自动化方法以及自动化的图像处理系统技术方案

提供了自动化方法以及自动化的图像处理系统。一种用于重构图像中的饱和像素的像素值的自动化方法，所述方法包括：获得图像数据，所述图像数据包括具有一些饱和像素的图像的受频带限制的暴露，其中，由不同地衰减所述暴露的函数在两个或更多个空间频率处空间调制所述暴露；标识所述图像数据中的所述饱和像素；计算所述图像数据的傅立叶变换；建立优化问题，其中，所述饱和成分的像素值是未知的，并且待被最小化的误差量度包括与所述两个或更多个空间频率对应的傅立叶域图像拷贝之间的差；以及数值求解所述优化问题，以获得所述饱和像素的像素值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供了自动化方法以及自动化的图像处理系统。一种用于重构图像中的饱和像素的像素值的自动化方法，所述方法包括：获得图像数据，所述图像数据包括具有一些饱和像素的图像的受频带限制的暴露，其中，由不同地衰减所述暴露的函数在两个或更多个空间频率处空间调制所述暴露；标识所述图像数据中的所述饱和像素；计算所述图像数据的傅立叶变换；建立优化问题，其中，所述饱和成分的像素值是未知的，并且待被最小化的误差量度包括与所述两个或更多个空间频率对应的傅立叶域图像拷贝之间的差；以及数值求解所述优化问题，以获得所述饱和像素的像素值。【专利说明】自动化方法以及自动化的图像处理系统本申请是申请号为“201080004934.2”、专利技术名称为“复用成像”的专利技术专利申请(进入国家阶段的PCT申请，其国际申请号为PCT/CA2010/000055)的分案申请。对相关申请的交叉引用本申请要求提交于2009年I月19日并且标题为“复用成像”的美国专利申请N0.61/145689的优先权。对于美国来说，本申请要求提交于2009年I月19日并且标题为“复用成像”的美国专利申请N0.61/145689的在35U.S.C.§ 119下的权益，通过引用将该美国专利申请合并于此。
本专利技术涉及成像，并且应用于摄影。本专利技术的一些实施例涉及高动态范围(HDR)图像的获取。本专利技术的一些实施例涉及彩色图像的获取。
技术实现思路
本专利技术的各种示例实施例提供了:?相机，?相机系统，?相机的成像阵列， ?用于获得图像的方法，?用于从图像数据提取多个图像特性的方法，以及?用于从图像数据提取多个图像特性的设备。本专利技术的一个方面提供了用于获得图像数据的方法。所述方法包括:通过将成像阵列暴露于光学辐射并操作所述成像阵列来获取图像数据。获取所述图像数据包括:将所述成像阵列对所述光学辐射的多个成分中的每个成分的响应根据对应的用于可逆变换的基函数来进行空间调制。所述方法向所述图像数据施加所述变换以得到经变换的图像数据。所述经变换的图像数据包括分别与所述多个成分对应的空间分离的图像拷贝。所述方法从所述经变换的图像数据提取所述空间分离的图像拷贝，并向提取到的所述图像拷贝中的每个图像拷贝施加所述变换的逆。在一些实施例中，获取所述图像数据包括:允许所述光学辐射在与所述成像阵列的像素互作用之前通过光学滤波器。另一个方面提供了一种用于重构图像中的饱和像素的像素值的自动化方法。所述方法包括:获得图像数据，所述图像数据包括具有一些饱和像素的图像的受频带限制的暴露。所述暴露被空间调制。不同地衰减所述暴露的函数使所述空间调制发生在一个或多个空间频率处，并且在一些实施例中，发生在两个或更多个空间频率处。所述方法标识所述图像数据中的所述饱和像素，计算所述图像数据的傅立叶变换，并建立优化问题，其中，所述饱和成分的像素值是未知的，并且待被最小化的误差量度包括与所述两个或更多个空间频率对应的傅立叶域图像拷贝之间的差。所述方法数值求解所述优化问题，以获得所述饱和像素的像素值。本专利技术的另一个方面提供了成像阵列，所述成像阵列包括滤波器，其中，所述滤波器对于多个谱带中的每个谱带而言的透射率随着不同的空间频率而空间变化。本专利技术的另一个方面提供了一种自动化的图像处理系统，该系统包括处理器和用于由所述处理器执行的软件指令。所述软件指令包括将所述处理器配置成执行以下操作的指令:获得图像数据，所述图像数据包括具有一些饱和像素的图像的受频带限制的暴露，其中，由不同地衰减所述暴露的函数在两个或更多个空间频率处空间调制所述暴露；标识所述图像数据中的所述饱和像素；计算所述图像数据的傅立叶变换；建立优化问题，其中，所述饱和成分的像素值是未知的，并且待被最小化的误差量度包括与所述两个或更多个空间频率对应的傅立叶域图像拷贝之间的差；以及数值求解所述优化问题，以获得所述饱和像素的像素值。下面描述本专利技术的更多方面和本专利技术的具体实施例的特征。【专利附图】【附图说明】附图图示了本专利技术的非限制性的示例实施例。图1是图示了根据本专利技术的第一示例实施例的用于彩色成像的方法的流程图。图2图示了将图1的方法应用于示例图像。图3A、3B和3C示出了可以被组装以制作根据在多个空间频率处具有空间变化的示例实施例的滤波器的平铺片(tile)。图4是允许将现有技术的滤波器与根据本专利技术的一个示例实施例的滤波器的半透明度作比较的曲线图。图4A是示出了作为颜色通道数目的函数的根据本专利技术的一个实施例的滤波器的半透明度的曲线图。图5示意性地图示了根据一个示例实施例的梯度滤波器的傅立叶域中的操作。图6A和6B分别示出了在没有削波的情况下(或者作为饱和的结果)图像的扫描线的示例一维图像信号及其傅立叶变换。图6C和6D分别示出了在存在削波的情况下图像的扫描线的同一个示例一维图像信号及其傅立叶变换。图7是图示了根据一个示例实施例的用于恢复饱和像素值的方法的流程图。图8是图示了根据一个示例实施例的相机系统的功能框图。【具体实施方式】在下面的全部描述中，阐明了具体细节以便提供对本专利技术的更全面理解。然而，可以在没有这些细节的情况下实践本专利技术。在其它场合，未详细示出或描述众所周知的要素以避免不必要地使本专利技术模糊不清。因而，应在说明性的而不是限定性的意义上看待说明书和附图。本专利技术的一个基本实施涉及:获得对光学辐射的暴露，其中，根据用于变换的两个或更多个不同的基函数来空间调制成像阵列中的像素对光学辐射的不同成分的响应。例如，当该变换是傅立叶变换时，基函数可以是正弦或余弦函数。然后，根据该变换对所得到的图像数据进行变换以得到经变换的图像数据。在经变换的图像数据中，不同成分所对应的信息是空间分离的。例如，通过余弦和滤波器进行暴露导致原始图像在经傅立叶变换的图像的较高空间频率区域中的准确拷贝。该信息可通过选择经变换的图像数据的对应部分来提取。对经变换的图像数据的对应部分执行的逆变换得到与成分之一对应的成分图像数据。为了最佳地实现经变换的图像数据中的成分的分离，该变换应当具有如下性质:空间域中与函数的乘积对应于经变换的域中的卷积。拥有此性质的一类变换是傅立叶变换。可以以多种方式应用此基本实施。在一些实施例中，根据基函数的空间调制与谱滤波相组合。这样的实施例便利于将图像分离成不同的颜色成分。所述颜色成分可以被重组合以提供彩色图像。在一个示例实施例中，所述颜色成分至少对应于红、绿和蓝(R、G和B)色。图1是图示了根据本专利技术的第一示例实施例的用于彩色成像的方法10的流程图。图2图示了将方法10应用于示例图像21。块12包括操作成像阵列以获得图像数据22。用于实施感光像素的技术不是关键的。作为非限制性的例子，所述像素可以是CMOS光传感器、主动式像素传感器(APS)阵列、电荷耦合器件(CCD)阵列等的像素。每个像素在暴露期间产生作为入射在该像素上的光的函数的输出。成像阵列包括光在被感光像素检测之前所通过的滤波器，或者用于空间调制感光像素对图像成分的响应的某种其它机构。在此示例实施例中，滤波器处在像平面内。因此，每个像素接收已通过滤波器上的对应位置(x，y)的光。滤波器具有随位置而变化的滤波函数f。通常，f是波长λ以及空间坐标X和y的函数。因此，图像数据s(x，y)通常由下式给出:【权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于重构图像中的饱和像素的像素值的自动化方法，所述方法包括：获得图像数据，所述图像数据包括具有一些饱和像素的图像的受频带限制的暴露，其中，由不同地衰减所述暴露的函数在两个或更多个空间频率处空间调制所述暴露；标识所述图像数据中的所述饱和像素；计算所述图像数据的傅立叶变换；建立优化问题，其中，所述饱和成分的像素值是未知的，并且待被最小化的误差量度包括与所述两个或更多个空间频率对应的傅立叶域图像拷贝之间的差；以及数值求解所述优化问题，以获得所述饱和像素的像素值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戈登·韦茨施泰因，伊沃·博多·伊尔克，沃尔夫冈·海德里希，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：