一种高动态范围视频图像采集方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种高动态范围视频图像采集方法。

背景技术

高动态范围技术(High-Dynamic Range，HDR)，是在强烈的对比下看到图像特色的技术，如果强光源照射下的高亮度区域及阴影、逆光等低亮度区域在图像中同时存在时，图像会出现明亮区域因曝光过度成为白色、黑暗区域因曝光不足成为黑色，从而严重影响图像质量。目前，在使用HDR技术进行拍摄的过程中，通过中央重点测光的方式确定曝光参数，每帧图像的曝光参数对整幅画面均有效。但是，整幅画面本身的亮度信息不同，以同样的曝光参数进行曝光，会导致画面中部分区域存在过曝或者欠曝的情况，从而降低拍摄质量。

对此，中国专利CN107592471A公开了一种高动态范围图像拍摄方法，包括：获取摄像头采集的预览图像；将预览图像划分成N个子区域，其中，N为大于1的整数；获取每个子区域的曝光参数；基于每个子区域对应的曝光参数，确定每个子区域对应的曝光图像，按照每个子区域对应的曝光参数，分别对预览图像进行曝光处理，得到与每个子区域对应的初始曝光图像，对于每个子区域，将对应的初始曝光图像中与子区域相同区域的图像确定为子区域的曝光图像；将所有子区域对应的曝光图像进行图像合成处理，输出高动态范围图像。

通过拍摄不同曝光参数的图像序列，最后融合出高动态范围图像。由于不同曝光参数的图像序列的曝光参数对于融合成的高动态范围图像的动态范围、整体亮度以及影调关系起着至关重要的作用，这种方式无法适应不同动态范围的场景，在高动态范围场景下会导致融合出的图像动态范围不足，在低动态范围场景下会导致融合图像的整体亮度偏高或偏低以及影调关系出现反转。

发明内容

本发明提供一种高动态范围视频图像采集方法，解决了现有技术无法适应不同动态范围的场景的技术问题。

本发明提供的基础方案为：一种高动态范围视频图像采集方法，应用于包括第一摄像头和第二摄像头的移动终端，包括：

S1、获取第一摄像头采集的M帧第一预览图像，并获取第二摄像头采集的N帧第二预览图像；其中，M、N为大于1的整数；

S2、将第一预览图像划分成X个第一子区域，并获取每个第一子区域的第一曝光参数；将第二预览图像划分成Y个第二子区域，并获取每个第二子区域的第二曝光参数；其中，X、Y为大于1的整数；

S3、基于每个第一子区域对应的第一曝光参数，确定每个第一子区域对应的第一曝光图像；并基于每个第二子区域对应的第二曝光参数，确定每个第二子区域对应的第二曝光图像；

S4、将所有的第一子区域对应的第一曝光图像进行图像合成处理，得到M帧第一合成图像；并将所有的第二子区域对应的第二曝光图像进行图像合成处理，得到N帧第二合成图像；

S5、对M帧第一合成图像进行对齐合成处理，生成第一图像；对N帧第二合成图像进行高动态范围图像合成处理，生成第二图像；并对第一图像和第二图像进行对齐合成处理，生成高动态范围图像。

本发明的工作原理及优点在于：首先，将第一预览图像、第二预览图像分别划分成第一子区域、第二子区域，并获取每个第一子区域的第一曝光参数、每个第二子区域的第二曝光参数；根据第一曝光参数、第二曝光参数分别确定每个第一子区域对应的第一曝光图像、每个第二子区域对应的第二曝光图像；将第一曝光图像、第二曝光图像进行图像合成处理分别得到M帧第一合成图像、N帧第二合成图像。然后，对M帧第一合成图像进行对齐合成处理，生成第一图像，对N帧第二合成图像进行高动态范围图像合成处理，生成第二图像；并对第一图像和第二图像进行对齐合成处理，生成高动态范围图像。通过这样的方式，能够同时满足宽动态范围和高清画质需求，适应不同动态范围的场景，并实现了处理过程的实时预览；相比于现有技术，采用这种方式合成得到的高动态范围图像更加清晰和真实，有效地提升了高动态范围图像的拍摄效果。

本发明合成得到的高动态范围图像更加清晰和真实，提升了高动态范围图像的拍摄效果，解决了现有技术无法适应不同动态范围的场景的技术问题。

进一步，S2具体包括：

S21、对第一预览图像进行场景检测，获得第一场景检测结果，根据第一场景检测结果将第一预览图像划分成X个第一子区域；并对第二预览图像进行场景检测，获得第二场景检测结果，根据第二场景检测结果将第二预览图像划分成Y个第二子区域；

S22、对每个第一子区域进行中央重点测光，获得每个第一子区域的第一测光结果，根据每个第一子区域的第一测光结果确定每个第一子区域的第一曝光参数；并对每个第二子区域进行中央重点测光，获得每个第二子区域的第二测光结果，根据每个第二子区域的第二测光结果确定每个第二子区域的第二曝光参数。

有益效果在于：通过这样的方式，第一子区域、第二子区域的划分越细，越有利于进行场景检测，从而获得准确的第一曝光参数、第二曝光参数。

进一步，S3具体包括：

S31、根据每个第一子区域对应的第一曝光参数对第一预览图像进行曝光处理，得到与每个第一子区域对应的第一初始曝光图像；并根据每个第二子区域对应的第二曝光参数对第二预览图像进行曝光处理，得到与每个第二子区域对应的第二初始曝光图像；

S32、对于每个第一子区域，将对应的第一初始曝光图像中与第一子区域相同区域的图像确定为第一子区域的第一曝光图像；对于每个第二子区域，将对应的第二初始曝光图像中与第二子区域相同区域的图像确定为第二子区域的第二曝光图像。

有益效果在于：通过这样的方式，划分第一子区域、第二子区域越细，合成的第一曝光图像、第二曝光图像效果越好，有利于后续得到清晰和真实的高动态范围图像。

进一步，S5中，对M帧第一合成图像进行对齐合成处理，生成第一图像，具体包括：

从M帧第一合成图像中确定出清晰度值最大的第一合成图像，将其作为第一参考图像；并删除清晰度值低于预设阈值的第一合成图像，得到R帧第一合成图像；

以第一参考图像为基准图像，对R帧第一合成图像进行图像对齐处理，并对第一参考图像和图像对齐处理后的R帧第一合成图像进行图像合成处理，生成第一图像。

有益效果在于：通过这样的方式，删除清晰度值低于预设阈值的第一合成图像，对第一合成图像进行筛选，能够提高生成的第一图像的清晰度。

进一步，S5中，对N帧第二合成图像进行高动态范围图像合成处理，生成第二图像，具体包括：

提取每帧第二合成图像中的特征信息，特征信息包括图像边缘信息、色彩信息、过曝区域的像素点信息和欠曝区域的像素点信息；

获取第一合成图像作为第二参考图像，根据图像边缘信息和色彩信息，以第二参考图像为基准图像，对N帧第二合成图像进行图像对齐处理；

用欠曝帧的第二合成图像中相同区域的所有像素点填充第二参考图像中的过曝区域，用过曝帧的第二合成图像中相同区域的所有像素点填充第二参考图像中的欠曝区域，当第二参考图像中的过曝区域和欠曝区域填充完成后生成第二图像。

有益效果在于：通过这样的方式，用欠曝帧的第二合成图像中相同区域的所有像素点填充第二参考图像中的过曝区域，用过曝帧的第二合成图像中相同区域的所有像素点填充第二参考图像中的欠曝区域，可以放置在高动态范围场景下融合出的图像动态范围不足、在低动态范围场景下会导致融合图像的整体亮度偏高或偏低。

进一步，S5中，对第一图像和第二图像进行对齐合成处理，生成高动态范围图像，具体包括：以第一图像为基准图像对第二图像进行图像对齐处理，在频域和空间域上对第一图像和图像对齐处理后的第二图像进行图像合成处理，生成高动态范围图像。

有益效果在于：通过这样的方式，在频域和空间域上对第一图像和图像对齐处理后的第二图像进行图像合成处理，生成高动态范围图像能够适应不同动态范围的场景。

附图说明

图1为本发明一种高动态范围视频图像采集方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例1

实施例基本如附图1所示，包括：

S1、获取第一摄像头采集的M帧第一预览图像，并获取第二摄像头采集的N帧第二预览图像；其中，M、N为大于1的整数；

S2、将第一预览图像划分成X个第一子区域，并获取每个第一子区域的第一曝光参数；将第二预览图像划分成Y个第二子区域，并获取每个第二子区域的第二曝光参数；其中，X、Y为大于1的整数；

S3、基于每个第一子区域对应的第一曝光参数，确定每个第一子区域对应的第一曝光图像；并基于每个第二子区域对应的第二曝光参数，确定每个第二子区域对应的第二曝光图像；

S4、将所有的第一子区域对应的第一曝光图像进行图像合成处理，得到M帧第一合成图像；并将所有的第二子区域对应的第二曝光图像进行图像合成处理，得到N帧第二合成图像；

S5、对M帧第一合成图像进行对齐合成处理，生成第一图像；对N帧第二合成图像进行高动态范围图像合成处理，生成第二图像；并对第一图像和第二图像进行对齐合成处理，生成高动态范围图像。

在本实施例中，应用于包括第一摄像头和第二摄像头的移动终端，比如说，智能手机、照相机或者平板电脑，具体实施过程如下：

S1、获取第一摄像头采集的M帧第一预览图像，并获取第二摄像头采集的N帧第二预览图像；其中，M、N为大于1的整数。在本实施例中，第一摄像头和第二摄像头的硬件配置相同，比如芯片、镜头、马达等都是相同的。

S2、将第一预览图像划分成X个第一子区域，并获取每个第一子区域的第一曝光参数；将第二预览图像划分成Y个第二子区域，并获取每个第二子区域的第二曝光参数；其中，X、Y为大于1的整数。具体来说，在本实施例中，具体步骤如下：首先，对第一预览图像进行场景检测，获得第一场景检测结果，根据第一场景检测结果将第一预览图像划分成X个第一子区域；并对第二预览图像进行场景检测，获得第二场景检测结果，根据第二场景检测结果将第二预览图像划分成Y个第二子区域；然后，对每个第一子区域进行中央重点测光，获得每个第一子区域的第一测光结果，根据每个第一子区域的第一测光结果确定每个第一子区域的第一曝光参数；并对每个第二子区域进行中央重点测光，获得每个第二子区域的第二测光结果，根据每个第二子区域的第二测光结果确定每个第二子区域的第二曝光参数。通过这样的方式，第一子区域、第二子区域的划分越细，越有利于进行场景检测，从而获得准确的第一曝光参数、第二曝光参数。

S3、基于每个第一子区域对应的第一曝光参数，确定每个第一子区域对应的第一曝光图像；并基于每个第二子区域对应的第二曝光参数，确定每个第二子区域对应的第二曝光图像。

具体来说，在本实施例中，具体步骤如下：

首先，根据每个第一子区域对应的第一曝光参数对第一预览图像进行曝光处理，得到与每个第一子区域对应的第一初始曝光图像；并根据每个第二子区域对应的第二曝光参数对第二预览图像进行曝光处理，得到与每个第二子区域对应的第二初始曝光图像；

然后，对于每个第一子区域，将对应的第一初始曝光图像中与第一子区域相同区域的图像确定为第一子区域的第一曝光图像；对于每个第二子区域，将对应的第二初始曝光图像中与第二子区域相同区域的图像确定为第二子区域的第二曝光图像。

S4、将所有的第一子区域对应的第一曝光图像进行图像合成处理，得到M帧第一合成图像；并将所有的第二子区域对应的第二曝光图像进行图像合成处理，得到N帧第二合成图像。

S5、对M帧第一合成图像进行对齐合成处理，生成第一图像；对N帧第二合成图像进行高动态范围图像合成处理，生成第二图像；并对第一图像和第二图像进行对齐合成处理，生成高动态范围图像。

具体来说，在本实施例中，具体步骤如下：

首先，对M帧第一合成图像进行对齐合成处理，生成第一图像。在本实施例中，具体步骤如下：第一步，从M帧第一合成图像中确定出清晰度值最大的第一合成图像，将其作为第一参考图像；并删除清晰度值低于预设阈值的第一合成图像，得到R帧第一合成图像。第二步，以第一参考图像为基准图像，对R帧第一合成图像进行图像对齐处理，并对第一参考图像和图像对齐处理后的R帧第一合成图像进行图像合成处理，生成第一图像。

然后，对N帧第二合成图像进行高动态范围图像合成处理，生成第二图像。在本实施例中，具体步骤如下：第一步，提取每帧第二合成图像中的特征信息，特征信息包括图像边缘信息、色彩信息、过曝区域的像素点信息和欠曝区域的像素点信息。第二步，获取第一合成图像作为第二参考图像，根据图像边缘信息和色彩信息，以第二参考图像为基准图像，对N帧第二合成图像进行图像对齐处理。第三步，用欠曝帧的第二合成图像中相同区域的所有像素点填充第二参考图像中的过曝区域，用过曝帧的第二合成图像中相同区域的所有像素点填充第二参考图像中的欠曝区域，当第二参考图像中的过曝区域和欠曝区域填充完成后生成第二图像。

最后，对第一图像和第二图像进行对齐合成处理，生成高动态范围图像。在本实施例中，具体步骤如下：以第一图像为基准图像对第二图像进行图像对齐处理，在频域和空间域上对第一图像和图像对齐处理后的第二图像进行图像合成处理，生成高动态范围图像。

实施例2

与实施例1不同之处仅在于，在S1中，获取第一摄像头采集的M帧第一预览图像的步骤如下：控制第一摄像头采集曝光值均为预设的自动曝光值的M帧图像，从而获取M帧第一预览图像，其中，M≥3；获取第二摄像头采集的N帧第二预览图像的步骤如下：控制第二摄像头采集曝光值均取值不同的N帧预览图像，从而获取N帧第二预览图像，其中，N≥3，且M＝N。

实施例3

与实施例2不同之处仅在于，采集高温环境下的高动态范围视频图像，比如说熔炉或者炼钢炉、高温风洞，第一摄像头采集M帧第一预览图像，以及第二摄像头采集N帧第二预览图像之前，调节环境温度与摄像头的光圈温度，以及通过间隔性的采集方式进行删除，以去掉环境的影响。具体来说，首先，对第一摄像头与第二摄像头进行前置判断，确保第一摄像头与第二摄像头是否处于正常工作状态，也即判断第一摄像头与第二摄像头是否存在遮挡、雾化以及散热不佳的情况，只有第一摄像头与第二摄像头处于正常工作状态，也即第一摄像头与第二摄像头无遮挡、无雾化以及无散热不佳的情况才开始进行采集；然后，如果第一摄像头与第二摄像头处于正常工作状态，逐步调节待采集物所处的环境温度，以及逐步调节第一摄像头与第二摄像头的光圈温度，比如说，按照等比数列或者等差数列的方式对环境温度进行降温调节，如果待采集物所处的环境温度为1000K，按照比例系数为0.9的等比数列进行调节，也即1000K、900K、810K、729K···，或者按照ΔT＝50K的等差数列进行调节，也即1000K、950K、900K、850K···，类似的方式可对第一摄像头与第二摄像头的光圈温度进行降温调节；最后，在采集第一预览图像与第二预览图像时，每秒钟采集三张或者五张图像，取其中清晰度最高的一张作为第一预览图像与第二预览图像。通过这样的方式，对环境温度与第一摄像头与第二摄像头的光圈温度进行降温调节，可以降低待采集物所处环境的亮度梯度，从而削弱高温对第一预览图像与第二预览图像清晰度的影响；挑选清晰度最高的作为第一预览图像与第二预览图像，可以删除清晰度不高的图像，确保采集的第一预览图像与第二预览图像的清晰度符合要求。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。