CN1685710A - 摄像装置、摄像装置图像输出方法以及计算机程序 - Google Patents

摄像装置、摄像装置图像输出方法以及计算机程序 Download PDF

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Abstract

提供了一种能够根据拍摄对象在动态范围动态分配输出图像的摄像装置。该摄像装置包括：摄像部件(131)，用于摄取拍摄对象的图像；信号处理部分(133)，用于组合由摄像部件摄取的具有相对长的曝光时间的长时曝光图像和由摄像部件摄取的具有相对短的曝光时间的短时曝光图像，从而产生具有至少比长时曝光图像或短时曝光图像的动态范围更宽的动态范围的组合图像；以及控制部分(137)，用于压缩该组合图像，并动态地修改要作为视频信号输出的输出图像的动态范围中高亮度动态范围与中等亮度和低亮度动态范围的分布比例。

Description

摄像装置、摄像装置图像输出方法以及计算机程序
技术领域
本发明涉及图像拾取设备，且更加特别地涉及具有可扩展动态范围的图像拾取设备。
背景技术
具有诸如CCD(电荷耦合装置)的图像拾取装置的图像拾取设备如摄像机、数字摄像机或静物摄像机正得到广泛且普遍的使用。
诸如CCD的图像拾取装置与卤化银相机相比动态范围较窄。为此，在利用这种图像拾取装置逆着背光摄取图像时，在所再现的图像中出现导致明亮部分损失灰度等级的高亮度细节损失和导致暗黑部分损失灰度等级的阴影细节损失。
在传统类型的图像拾取设备中，通过自动曝光功能调整曝光量，使其对于拍摄对象(subject)是正确的，但仍留下了多种情况，其中尽管拍摄对象的主要部分正确曝光，但在背景等中出现高亮度细节损失等。
另外，在传统类型的图像拾取设备中，已经按照给低亮度信号电平/中等亮度信号电平(中-低亮度信号电平)处的图像再现能力加权，而损失高亮度部分细节的方式，进行了逆光补偿。然而，还会导致损失期望可见的背景中的高亮度细节的情况。
为此，为了应对包括上述明亮部分和暗黑部分的宽动态范围的图像，已经提供了一种图像拾取设备(宽动态范围相机)，其能够通过合成通过高速快门等将主体摄取为相对较亮部分的图像和通过低速快门等将主体摄取为相对暗黑部分的图像，而获取宽动态范围的图像。
然而，在上述能够获取宽动态范围图像的图像拾取设备如宽动态范围相机中，可作为视频信号再现的输出图像的动态范围分配给亮度信号电平对应于高亮度的高亮度部分和分配给亮度信号电平对应于低/中亮度的中-低亮度部分的比例与拍摄对象类型无关而不变地固定。
因此，例如，若高亮度部分的图像信号在输出图像中不存在，则输出图像的动态范围中分配给高亮度部分的图像信号不存在，而仅将剩余的中-低亮度部分分配给该动态范围。这阻碍了动态范围的有效使用，并提供了通常较暗的图像。
本发明从上述问题的角度出发而构想，且本发明的目的在于提供一种新颖且改进的图像拾取设备，其能够根据拍摄对象的类型进行输出图像动态范围的动态分配。
发明内容
为解决上述问题，根据本发明的第一方面，一种图像拾取设备可以包括：图像拾取装置，用于拾取拍摄对象的图像；信号处理部分，用于通过合成由图像拾取装置以相对长的曝光时间拾取的长时曝光图像和由图像拾取装置以相对短的曝光时间拾取的短时曝光图像，产生具有至少比长时曝光图像或短时曝光图像的动态范围相对更宽的动态范围的复合图像；以及控制部分，用于压缩复合图像，并动态地改变要作为视频信号输出的输出图像的动态范围中高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例。
根据本发明，基于由图像拾取装置拾取的图像信号合成长时曝光图像和短时曝光图像，由此产生扩展动态范围的复合图像。另外，复合图像的动态范围分配给输出图像中高亮度动态范围或中-低亮度动态范围的比例动态地改变，从而压缩并分配复合图像的高亮度动态范围和中-低亮度动态范围。在此构造中，例如，即使拾取的图像为其中占据(occupy)其高亮度区域的信号量整体较小的暗图像，该比例也动态改变为适当的分配比例，由此可以以正确的灰度等级稳定输出清晰的图像。分配比例表示其中动态范围分配给高亮度动态范围或中-低亮度动态范围的比例。
控制部分至少根据占据复合图像的一亮度区域动态变化高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。在此构造中，分配比例可以根据占据复合图像的亮度程度的变化而变化。因此，例如，即使该亮度区域中高亮度区域减小并出现暗图像，可以通过相对于高亮度动态范围的分配比例增加中-低亮度动态范围的分配比例来获得正确的灰度等级。
控制部分在每次产生复合图像时校正高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。在此构造中，每次产生复合图像时，确定动态范围的分配比例是否合适，若不合适，则校正分配比例。因此，可以稳定地输出以适当的灰度等级再现的图像。
亮度区域至少为高亮度区域或中-低亮度区域。在此构造中，可以通过注意高亮度区域、中-低亮度区域、或高亮度区域·中-低亮度区域，来实现动态范围的分配。另外，亮度区域不限于上述，还可以由例如高亮度区域、中等亮度区域、以及低亮度区域构成。
控制部分至少根据占据复合图像的高亮度区域的平均亮度信号电平而动态改变高亮度动态范围与低亮度动态范围的分配比例。在此构造中，分配比例根据复合图像明亮部分(高亮度区域)的变化而动态改变。因此，可以对包括在多个拍摄对象中的中-低亮度区域加权，增大中-低亮度动态范围。
控制部分可以适配为至少根据占据复合图像的中-低亮度区域的平均亮度信号电平而动态改变高亮度动态范围与低亮度动态范围的分配比例。
控制部分至少根据占据复合图像的高亮度区域而动态地改变高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。在此构造中，分配比例根据复合图像明亮部分(高亮度区域)的变化而动态改变。例如，若明亮部分减小，暗黑部分的灰度等级增加，使得其可再现性可以得到改善。
控制部分可以适配为至少根据占据复合图像的中-低亮度区域而动态地改变高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。
控制部分至少单调地改变高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。此构造使得可以逐渐地变化分配比例。因此，由于不会发生明显的变化，分配比例的变化可以用于多种位置。本发明不限于上述示例，还可以在分配比例类似二次曲线变化的情况下执行。
亮度区域可以构造在高亮度区域或中-低亮度区域。
在构成复合图像的像素之中，至少对应于高于切换亮度信号电平的亮度信号电平的像素可以从短时曝光图像获得，而对应于低于切换亮度信号电平的亮度信号电平的像素可以从长时曝光图像获得。
在构成复合图像的像素之中，至少对应于高于切换亮度信号电平的亮度信号电平的像素可以从长时曝光图像获得，而对应于低于切换亮度信号电平的亮度信号电平的像素可以从短时曝光图像获得。
动态范围至少为高亮度动态范围或低亮度动态范围。
本发明的特征在于至少基于输出图像高亮度动态范围与其中-低亮度动态范围的分配比例确定用于压缩复合图像中亮度信号电平的压缩增益。
本发明可以构造为确定用于压缩复合图像中高亮度区域的亮度信号电平的高亮度压缩增益和用于压缩复合图像中的中-低亮度区域的亮度信号电平的中-低亮度压缩增益。
本发明可以构造为至少基于高亮度压缩增益或中-低亮度压缩增益，为复合图像的每个亮度信号电平至少确定要用于压缩的最终高亮度压缩增益或最终中-低亮度压缩增益。
本发明可以构造为至少根据占据复合图像的高亮度区域而动态地改变高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。
附图说明
图1为示出根据本实施例的宽动态范围相机的示意构造的透视图；
图2为根据本实施例在具有窗户的房屋内的情况下示出示意拍摄对象的说明图；
图3为示出根据本实施例的宽动态范围相机的示意构造的方框图；
图4为示出根据本实施例的信号预处理模块的示意构造的方框图；
图5A至5C为示意性示出根据本实施例的定时调整部分的同步处理的说明图；
图6为示意性示出根据本实施例的图像拾取设备的图像输出处理的流程图；
图7为示意性示出根据本实施例在合成处理期间图像的输入/输出特性的说明图；
图8为示意性示出根据本实施例的长时曝光图像的亮度信号电平的分布的累积频率分布图(histogram)；
图9为示意性示出根据本实施例的短时曝光图像的亮度信号电平的分布的累积频率分布图；
图10为示意性示出根据本实施例的输出图像输入/输出特性的说明图；
图11为示意性示出根据本实施例的输出图像输入/输出特性的说明图；
图12为示意性示出根据本实施例的基于高亮度区域面积的校正函数的说明图；以及
图13为示意性示出根据本实施例的基于高亮度区域平均亮度信号电平的校正函数的说明图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。以下描述和附图中，具有近似相同功能的组成元件由相同的附图标记表示，且此处将略去对相同描述的重复。
1.宽动态范围相机
首先，将参照图1和2描述根据本实施例的宽动态范围相机(宽D相机)。图1为示出根据本实施例的宽动态范围相机的示意构造的透视图。图2为示出根据本实施例在具有窗户且摄取其室内状态的房屋中的示意拍摄对象的说明图。根据本实施例的图像拾取设备能够拾取静态图像和/或移动图像。
如图2所示，在通常用作数字摄像机、静物摄像机等的图像拾取设备在良好天气期间在例如日间拾取具有窗户122的房屋的室内图像时，若图像拾取设备将对拍摄对象的曝光基准设置为针对室内的人120，则比人120更亮的窗户122损害灰度等级，且损失高亮度细节。
这是因为图像拾取设备无法处理从比窗户122亮度小的人120的亮度到比人120的亮度更亮的窗户122的亮度的宽范围上扩展的动态范围。
为解决上述问题，有一种称作宽动态范围相机(宽D相机)的图像拾取设备。该图像拾取设备具有例如执行诸如改变电子快门的快门速度和合成各自具有不同曝光时间的多个图像的处理的功能，使得即使将对拍摄对象的曝光基准设置为针对图2所示的人120，也可以防止窗户122的高亮度细节受损，且作为良好的灰度等级图像再现。
作为用于拾取具有宽动态范围的拍摄对象的图像从而作为包括从明亮部分到暗黑部分的各部分的输出图像再现的技术，除上述合成具有不同曝光时间的亮图像和暗图像的方法以外，还有一种方法，以像素为单位改变光拾取装置的灵敏度，从该图像拾取装置仅提取具有相同曝光条件的信号，再现图像，并合成一个或不少于两个各自具有不同曝光条件的图像；以及另一种方法，其通过棱镜将入射光分开，并合成从图像拾取装置输出的信号和从粘附了诸如在全波长上减小了透射光，即等幅地减小入射光量的ND滤光片(中性密度滤光片；光量调整滤光片)的具有光减弱功能的装置的图像拾取装置输出的信号。
图1所示的宽D相机102具有比普遍使用的摄像机更宽的动态范围，且能够拾取具有宽动态范围的拍摄对象的图像，以作为包括从明亮部分到暗黑部分的各部分的输出图像而再现。因此，宽D相机102适于拾取强外部光照耀的室内位置处、暴露于极不同光强度下的位置等处的图像。
例如，宽D相机102特别用作监视摄像器等，其经常在进行图像拾取的时间周期如日间和夜间之间动态范围极大变化的情况下拾取图像。另外，本实施例中使用的宽D相机102不限于监视摄像器。
2.宽动态范围相机的每个部件的构造
下面，将参照图3描述根据本实施例的宽D相机102的每个部件的构造。图3为示出根据本实施例的宽动态范围相机的示意构造的方框图。图3中，例如，微型计算机137对应于本发明的控制部分，但不限于此示例。
如图3所示，根据本实施例的宽D相机102可以包括光学元件130、图像拾取装置131、预处理部分132、信号处理部分133、输出部分134、TG 135、EVR 136、微型计算机137(以下称为微型计算机137)、光学元件控制电路138、以及记录介质139。
光学元件130为诸如ND滤光片的减小不必要波长的光学滤光片。从拍摄对象入射到光学元件130上并通过其透射的光被图像拾取装置131拾取，并转换为电信号。另外，光学元件130具有例如透镜光阑等，由微型计算机137经光学元件控制电路138控制。微型计算机137将在下面详细描述。
利用分别由二维设置在光接收表面上的光电转换装置制成的多个像素，图像拾取装置(图像拾取器)131能够对从拍摄对象接收到的光学图像进行光电转换，并输出电图像信号。例如，图像拾取装置131为固体图像拾取装置，如多种材料制成的CCD。
若图像拾取装置131为CCD，则预处理部分132接收上述从图像拾取装置131输出的图像信号，随后取出视频信号，同时通过CDS(关联复式取样电路；关联复式取样)的处理减小噪声。
另外，预处理部分132为视频信号提供增益，以根据情况需要放大视频信号至适当的信号电平，并将视频信号发送至信号处理部分133。
构成图像拾取装置131的CCD的主要噪声可以包括例如传输噪声、输出放大器噪声、复位噪声、由暗电流产生的噪声、以及光摄(light shot)噪声。
在上述种类的噪声中，传输噪声为电荷传输时产生的噪声，但由于通常使用埋入式沟道CCD，因此很少成为问题。输出放大器的噪声为源跟随的噪声，且若此噪声减小，则CCD的噪声就得到改善。
复位噪声为在CCD的FD(浮动扩散区)复位时产生的噪声，且CDS使得可以减小此复位噪声。
信号处理部分133由两个主要模块制成。一个为信号预处理模块140，其进行各自具有不同曝光时间的输入长时曝光图像和输入短时曝光图像的提取，长时曝光图像和短时曝光图像之间色彩平衡的校正，以及长时曝光图像和短时曝光图像的合成和压缩。长时曝光图像和短时曝光图像的曝光时间可以根据要拾取其图像的拍摄对象而单独设定。信号预处理模块140将在后面详细描述。
跟随信号预处理模块后面的另一模块为信号后处理模块(未示出)，其进行诸如光圈(光圈)处理和白平衡的色彩处理，其中光圈处理用于进行γ(伽马)校正和轮廓校正，白平衡用于基于包括在拍摄对象中的“白色”调整色温。
另外，信号处理部分133至少具有检测部分143，能够检测在当前时点输入的图像信号的诸如亮度信号电平的电平信息、色彩信息等。信号处理部分133能够计算诸如压缩增益的增益，并基于检测到的信息调整白平衡。检测部分143将在后面详细描述。
在信号处理部分133的处理之后，输出部分134从自信号处理部分133接收视频信号，并将视频信号通过输出部分134的驱动器输出至诸如显示装置的监视器，从而再现视频图像。
TG(定时发生器)135产生CCD等制成的图像拾取装置131必需的脉冲。例如，产生诸如用于垂直传输的4相脉冲、场移位脉冲(field shift pulse)、用于水平传输的2相脉冲的脉冲。图像拾取装置131可以由TG 135驱动(电子快门功能)。
通过调整图像拾取装置131的驱动，可以拾取具有相对较长曝光时间的长时曝光图像和具有相对较短曝光时间的短时曝光图像。在作为根据本实施例的宽动态范围相机的图像拾取设备102中，通过上述处理进行图像拾取处理，但是根据本实施例的图像拾取处理不限于此示例。
EVR(电子容量)136为电阻值可以通过数字信号等调整的可变电阻器，通过改变电阻值控制光学元件控制电路138等。因此，构成光学元件130的透镜的光阑调整可以通过EVR等进行。另外，EVR 136具有诸如存储器的存储装置，可以在电源关闭时保持已改变的电阻值。
光学元件控制单元138具有控制装置(未示出)，用于进行诸如光学元件130的光阑调整或从多个光学元件130之中的一个光学滤光片切换到诸如ND滤光片的另一个的控制。
微型计算机137基于例如来自上述检测部分143的检测结果，控制预处理部分132、信号处理部分133、TG 135、EVR 136和光学元件控制电路138中的每一个的处理。另外，微型计算机137确定用于合成和压缩作为宽动态范围相机的图像拾取设备102的长时曝光图像(长)和短时曝光图像(短)的压缩增益(压缩增益)等。微型计算机137将在后面详细描述。
另外，微型计算机137可以通过互相传送例如用来利用图像拾取设备102外部的设备经“外部I/F(外部接口)”控制该设备的控制数据，来控制图像拾取设备102。“外部I/F”例如为诸如10Base-T或10Base-2、EIA-232、EIA-485等的Ethernet(以太网)(注册商标)。
存储介质139能够存储例如控制图形拾取设备102中提供的各个部分所必需的控制数据、用来调整拍摄对象的曝光的调整数据、可以由使用图像拾取设备102各个用户不同地设置的诸如色彩校正和AE的用户设置数据。
存储介质139可以使用例如能存储写入其中的数据的ROM、以及能够存储或通过电擦除来擦除数据的EPROM(电可擦除可编程ROM)。
2.1信号预处理模块140
下面将参照图4描述包括在根据本实施例的信号处理部分133中的信号预处理模块。图4为示出根据本实施例的信号预处理模块的示意构造的方框图。
图4中，例如，微型计算机137对应于本发明的控制部分，而压缩增益计算部分145对应于本发明的压缩增益计算部分，但此示例并非限制性的。另外，尽管压缩增益计算部分145设置在信号预处理部分140中，本发明不限于此示例，且还可以在各种其它情况下实现，如压缩增益计算部分145设置在作为控制部分的微型计算机137中的情况、以及压缩增益计算部分145设置在信号预处理模块140以外的部分中的情况。
如图4所示，信号预处理模块140可以包括定时调整部分141、钳位处理142、检测部分143、合成部分144、压缩增益计算部分145、以及压缩部分146。
定时调整部分141将分别以不同定时从预处理部分132输出的具有不同曝光时间的图像信号的定时调整(同步化)至同步的定时。定时调整部分141中的同步处理将在下面描述。
首先，如图5A所示，将包括由图像拾取装置131拾取的长时曝光图像(长)的长时曝光图像信号(长信号)和包括由图像拾取装置131拾取的短时曝光图像(短)的短时曝光图像信号(短信号)，从预处理部分132经图4所示的一根总线(路径)，按照长信号和短信号通过时分技术交替排列的方式，发送至定时调整部分141。图5A至5C为示意性示出根据本实施例的定时调整部分141的同步处理的说明图。
在长时曝光图像信号和短时曝光图像信号按照时分方式交替输入到定时调整部分141中时，定时调整部分141对长时曝光图像信号和短时曝光图像信号进行同步。
上述同步提取了包括在一个信号中的长时曝光图像信号和短时曝光图像信号，如图5A所示，并调整(进行同步)包括在长时曝光图像信号中的长时曝光图像的临时定时和包括在短时曝光图像信号中的短时曝光图像的临时定时，如图5B(长时曝光图像信号)和5C(短时曝光图像信号)。如图4所示，定时调整部分141分离地向对应的钳位处理部分142输出短时曝光图像和长时曝光图像。
由于在定时调整部分141进行同步，像素的切换可以在合成部分144中合成长时曝光图像和短时曝光图像时平稳进行，从而合成部分144可以有效地进行合成处理。
随后，钳位处理部分142根据长时曝光图像和短时曝光图像的亮度信号电平确定“0电平(黑电平)”基准(钳位处理)。在确定0电平后，每个钳位处理部分142将长时曝光图像和短时曝光图像中的对应一个输出到合成部分144和检测部分143两者。
各个钳位处理部分142通过利用长时曝光图像信号和短时曝光图像信号具有周期性的事实，来执行直流分量的再现，降低低频噪声，并确定0电平所在。在复合视频信号和亮度信号中，黑电平用作基准，直流值表示信息。因此，在信号处理中，黑电平是固定的，并基于这些电平执行处理。
检测部分143对从钳位处理部分142输出的每个长时曝光图像信号和短时曝光图像信号检测输入的信号量如何、以及亮度信号电平如何。亮度信号电平(亮度电平)表示亮度等级。
即，当检测部分143的检测结果输出到诸如微型计算机137的各个部分时，各个部分能够精确地处理。检测部分143检测每个输入的长时和短时曝光图像的亮度信号电平的信号量或分布(亮度信号电平的频率分布图)，使得特别是微型计算机137可以确定长时曝光图像和短时曝光图像合成的切换点。
合成部分144对输入的长时曝光图像和短时曝光图像的曝光程度进行程度调整，通过以像素为单位进行切换处理将两个曝光图像合成到一个图像中。产生的复合图像作为复合图像信号输出到压缩部分146和压缩增益计算部分145。下面将详细描述合成部分144合成长时曝光图像和短时曝光图像的合成处理。
微型计算机137可以接收从各个长时和短时曝光图像信号检测到的亮度信号电平的信号量或频率分布图。另外，高亮度区域或中-低亮度区域的平均亮度信号电平等可以从每个亮度信号电平的信号量得出。
微型计算机137基于诸如从检测部分143获得的检测结果的信息进行处理，例如短时曝光图像和长时曝光图像的曝光调整、要作为视频信号输出的输出图像的动态范围中高亮度动态范围和中-低亮度动态范围的比例校正、合成长时曝光图像和短时曝光图像的切换点的确定、或产生的复合图像的压缩增益(压缩增益)的确定。上述切换点或压缩增益等通过微型计算机137发送至信号预处理模块140的每个处理部分。另外，对应的压缩增益为不同的亮度区域构造。本实施例中的压缩增益包括高亮度压缩增益(Gs)和中-低亮度压缩增益(Gl)，但此示例并非限制性的。例如，压缩增益可以由高亮度压缩增益、中-低亮度压缩增益、以及低亮度压缩增益构成。微型计算机137的工作处理，如切换点的确定、动态范围比例的校正和压缩增益的确定，将在下面详细描述。
在产生的复合图像的压缩期间，压缩增益计算部分(压缩增益计算器)145基于上述从微型计算机137发送的压缩增益(高亮度压缩增益(Gs)和中-低亮度压缩增益(Gl))，计算对于要压缩的各个亮度信号电平的最终压缩增益，并将最终压缩增益发送至压缩部分146。本实施例的最终压缩增益包括最终高亮度压缩增益和最终中-低亮度压缩增益，但此示例并非限制性的。
基于输入的最终压缩增益，压缩部分146将由合成部分144合成的复合图像的动态范围压缩至要作为视频信号输出的输出图像的动态范围。压缩的输出图像发送至下一信号后处理模块(未示出)。
从压缩部分146输出的输出图像输入至信号后处理模块，其中进行诸如伽马校正、光圈或白平衡的色彩处理。
在色彩处理中，由于例如CRT(阴极射线管，一种显像管)的伽马特性是确定的，所以图像拾取设备102必须预先进行校正，使得再现的图像可以获得正确的灰度等级特性。因此，该校正需要通过伽马校正来进行。通常，使用二极管特性。
3.图像拾取设备102的图像输出操作
下面将描述按上述方式构成的图像拾取设备102的图像输出操作的实施例。
3.1图像拾取设备的图像处理(S160)
首先，将在下面参照图3、4和6描述图像拾取设备102的图像拾取处理。图6为示意性示出根据本实施例的图像拾取设备的图像输出处理的流程。
首先，如图6所示，作为宽动态相机的图像拾取设备102利用图像拾取装置13 1进行对拍摄对象的图像拾取处理(S160)。尽管根据本实施例的图像拾取处理为基于双重曝光法的图像拾取处理，但是本发明不限于此示例，且还可以在例如使用两个诸如CCD的图像拾取装置131且具有标准速度快门和高速快门的2-CCD型的情况下进行。
双重曝光法是这样的方法，其中拾取需要相对较长的曝光时间且其正确曝光在中-低亮度区域的拍摄对象的长时曝光图像和其正确曝光在高亮度区域的拍摄对象的短时曝光图像，合成两个图像从而扩展出表观(apparent)动态范围。术语“亮度区域”表示通过构成具有近似相同亮度电平的图像的像素或信号的集合形成的区域。例如，高亮度区域表示由构成图像的像素或信号之中的高亮度电平的像素或信号形成的区域。
在上述图像拾取处理(S160)之后，从光拾取设备131输出并通过预处理部分132进行了例如CDS处理的长时曝光图像(长)和短时曝光图像(短)发送至图4所示的信号处理部分133的信号预处理模块140的定时调整部分141。
按照长时曝光图像(长)和短时曝光图像(短)时分的方式，上述两图像信号经一根总线以不同的定时交替输入至定时调整部分141，从而两图像信号需要如上所述地同步。
3.2图像拾取设备102的检测处理(S162)
在长时曝光图像和短时曝光图像在定时调整部分141同步后，两曝光图像分别从定时调整部分141输出，并输入至钳位处理部分142。在钳位处理部分142中经钳位处理后，将长时曝光图像和短时曝光图像发送至检测部分143和合成部分144每一个。
在长时曝光图像和短时曝光图像发送至合成部分144时，合成部分144对长时曝光图像和短时曝光图像进行检测处理(S162)。
合成部分144通过对长时曝光图像和短时曝光图像的检测处理(S162)检测例如长时曝光图像的各信号电平的信号量、短时曝光图像的各信号电平的信号量、长时曝光图像各信号电平信号量的分布(频率分布图)、或短时曝光图像各信号电平信号量的分布。
基于检测处理(S162)中的检测结果，微型计算机137确定表示长时曝光图像中中-低亮度区域的最高亮度信号电平的La(切换亮度信号电平)、以及表示短时曝光图像中高亮度区域的最高亮度信号电平的Lb。La和Lb将在后面详细描述。
3.3图像拾取设备102的合成处理(S164)
在检测处理(S162)之后，在合成部分144中对长时曝光图像和短时曝光图像进行合成处理(S164)，由此产生复合图像。合成部分144基于从微型计算机137发送的信息如La，进行合成处理(S164)。合成处理将在下面详细描述。
根据本实施例的合成处理基于切换点(切换点)进行切换，从而低于切换点的亮度信号电平，采用与长时曝光图像的亮度信号电平对应的像素对于，而当超过切换点时，采用与短时曝光图像的亮度信号电平的像素。
因此，通过以像素为单位从长时曝光图像到短时曝光图像切换要采用的目标(target)，合成一个复合图像。根据本实施例的切换点将在下面参照图7描述。图7为示意性示出根据本实施例在合成处理期间图像的输入/输出特性的说明图。
如图7所示，短时曝光图像(短)的输入/输出特性为短时输入/输出特性170，长时曝光图像(长)的输入/输出特性为长时输入/输出特性171，从信号处理部分133作为视频信号输出的输出图像的输入/输出特性为输出图像输入/输出特性172。图7所示的水平轴表示输入至合成部分144的图像信号的亮度信号电平，而垂直轴表示从合成部分144输出的图像信号的亮度信号电平。
首先，为了合成，长时曝光图像与短时曝光图像的曝光比乘以短时曝光图像，由此调整了两图像的电平。例如，若长时曝光图像与短时曝光图像的曝光比为10∶1，则短时曝光图像的曝光为长时曝光图像的十分之一。然而，现有光的量为短时曝光图像亮度信号电平的10倍。因此，该电平通过给短时曝光图像乘以10来调整。
因此，短时输入/输出特性170的倾角沿图7中所示箭头方向移动，而短时输入/输出特性170的电平与长时输入/输出特性171相符。另外，基于适当的切换点(切换点)，短时输入/输出特性170以预定倾角量倾斜，由此获得输出图像输入/输出特性172。
该预定倾角存储在例如存储介质139中，且进一步，微型计算机137执行使通过上述乘法进行了电平调整的短时输入/输出特性171倾斜预定倾角量的处理。使短时输入/输出特性171倾斜上述倾角的原因在于：动态范围非常宽，且需要避免诸如图像失真的噪声。
在完成了上述两图像的电平调整时，基于图7所示切换点(切换点)，将复合图像要采用的像素从长时曝光图像切换至短时曝光图像，由此合成一个复合图像。因此，产生复合图像，其具有其中与中-低亮度信号电平对应的暗黑部分以良好的灰度等级再现的长时曝光图像特性、以及其中与高亮度信号电平对应的明亮部分以良好的灰度等级再现的短时曝光图像特性，由此以良好的灰度等级再现明亮部分和暗黑部分。
3.3.1合成部分144的排除处理
在上述合成处理(S164)中，复合图像的像素不等同地采用长时曝光图像和短时曝光图像两者的亮度信号电平，若没有与亮度信号电平对应的信号量，则进行从要合成的目标中排除该亮度信号电平的排除处理。
这表示该亮度信号电平未分配给(排除在外)复合图像的动态范围。因此，可以有效使用要分配给复合图像的动态范围。
下面将参照图8和9描述在合成处理(S164)中有效使用动态范围的根据本实施例的排除处理。图8为示意性示出根据本实施例的长时曝光图像的亮度信号电平的分布的累积频率分布图，图9为示意性示出根据本实施例的短时曝光图像的亮度信号电平的分布的累积频率分布图。
首先，如图8所示，随着亮度信号电平朝向中-低亮度区域中的最高亮度信号电平La(切换亮度信号电平)逐渐变高，信号量累积。当亮度信号电平超出La时，在范围180所示的亮度信号电平范围中不再累积信号量。因此，在范围180中，没有信号或像素。在图8和9中，水平轴表示输入到合成部分144中的图像信号的亮度信号电平，而垂直轴表示累积信号量。
若不存在与亮度信号电平相对应的信号或像素，如图8中所示的范围180中，与范围180相对应的亮度信号电平从用于合成处理(S164)的目标中排除。因此，排除的亮度信号电平未分配给复合图像的动态范围，由此可以有效使用动态范围。
另外，尽管存在与作为高亮度区域的图8所示范围182中的亮度信号电平对应的信号或像素，该亮度信号电平将与在后面将提及的图9所示短时曝光图像的亮度信号电平交叠。由于特别是长时曝光图像的高亮度区域的亮度信号电平与短时曝光图像的亮度信号电平交叠，该亮度信号电平从用于合成处理(S164)的目标中排除。尽管已经参照排除交叠的亮度信号电平的情况说明性地描述了根据本实施例的合成处理，本发明不限于此示例，还可以在例如预先设置和排除亮度信号电平的情况下进行。
即，如图8所示，与从中排除了范围180和182的用于合成处理(S164)的长时曝光图像中的亮度信号电平相对应的像素成为复合图像所采用的目标。因此，合成处理(S164)采用的亮度信号电平的范围为低于La的范围。即，通过设置上述La作为图7所示的切换点(切换点)，可以有效使用长时曝光图像必需的像素，且可以有效使用复合图像的动态范围。尽管本实施例中的La由微型计算机确定，本发明不限于此示例，还可以在例如检测部分143的情况下进行。
根据本实施例的亮度范围为每个都具有图像中预定亮度信号电平范围的区域，且其中亮度相对对应于中-低亮度的区域成为中-低亮度区域，而其中亮度相对对应于高亮度的区域成为高亮度区域。然而，本发明不限于此示例，还可以在例如中-低亮度区域还分为低亮度区域和中亮度区域的情况下进行。
随后，如图9所示，短时曝光图像中高亮度区域的最高亮度信号电平设置为Lb，对应于比Lb低的亮度信号电平的像素成为应用于复合图像的目标。
如前所述，在短时曝光图像中，若对应于一亮度信号电平的像素不存在，将该亮度信号电平从用于合成处理(S164)的目标中排除。因此，排除的亮度信号电平未分配给复合图像的动态范围，由此可以通过将其中灰度等级不存在的部分分配给其它亮度信号电平，而以高使用效率有效使用动态范围。
另外，已经参照切换点(切换点)为La(切换亮度信号电平)的情况下说明性地描述了本实施例，但本发明不限于此示例，还可以在使用预先设置的亮度信号电平作为切换点的情况下进行。
3.4图像拾取设备中的压缩处理(S168)
在根据本实施例的图像拾取设备102的图像输出操作中，合成处理(S164)后面的下一步处理为分配处理(S166)，如图6所示，但将在下面首先描述压缩处理(S168)。
在合成处理(S164)中合成的复合图像的动态范围远比例如普遍使用的摄像机类型的图像的动态范围宽。
相应地，设置在作为宽动态范围相机的图像拾取设备102中的处理部分(装置)中没有能够处理复合图像信号的，从而复合图像的动态范围需要压缩成为可处理的动态范围(输出图像的动态范围)。
首先，将在下面参照图10描述根据本实施例的压缩处理。图10为示意性示出根据本实施例的输出图像的输入/输出特性的说明图。在图10中，水平轴表示输入至压缩部分146的图像信号的亮度信号电平，而垂直轴表示从压缩部分146输出的图像信号的亮度信号电平。
如图1 0所示，复合图像的输入/输出特性为复合输入/输出特性202，而其中压缩了复合图像的动态范围的输出图像的输入/输出特性为输出图像输入/输出特性172。输出图像从信号预处理模块140作为视频信号输出，且发送至下一个信号后处理模块(未示出)。
图10所示复合图像的动态范围中中-低亮度动态范围与高亮度动态范围的比例为a∶b，其中b＝1-a。输出图像的动态范围中中-低亮度动态范围与高亮度动态范围的比例为m∶n，其中n＝1-m。
根据本实施例的动态范围(动态范围)可以包括作为高亮度区域的动态范围的高亮度动态范围和作为中-低亮度区域的动态范围的中-低亮度动态范围。
动态范围为可以通过图像拾取装置(如图像拾取器)处理的拍摄对象的亮度的范围，即，可再现灰度等级的范围。
因此，图像的亮度或灰度等级根据拍摄对象的灰度等级应分配给上述动态范围中高亮度动态范围和中-低亮度动态范围的比例如何而明显改变。例如，若输出图像的动态范围中要对高亮度区域的灰度等级加权，则增大m∶n的再现比中n的比例，以增大高亮度动态范围的比例，由此再现高亮度区域灰度等级的细节。
随后，由微型计算机137找到用于压缩复合图像的动态范围的压缩增益。由微型计算机137找到的压缩增益为基于中-低亮度区域中的La得到的中-低亮度压缩增益(Gl)，以及基于高亮度区域中的Lb得到的高亮度压缩增益(Gs)。
由于在La处，复合图像的中-低亮度动态范围压缩至图10所示的输出图像的中-低亮度动态范围，中-低亮度压缩增益(Gl)可以通过以下等式表示：
Gl＝m/La                       (等式1)
La或Lb由微型计算机137基于检测部分43的检测结果如亮度信号电平的信号量或频率分布图而获得。
类似地，高亮度压缩增益由微型计算机137得出。由于高亮度区域的范围持续至Lb，Lb与La之间的高亮度区域需要容纳在n中。因此，Lb处的高亮度压缩增益(Gs)可以通过以下等式表示：
Gs＝n/(Lb-La)                       (等式2)
通过等式(1)和(2)得到的复合图像的高亮度动态范围和中-低亮度动态范围分别由压缩部分146沿着图10所示箭头指示的方向压缩，复合图像的动态范围分配给输出图像的动态范围。
即，可以说复合图像的动态范围中高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例被分配给输出图像动态范围中的高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。
另外，分别通过等式(1)和(2)获得的中-低亮度压缩增益(Gl)和高亮度压缩增益(Gs)分别为输入亮度信号电平La和Lb处的压缩增益。因此，为精确起见，La与Lb之间的各亮度信号电平处的压缩增益与Gl或Gs不同。
最终压缩增益由压缩增益计算部分145得出。压缩增益计算部分145基于从微型计算机137发送的Gl和Gs得出中-低亮度区域中每个亮度信号电平处的最终中-低亮度压缩增益，以及高亮度区域中每个亮度信号电平处的最终高亮度压缩增益。随后，压缩增益计算部分145将最终高亮度压缩增益和最终中-低亮度压缩增益发送至压缩部分146。
3.5图像拾取设备102的分配处理(S166)
下面将参照图11描述根据本实施例的分配处理(S166)。图11为示意性示出根据本实施例的输出图像的输入/输出特性的说明图。
与图10类似，图11所示的输出图像的输/输出特性为输出图像输入/输出特性172，校正的输出图像的输入/输出特性为校正输出图像输入/输出特性173，而复合图像的输入/输出特性为复合输入/输出特性202。输出图像的动态范围中中-低亮度动态范围与高亮度动态范围的比例(再现比例)为m∶n，其中n＝1-m。在图11中，水平轴表示输入到压缩部分146的图像信号的亮度信号电平，而垂直轴表示从压缩部分146输出的图像信号的亮度信号电平。
例如，当复合图像的高亮度区域中根本没有信号时，若通过将复合图像的动态范围仅分配给作为输出图像动态范围中中-低亮度区域的中-低亮度动态范围的范围“m”来再现输出图像，则输出图像表现出普遍较暗的灰度等级。上述动态范围的分配可以认为是不适当分配或无效分配。
因此，微型计算机137确定先前输出的输出图像的动态范围中高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例对于将要重新输入的复合图像是否合适，且如果该比例不合适，微型计算机137通过将高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例改变至合适的比例来进行校正。因此，可以实现有效和合适的动态范围分配。
为使得能够进行上述分配，输出图像的动态范围中高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例对每个输入的复合图像动态变化。根据本实施例的比例的动态变化在每次输入复合图像时执行，但本发明不限于此示例，且还可以在每当例如输入5个复合图像时改变动态范围的分配比例的情况下进行。
在高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例动态改变中，根据占据复合图像的高亮度区域的信号量，来校正高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例，即m∶n。
根据本实施例的高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例校正基于从高亮度区域的信号量(高亮度区域的面积)得出的高亮度区域的比例或高亮度区域的平均亮度信号电平进行。高亮度区域面积的情况和高亮度区域平均亮度信号电平的情况将在下面分别描述。
现在，将参照根据占据复合图像的高亮度区域进行校正的情况说明性地描述根据本实施例的动态范围校正，但本发明不限于此示例，还可以在基于从低亮度区域或中-低亮度区域的信号量得到的面积或平均亮度信号电平来校正动态范围的情况下执行。
3.5.1基于高亮度区域面积的分配处理(S166)
若用m′∶n′来表示通过校正中-低亮度动态范围与高亮度动态范围的比例(m∶n)获得的校正比例，m′和n′可以通过以下等式表示：
m′＝f(x)×n+m                   (等式3)
n′＝1-m′                       (等式4)
在等式(3)中，f(x)为基于高亮度区域面积的校正函数。校正函数f(x)的输入/输出特性将在下面参照图12描述。图12为示意性示出基于高亮度区域面积的校正函数的说明图。
如图12所示，校正函数的输入/输出特性为面积输入/输出特性220。水平轴表示复合图像中高亮度区域面积的比例，而垂直轴表示校正函数f(x)的校正值。
如图12所示，当高亮度区域的面积比例低于Rb而不低于Ra时，校正函数f(x)的校正值取从“1.0”至“0”的任意值。另外，校正比例的m′和n′从等式(3)和(4)得到，由此进行分配处理(S166)。若面积比例不低于Ra，则在分配处理(S166)中将整个高亮度动态范围分配给中-低亮度动态范围，而若面积比例超出Rb，则不执行分配处理(S166)，且高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例保持不变。
因此，如图11和12所示，若高亮度区域的面积比例低于Rb而不低于Ra，则随着高亮度区域的面积比例接近Ra，校正比例m′增大。即，校正输出图像输入/输出特性173在La轴上沿垂直向上的方向移动。这一事实意味着由于高亮度区域减少，高亮度动态范围分配给中-低亮度动态范围的比例增大。相反，随着高亮度区域的面积比例接近Rb，校正比例m′减小，且图11所示的校正输出图形输入/输出特性在La轴上沿垂直向下的方向移动，并接近m。
另外，如图12所示，若高亮度区域的面积比例低于Ra，则将输出图像分配给高亮度区域的所有高亮度动态范围分配给中-低亮度动态范围。
因此，随着高亮度区域减小，要分配给中-低亮度动态范围的动态范围的比例增大，由此中-低亮度区域的灰度等级可再现性得到改善。即，对于每个输入的输出图像，高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例根据其高亮度区域的信号量而动态改变，由此将动态范围校正为适于该输出图像的动态范围。
尽管上述描述涉及根据本实施例的校正函数f(x)绘出单调变化的示例，但是本发明不限于此示例，还可以在校正函数f(x)绘出例如二次曲线的情况下进行。
基于高亮度区域的平均亮度信号电平的分配处理(S166)具有与基于高亮度区域面积的分配处理(S166)近似相同的构造，且如图13所示，基于高亮度区域的平均亮度信号电平的输入/输出特性呈现(assume)为平均亮度信号电平230，水平轴表示高亮度区域的平均亮度信号电平。
因此，如图11和13所示，若高亮度区域的平均亮度信号电平低于Rb而不低于Ra，则随着高亮度区域的面积比接近Ra，校正比例的m′增大。即，校正输出图像输入/输出特性173在La轴上沿垂直向上的方向移动。这一事实意味着由于高亮度区域减小，高亮度动态范围分配给中-低亮度动态范围的比例增大。
另外，如图13所示，若高亮度区域的平均亮度信号电平低于Ra，则输出图像分配给高亮度区域的所有高亮度动态范围分配给中-低亮度动态范围。
因此，随着高亮度区域的信号量减小，要分配给中-低亮度动态范围的动态范围的比例增大，由此改善了中-低亮度区域的灰度等级可再现性。即，对于每个输入的输出图像，高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的比例根据其高亮度区域的信号量而动态改变，由此将动态范围校正为适于该输出图像的动态范围。顺便说一句，校正比例的m′和n′由微型计算机137得到。
另外，根据本实施例的Ra和Rb可以根据图像拾取设备102的特性、要拾取其图像的拍摄对象的种类等而适当地改变。
另外，本发明还可以在结合使用高亮度区域的面积及其平均亮度信号电平的情况下进行。在此情况下，若x和x′分别用于表示高亮度区域面积比例和高亮度部分的平均亮度信号电平，则校正函数表示为F(x，x′)。另外，若校正比如上所述为m′∶n′，m′和n′可以通过以下等式表示：
m′＝F(x，x′)×n+m                        (等式5)
n′＝1-m′                                 (等式6)
由于等式(5)和(6)具有与上述等式近似相同的构造，所以略去对等式(5)和(6)的详细描述。
当完成了压缩处理(S168)时，压缩部分146将输出图像作为视频信号发送至信号后处理模块，且完成一系列图像输出操作。
根据本实施例的动态范围可以包括作为具有相对对应于中-低亮度的亮度的区域的动态范围的中-低亮度动态范围、以及具有相对对应于高亮度的亮度的区域的动态范围的高亮度动态范围。然而，本发明不限于此示例，还可以在例如还将中-低亮度动态范围分为低亮度动态范围和中亮度动态范围的情况下进行。
尽管上面已经参照附图描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于此示例。本领域技术人员应当可以容易地了解，在不脱离由所附权利要求阐述的技术思想的情况下，可以进行各种改变或调整，且所有这些改变和调整自然地被视为落入本发明的技术范围内。
尽管上面对实施例的描述涉及图像拾取设备102拾取黑白图像的示例，但是本发明不限于此示例，而是还可以在图像拾取设备102拾取例如彩色图像或既拾取彩色图像又拾取黑白图像的情况下进行。
工业实用性
如上所述，根据本发明，分别分配给长时曝光图像和短时曝光图像的动态范围根据高亮度区域的面积或高亮度部分的平均亮度信号电平而动态改变，由此可以以例如恒定保持在最优条件下的灰度等级和曝光度再现图像。另外，在合成期间，将诸如不存在信号的亮度信号电平范围或与短时曝光图像交叠的亮度信号电平的不必要部分从长时曝光图像中排除，由此可以更有效地使用动态范围。

Claims (38)

1.一种图像拾取设备，其特征在于，该图像拾取设备包括：
图像拾取装置，用于拾取拍摄对象的图像；
信号处理部分，用于通过合成由所述图像拾取装置以相对长的曝光时间拾取的长时曝光图像和由所述图像拾取装置以相对短的曝光时间拾取的短时曝光图像，产生具有至少比所述长时曝光图像或所述短时曝光图像的动态范围相对更宽的动态范围的复合图像；以及
控制部分，用于压缩所述复合图像，并动态地改变要作为视频信号输出的输出图像的动态范围中高亮度动态范围与中-低亮度动态范围的分配比例。
2.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的一亮度区域而动态地改变所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的所述分配比例。
3.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分在每次产生所述复合图像时校正所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的所述分配比例。
4.根据权利要求3所述的图像拾取设备，其特征在于，所述亮度区域至少为高亮度区域或中-低亮度区域。
5.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域的平均亮度信号电平而动态地改变所述高亮度动态范围与所述低亮度动态范围的所述分配比例。
6.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述中-低亮度区域的平均亮度信号电平而动态地改变所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的所述分配比例。
7.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域而动态地改变所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的所述分配比例。
8.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述中-低亮度区域而动态地改变所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的所述分配比例。
9.根据权利要求8所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少单调地改变所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的所述分配比例。
10.一种图像拾取设备，其特征在于，该图像拾取设备包括：
图像拾取装置，用于拾取拍摄对象的图像；
信号处理部分，用于通过合成由所述图像拾取装置以相对长的曝光时间拾取的长时曝光图像和由所述图像拾取装置以相对短的曝光时间拾取的短时曝光图像，产生具有至少比所述长时曝光图像或所述短时曝光图像的动态范围相对更宽的动态范围的复合图像；以及
控制部分，用于压缩所述复合图像，并动态地将所述复合图像的动态范围分配给要作为视频信号输出的输出图像的动态范围。
11.根据权利要求10所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的一亮度区域而动态地将所述复合图像的动态范围分配给所述输出图像的动态范围。
12.根据权利要求10所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分在每次产生所述复合图像时动态地将所述复合图像的动态范围分配给所述输出图像的动态范围。
13.根据权利要求10所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的高亮度区域而动态地将所述复合图像的动态范围分配给所述输出图像的动态范围。
14.根据权利要求10所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域的平均亮度信号电平而动态地将所述复合图像的动态范围分配给所述输出图像的动态范围。
15.根据权利要求10所述的图像拾取设备，其特征在于，所述动态范围至少为高亮度动态范围或中-低亮度动态范围。
16.根据权利要求15所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分根据占据所述复合图像的所述高亮度区域而动态地分配对所述输出图像的至少所述高亮度动态范围或所述中-低亮度动态范围的分配。
17.根据权利要求15所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分根据占据所述复合图像的所述高亮度区域而动态地分配对所述输出图像的至少所述高亮度动态范围或所述中-低亮度动态范围的分配。
18.根据权利要求15所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域的减少而动态地将所述输出图像的所述高亮度动态范围的一部分分配给所述中-低亮度动态范围。
19.根据权利要求15所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域的平均亮度信号电平的减小而动态地将所述输出图像的所述高亮度动态范围的一部分分配给所述中-低亮度动态范围。
20.根据权利要求15所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域的增加而动态地将所述输出图像的所述中-低亮度动态范围的一部分分配给所述高亮度动态范围。
21.根据权利要求15所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域的平均亮度信号电平的增加而动态地将所述输出图像的所述中-低亮度动态范围的一部分分配给所述高亮度动态范围。
22.根据权利要求21所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少单调地改变所述输出图像的所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的分配比例。
23.一种图像拾取设备，其特征在于，该图像拾取设备包括：
图像拾取装置，用于拾取拍摄对象的图像；
检测部分，用于检测由所述图像拾取装置以相对长的曝光时间拾取的长时曝光图像的图像信号、以及由所述图像拾取装置以相对短的曝光时间拾取的短时曝光图像的图像信号；
合成部分，用于基于从所述图像信号确定的切换亮度信号电平，从所述长时曝光图像和所述短时曝光图像产生复合图像；
控制部分，用于根据占据所述复合图像的一亮度区域压缩所述复合图像，并动态地分配要作为视频信号输出的输出图像的动态范围；以及
压缩部分，用于基于对所述输出图像的所述动态范围的动态分配，压缩所述复合图像的动态范围。
24.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述亮度区域至少为高亮度区域或中-低亮度区域。
25.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述合成部分从所述短时曝光图像中获取构成所述复合图像的像素中至少与比所述切换亮度信号电平更高的亮度信号电平相对应的所述像素。
26.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述合成部分从所述长时曝光图像中获取构成所述复合图像的像素中至少与比所述切换亮度信号电平更低的亮度信号电平相对应的所述像素。
27.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述动态范围至少为高亮度动态范围或中-低亮度动态范围。
28.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少基于所述输出图像的高亮度动态范围与其中-低亮度动态范围的分配比例来确定压缩所述复合图像的亮度信号电平的压缩增益。
29.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少确定用于压缩所述复合图像中所述高亮度区域的亮度信号电平的高亮度压缩增益和用于压缩所述中-低亮度区域的亮度信号电平的中-低亮度压缩增益。
30.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分还包括压缩增益计算部分，用于至少基于所述高亮度压缩增益或所述中-低亮度压缩增益，为所述复合图像的每个亮度信号电平至少确定要由所述压缩部分使用的最终高亮度压缩增益或最终中-低亮度压缩增益。
31.根据权利要求23所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的所述高亮度区域而动态地改变所述输出图像的所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围之间的分配比例。
32.根据权利要求31所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少单调地改变所述输出图像的所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的分配比例。
33.一种图像拾取设备，其特征在于，该图像拾取设备包括：
图像拾取装置，用于拾取拍摄对象的图像；
检测部分，用于检测由所述图像拾取装置以相对长的曝光时间拾取的长时曝光图像的图像信号、以及由所述图像拾取装置以相对短的曝光时间拾取的短时曝光图像的图像信号；
合成部分，用于在至少对应于所述长时曝光图像或所述短时曝光图像的一亮度信号电平的所述图像信号不存在时，从要合成的目标中排除所述亮度信号电平，并基于所述切换亮度信号电平合成所述长时曝光图像和所述短时曝光图像；
控制部分，根据占据其中合成了所述长时曝光图像和所述短时曝光图像的所述复合图像的一亮度区域，动态地分配其中压缩了复合图像的要作为视频信号输出的输出图像的动态范围；以及
压缩部分，用于基于对所述输出图像的所述动态范围的动态分配，压缩所述复合图像的动态范围。
34.根据权利要求33所述的图像拾取设备，其特征在于，所述合成部分选择所述长时曝光图像中低于所述切换亮度信号电平的所述亮度信号电平，作为所述复合图像的目标。
35.根据权利要求33所述的图像拾取设备，其特征在于，所述合成部分选择所述短时曝光图像中高于所述切换亮度信号电平的所述亮度信号电平，作为所述复合图像的目标。
36.根据权利要求33所述的图像拾取设备，其特征在于，所述亮度区域至少为高亮度区域或中-低亮度区域。
37.根据权利要求33所述的图像拾取设备，其特征在于，所述动态范围至少为高亮度动态范围或中-低亮度动态范围。
38.根据权利要求33所述的图像拾取设备，其特征在于，所述控制部分至少根据占据所述复合图像的高亮度区域而动态地改变所述输出图像的所述高亮度动态范围与所述中-低亮度动态范围的分配比例。
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