值。

其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重。

示例性的，本实施例中的移动终端具体可为手机、平板电脑以及数码照相机等终端，优选为智能手机。

示例性的，当前缓存图像可依据亮度分布情况被划分为多个区域，每个区域可包括一个或者多个像素。示例性的，一个区域的亮度值具体可为该区域中包含的所有像素的平均值。所述第一亮度阈值可由***默认设置，也可由用户根据个人***均值的预设比例值，如120％。

示例性的，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重以及其他区域的权重也可由***默认设置，或由用户根据个人习惯进行设置。

示例性的，可采用全局测光方式来获取当前缓存图像的测光数据，测光数据中可包含每个像素的亮度值。

步骤102、根据由亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像。

示例性的，所述曝光参数可包括曝光时间。现有方案中通常以图像的亮度平均值来衡量图像整体亮度，并根据亮度平均值来确定曝光时间。本实施例中，采用步骤101中所计算的亮度加权平均值来衡量图像整体亮度，在计算过程中，提升了亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重，所以该亮度加权平均值高于现有方案中的亮度平均值，依此确定的曝光时间更短，可保证在根据该曝光时间控制摄像头捕捉图像时，亮区不会出现曝光过度的情况。

步骤103、提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像。

示例性的，由于缩短了曝光时间，待处理图像的整体亮度会降低，为了保证暗处的细节不丢失，本步骤对待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域(暗处区域)做亮度提升处理，以表现暗处的更多细节。所述第二亮度阈值可由***默认设置，也可由用户根据个人习惯进行设置。第二亮度阈值可以是一个固定的亮度值，也可以是一个动态调整的亮度值。

示例性的，可计算能够将暗处区域调整至合适亮度的伽马(Gamma)参数(如Gamma曲线)，并根据Gamma参数对待处理图像进行调整，最后生成动态范围更广、图像细节更多的HDR图像。

本发明实施例一提供的高动态范围图像的生成方法，计算当前缓存图像的亮度加权平均值，并提升了亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重，相比与现有方案中计算亮度平均值来说，所计算出来的图像整体亮度值更高，依此确定的曝光参数可保证在控制摄像头捕捉图像时，亮区不会出现曝光过度的情况。将以上述曝光参数捕捉的图像作为待处理图像，提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像，可有效提高HDR图像的动态范围，且该方法不需要拍摄多张照片来合成HDR图像，可提升处理速度，实现快速拍照。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种高动态范围图像的生成方法的流程示意图，本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，将步骤“提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像”优化为：根据待处理图像的亮度统计数据计算伽马参数；根据伽马参数对待处理图像进行调整，以提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，得到样本图像；根据样本图像生成HDR图像。

相应的，本实施例的方法包括如下步骤：

步骤201、计算当前缓存图像的亮度加权平均值。

其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重。

步骤202、根据由亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像。

步骤203、根据待处理图像的亮度统计数据计算伽马参数。

示例性的，待处理图像的亮度统计数据可包括：待处理图像的子区域亮度平均值和待处理图像的亮度直方图。例如，可将待处理图像平均分成N个子区域，子区域i(1≤i≤N)的亮度平均值为子区域i中包含的所有像素的亮度的平均值。亮度直方图，又称色阶，是以亮度值为横坐标、以像素数量为纵坐标的图像，亮度直方图用图形表示了图像的每个亮度级别的像素的数量，展现了像素在图像中的分布情况。

示例性的，Gamma参数可包括Gamma曲线或Gamma值。Gamma曲线是一种特殊的色调曲线，当Gamma值等于1的时候，曲线为与坐标轴成45°的直线，这个时候表示输入和输出密度相同。高于1的Gamma值将会造成输出暗化，低于1的Gamma值将会造成输出亮化。在现有方案中，Gamma参数通常为预先设置好的固定值，或根据不同的拍照模式直接选取相应的Gamma参数；而在本实施例中，根据待处理图像的亮度统计数据重新计算Gamma参数，以便于后续对待处理图像进行调整。

步骤204、根据伽马参数对待处理图像进行调整，以提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，得到样本图像。

示例性的，根据步骤203中计算出来的Gamma参数对待处理图像进行调整后，可提升待处理图像中暗处区域的亮度。

步骤205、根据样本图像生成HDR图像。

本发明实施例二提供的高动态范围图像的生成方法，根据待处理图像的亮度统计数据计算Gamma参数，并根据Gamma参数对待处理图像进行调整，以提升待处理图像中暗处区域的亮度，最终生成HDR图像，能够进一步提升HDR图像的图像质量，展现更多的图像细节，满足用户需求。此外，基于亮度统计数据来对待处理图像进行调整，对处理器的消耗很少，从而可降低处理器的使用率，进一步优化用户体验。

在上述实施例的基础上，步骤“根据样本图像生成HDR图像”可进一步优化为：对样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。这样做的好处在于，根据Gamma参数对待处理图像进行调整时，可能会引入噪声，为了进一步提升照片质量，可对样本图像先进行降噪处理，再生成HDR图像。

进一步的，可利用小波降噪算法和/或多帧降噪算法对样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。所述利用多帧降噪算法对样本图像进行降噪处理，具体可包括：获取当前样本图像之前或之后的多张其他样本图像，对当前样本图像和所述多张其他样本图像进行合成降噪处理。

优选的，可对多张样本图像分别利用小波降噪算法进行降噪处理后，再利用多帧降噪算法进行降噪处理，最终生成HDR图像，可进一步提升降噪效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种优选的高动态范围图像的生成方法的流程示意图，该方法尤其适用于0秒延迟(Zero Second Delay，ZSD；又称Zero Second Later，ZSL)拍照模式。如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤301、计算当前缓存图像的亮度加权平均值。

其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重。

示例性的，ZSD拍照模式可理解为所拍即所得，用户按下拍照键那一刻拍到的照片就是用户在预览界面中所看到的照片，它是相对于普通模式拍照来讲的。在普通模式下拍照，按下拍照键后需要进行一系列地处理和校正，如对焦、调整曝光、调整白平衡等操作，然后再进行编码生成照片。例如，在预览30每秒传输帧(Frames Per Second，fps)的情况下，用户按下拍照键时是在第1帧，而实际上拍下的照片可能是第8帧的图像。而在ZSD模式下，会缓存若干帧图像，在用户按下拍照键那一刻，直接提取缓存帧进行编码并生成照片。例如，在预览30fps的情况下，用户按下拍照键时是在第1帧，则实际上拍得的照片也是第1帧的图像。

示例性的，本步骤可由自动曝光参数控制(Automatic Exposure Control，AEC)算法来完成，具体可采用全局测光方式获取测光数据，并根据测光数据计算得出所述亮度加权平均值。

步骤302、根据由亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像。

步骤303、根据待处理图像的亮度统计数据计算伽马参数。

示例性的，可由Gamma调整算法根据待处理图像的子区域亮度平均值和亮度直方图来计算用于提升待处理图像中暗处区域亮度的Gamma参数。

步骤304、根据伽马参数对待处理图像进行调整，以提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，得到样本图像。

步骤305、控制预览界面实时显示样本图像。

示例性的，可将计算得到的Gamma参数写入图像信号处理器(Image SignalProcessor，ISP)，并由ISP控制预览界面实时显示样本图像，使用户能够在预览界面看到具有HDR效果的图像，方便用户捕捉自己喜欢的画面。

步骤306、判断是否接收到拍照指令，若是，则执行步骤307；否则，继续执行步骤306。

示例性的，当用户按下拍照键(或快门键)时，可接收到拍照指令。

步骤307、获取预览界面显示的当前样本图像。

步骤308、对当前样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

进一步的，可利用小波降噪算法和/或多帧降噪算法对样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

本发明实施例三提供的高动态范围图像的生成方法，能够在预览界面实时显示具备HDR效果的样本图像，可适用于ZSD拍照模式，当用户在预览界面看到自己满意的样本图像时，按下拍照键，移动终端就会获取当前样本图像，并对当前样本图像进行降噪处理，生成HDR图像。该方法与ZSD拍照模式相结合，让用户轻松实现通过观察预览界面来拍摄HDR照片，可进一步提升用户拍摄体验。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种高动态范围图像的生成装置的结构框图，该装置可由软件和/或硬件实现，一般集成在移动设备中，可通过执行高动态范围图像的生成方法来实现拍摄HDR照片。如图4所示，该装置包括：亮度加权平均值计算模块401、图像捕捉控制模块402和HDR图像生成模块403。

其中，亮度加权平均值计算模块401，用于计算当前缓存图像的亮度加权平均值，其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重；图像捕捉控制模块402，用于根据由所述亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像；HDR图像生成模块403，用于提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像。

本发明实施例四提供的高动态范围图像的生成装置，由亮度加权平均值计算模块401计算当前缓存图像的亮度加权平均值，并提升了亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重，相比与现有方案中计算亮度平均值来说，所计算出来的图像整体亮度值更高，图像捕捉控制模块402依此确定的曝光参数可保证在控制摄像头捕捉图像时，亮区不会出现曝光过度的情况，将以上述曝光参数捕捉的图像作为待处理图像，由HDR图像生成模块403提升待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像，可有效提高HDR图像的动态范围，且该方法不需要拍摄多张照片来合成HDR图像，可提升处理速度，实现快速拍照。

在上述实施例的基础上，所述HDR图像生成模块包括伽马参数计算单元、待处理图像调整单元和HDR图像生成单元。其中，伽马参数计算单元，用于根据所述待处理图像的亮度统计数据计算伽马参数；待处理图像调整单元，用于根据所述伽马参数对所述待处理图像进行调整，以提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，得到样本图像；HDR图像生成单元，用于根据所述样本图像生成HDR图像。

在上述实施例的基础上，所述HDR图像生成单元具体用于：对所述样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

在上述实施例的基础上，所述HDR图像生成单元具体用于：利用小波降噪算法和/或多帧降噪算法对所述样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

在上述实施例的基础上，所述HDR图像生成单元包括预览界面控制子单元、当前样本图像获取子单元和HDR图像生成子单元。其中，预览界面控制子单元，用于控制预览界面实时显示样本图像；当前样本图像获取子单元，用于在接收到拍照指令时，获取所述预览界面显示的当前样本图像；HDR图像生成子单元，用于根据所述当前样本图像生成HDR图像。

在上述实施例的基础上，所述待处理图像的亮度统计数据包括：所述待处理图像的子区域亮度平均值和所述待处理图像的亮度直方图。

实施例五

本发明实施例五提供了一种移动终端，该移动终端集成了本发明实施例中的高动态范围图像的生成装置，可通过执行高动态范围图像的生成方法来实现拍摄HDR照片。

示例性的，本实施例中的移动终端具体可为手机、平板电脑以及数码照相机等终端，优选为智能手机。

当用户使用本实施例中的移动终端拍摄HDR照片时，所拍摄的HDR照片具备较高的动态范围，且拍照速度快，可提升用户拍摄体验。

上述实施例中提供的高动态范围图像的生成装置及移动终端可执行本发明任意实施例所提供的高动态范围图像的生成方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的高动态范围图像的生成方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种高动态范围HDR图像的生成方法，其特征在于，包括：

计算当前缓存图像的亮度加权平均值，其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重；其中，所述当前缓存图像依据亮度分布情况被划分为多个区域，每个区域包括一个或者多个像素；

根据由所述亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像；

提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像，包括：

根据所述待处理图像的亮度统计数据计算伽马参数；

根据所述伽马参数对所述待处理图像进行调整，以提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，得到样本图像；

根据所述样本图像生成HDR图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述样本图像生成HDR图像，包括：

对所述样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像，包括：

利用小波降噪算法和/或多帧降噪算法对所述样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述样本图像生成HDR图像，包括：

控制预览界面实时显示样本图像；

当接收到拍照指令时，获取所述预览界面显示的当前样本图像；

根据所述当前样本图像生成HDR图像。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待处理图像的亮度统计数据包括：所述待处理图像的子区域亮度平均值和所述待处理图像的亮度直方图。

7.一种高动态范围HDR图像的生成装置，其特征在于，包括：

亮度加权平均值计算模块，用于计算当前缓存图像的亮度加权平均值，其中，亮度值高于第一亮度阈值的区域的权重高于其他区域的权重；其中，所述当前缓存图像依据亮度分布情况被划分为多个区域，每个区域包括一个或者多个像素；

图像捕捉控制模块，用于根据由所述亮度加权平均值确定的曝光参数来控制摄像头捕捉图像，作为待处理图像；

HDR图像生成模块，用于提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，并生成HDR图像。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述HDR图像生成模块包括：

伽马参数计算单元，用于根据所述待处理图像的亮度统计数据计算伽马参数；

待处理图像调整单元，用于根据所述伽马参数对所述待处理图像进行调整，以提升所述待处理图像中亮度值低于第二亮度阈值的区域的亮度，得到样本图像；

HDR图像生成单元，用于根据所述样本图像生成HDR图像。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述HDR图像生成单元具体用于：

对所述样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述HDR图像生成单元具体用于：

利用小波降噪算法和/或多帧降噪算法对所述样本图像进行降噪处理，并生成HDR图像。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述HDR图像生成单元包括：

预览界面控制子单元，用于控制预览界面实时显示样本图像；

当前样本图像获取子单元，用于在接收到拍照指令时，获取所述预览界面显示的当前样本图像；

HDR图像生成子单元，用于根据所述当前样本图像生成HDR图像。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述待处理图像的亮度统计数据包括：所述待处理图像的子区域亮度平均值和所述待处理图像的亮度直方图。

13.一种移动终端，其特征在于，该移动终端集成了如权利要求7-12任意一项所述的高动态范围HDR图像的生成装置。