一种基于单帧曝光的彩色图像高动态成像的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单帧曝光的彩色图像高动态成像的方法，本方法首先将彩色图像转化为YUV图像，通过Y通道调整图像整体的初始曝光度，接着通过YUV的Y通道权重关系判断此帧图像是处于特殊光照环境或者正常光照环境，不同环境使用不同的映射函数集，从而得到环境映射结果，环境映射结果和原Y通道经由权重计算得到融合的Y通道结果，将此时的YUV图像转化为彩色图像即得到了最终的高动态图像。本发明专利技术在处理图像时，在只使用单帧曝光的前提下，可以得到高动态图像，对设备配置要求不高，具有图像处理的实时特性。处理的实时特性。处理的实时特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单帧曝光的彩色图像高动态成像的方法


[0001]本专利技术涉及图像处理方法领域，具体涉及一种图像的高动态成像的方法。

技术介绍

[0002]HDR（高动态成像）是一种用于实现比普通数位图像技术更大曝光动态范围的技术，它可以正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度。这项技术最初只用于计算机生成的图像，但随着数码相机的普及和桌面软件的发展，越来越多的业余摄影师也开始使用这项技术来生成高动态场景的照片。除了摄影之外，高动态成像还有许多其他的应用。例如，它可以用于医学成像，帮助医生更准确地诊断疾病。此外，高动态成像还可以用于监控系统，帮助安保人员更清晰地观察画面中的细节，从而更好地维护公共安全。总之，高动态成像技术的广泛应用为人们带来了更好的视觉体验和更高效的工作方式，同时也推动了相关行业的发展和进步。
[0003]目前高动态成像主要有两种方法，但是每一种方法均存在一定的问题：
[0004]1.Multi
‑
frame HDR（多帧异曝光HDR）技术：使用几张不同程度曝光的图像进行融合。存在的问题：
[0005]（1）连续取帧对设备有一定的要求，需要的配置较高；
[0006]（2）连续取帧并不是在同一时间，每一帧之间会有微小时间差，需要进行运动估计，增大了运算量且最终得到的图像可能会产生重影，效果不太理想。
[0007]2.Staggered
‑
HDR（单帧逐行HDR）技术：在一次曝光时间内完成短、中、长三种曝光读取数据来得到HDR图像，此种方法时间偏移小，数据来自同一个曝光过程，避免了场景信息变换。存在的问题：需要进行多步处理，没办法做到实时特性。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：针对以上方法存在的问题，提出了一种基于单帧曝光的彩色图像高动态成像的方法，即：使用一帧图像对该图像进行处理，判断其曝光程度，然后根据映射进行处理，得到一张或多张和原图像曝光程度不同的新图像，然后将原图像和得到的所有新图像进行融合，融合过程根据图像的特点赋予不同的权重进行计算。
[0009]技术方案：一种基于单帧曝光的彩色图像高动态成像的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0010]步骤1：将原始单帧彩色图像转化为YUV图像，将Y通道的值分为三个区间，判定图像是否可用，通过计算三个区间像素点的权重关系，判断图像是否过曝，如果过曝，调整曝光值直至图像可用；
[0011]步骤2：在步骤1得到的可用图像基础上，通过三个区间像素点的权重关系判断环境是特殊光照环境或者正常光照环境，若是特殊光照环境，需要的映射为映射1和映射2；若是正常光照环境，需要的映射为映射3和映射4；通过映射，对原YUV图像Y通道的作用可以得到一张新的图像，称映射Y通道；
[0012]步骤3：在步骤2映射Y通道基础上，进行原始Y通道融合，根据映射集选取融合权重，采用映射1和映射2时选取权重1，采用映射3和映射4时选取权重2；用原YUV图像Y通道和通过映射作用后的Y通道进行融合，得到融合后的Y通道；
[0013]步骤4：将新的YUV图像转化为彩色图像，由于图像仅对亮度进行了处理，所以在进行后续图像处理的过程中只对Y通道进行计算，U和V通道不进行改变，结合融合后的Y通道，最后把YUV图像转化为彩色格式的高动态图像。
[0014]进一步的，所述步骤3中，当图像中的光照环境为特殊光照环境，需要的映射为映射1和映射2，映射函数为：
[0015]映射1： ；
[0016]映射2： ；
[0017]当图像中的光照环境为正常光照环境，需要的映射为映射3和映射4，映射函数为：
[0018]映射3： ；
[0019]映射4： 。
[0020]有益效果：本专利技术在处理图像时，在只使用单帧曝光的前提下，构造一种生成高动态图像的方法，可以得到高动态图像。本专利技术方法避免了多帧方法处理图像的重影问题，对图像采集设备配置要求不高，具有图像处理的实时特性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术方法的流程图；
[0022]图2为本专利技术方法的计算实例映射1和映射2融合过程的示意图；
[0023]图3为本专利技术方法的计算实例映射3和映射4融合过程的示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。
[0025]如图1所示，是本专利技术的流程图。用一帧图像对该图像进行处理，判断其曝光程度，然后根据映射进行处理，得到一张或多张和原图像曝光程度不同的新图像，然后将原图像和得到的所有新图像进行融合，融合过程根据图像的特点赋予不同的权重进行计算。
[0026]步骤1：得到一张原始图像，划定图像Y通道的区间。由于图像是彩色的图像，而需要对图像的亮度值进行处理，因此将彩色图像转化为YUV图像对Y通道进行计算。将图像转化为YUV图像后，Y通道为图像的亮度值，将图像Y通道的值分成三个区间，分别为[0,75]，[76,179]，[180,255]。
[0027]步骤2：判断此图像是否过曝，如过曝则进行图像调整。亮度值区间[0,75]，[76,179]，[180,255]的权重分别为10，1，1，像素点个数分别为x，y，z。如果，则此图像过曝，信息缺失，图像不可用，需要对当前的曝光值进行调整，将当前曝光值减小0.5，再进行判断，直至符合条件，然后进行下一步。
[0028]步骤3：判断此图像中的环境是特殊光照环境或者正常光照环境，给予不同映射。亮度值区间[0,75]，[76,179]，[180,255]的权重分别为1，10，1，像素点个数分别为x，y，z。
[0029]（1）如果且，则图像中的环境为特殊光照环境，需要的映射为映射1和映射2：
[0030]映射1： [0031]映射2： [0032]（2）如果或，则图像中的环境为正常光照环境，需要的映射为映射3和映射4：
[0033]映射3： [0034]映射4： [0035]步骤4：通过映射对原YUV图像Y通道的作用可以得到新的Y通道，然后用原YUV图像Y通道和通过映射作用后的Y通道进行融合，得到融合后的Y通道。进行融合的权重依据的光照环境选取。如果是特殊光照环境，选取权重1，亮度值区间[0,75]，[76,179]，[180,255]，原图对应的权重分别是0.3，0.2，0.3，映射1对应的权重分别是0.4，0.5，0.3，映射2对应的权重分别是0.3，0.3，0.4。如果是正常光照环境，选取权重2，亮度值区间[0,75]，[76,179]，[180,255]，原图对应的权重分别是0.2，0.2，0.3，映射3对应的权重分别是0.5，0.5，0.4，映射4对应的权重分别是0.3，0.3，0.3。此刻，图像每个像素根据亮度值被分配到了相应的区间，对应相应的权重进行计算得到融合后Y通道的值。
[0036]步骤5：将YUV图像转化为彩色图像。由于图像仅对亮度进行处理，所以在进行图像处理的过程中只对Y通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单帧曝光的彩色图像高动态成像的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将原始单帧彩色图像转化为YUV图像，将Y通道的值分为三个区间，判定图像是否可用，通过计算三个区间像素点的权重关系，判断图像是否过曝，如果过曝，调整曝光值直至图像可用；步骤2：在步骤1得到的可用图像基础上，通过三个区间像素点的权重关系判断环境是特殊光照环境或者正常光照环境，若是特殊光照环境，需要的映射为映射1和映射2；若是正常光照环境，需要的映射为映射3和映射4；通过映射，对原YUV图像Y通道的作用可以得到一张新的图像，称映射Y通道；步骤3：在步骤2映射Y通道基础上，进行原始Y通道融合，根据映射集选取融合权重，采用映射1和映射2时选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆一卓，聂玮成，王彬，程银，周康，杨元浩，
申请(专利权)人：江苏游隼微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：