(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010618311.X
(22)申请日 2020.06.30
(71)申请人 杭州萤石软件有限公司
地址 310051 浙江省杭州市滨江区丹枫路
399号2号楼B楼302室
(72)发明人 杜斌 马士杰 杨志翔
(74)专利代理机构 北京德琦知识产权代理有限
公司 11018
代理人 谢安昆 宋志强
(51)Int.Cl.
H04N 5/235(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本申请公开了一种提高图像动态范围的方
法，该方法包括，基于当前场景视频流图像进行
智能分析，根据智能分析结果确定场景中的动态
第一镜头模组以适于动态区域的第一镜头参数，
和用于采集静态区域图像的第二镜头模组以适
于静态区域的第二镜头参数，同时采集场景图
像，分别得到来自于第一镜头模组的第一图像，
来自于第二镜头模组的第二图像；其中，第一镜
头模组与第二镜头模组具有相同的探测区域，将
第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率
的图像。本发明提高了图像的动态范围，达到了
超宽动态范围。权利要求书2页 说明书8页 附图5页CN 111726543 A 2020.09.29
C N 111726543
A
1.一种提高图像动态范围的方法，其特征在于，该方法包括，
基于当前场景视频流图像进行智能分析，根据智能分析结果确定场景中的动态区域和静态区域，
通过用于采集动态区域图像的第一镜头模组以适于动态区域的第一镜头参数，和用于采集静态区域图像的第二镜头模组以适于静态区域的第二镜头参数，同时采集场景图像，分别得到来自于第一镜头模组的第一图像，来自于第二镜头模组的第二图像；其中，第一镜头模组与第二镜头模组具有相同的探测区域，
将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过用于采集动态区域图像的第一镜头模组以适于动态区域的第一镜头参数，和用于采集静态区域图像的第二镜头模组以适于静态区域的第二镜头参数，同时采集场景图像，包括，
同一时刻，触发第一镜头模组对场景中的动态区域进行测光，触发第二镜头模组对场景中的静态区域进行测光；
分别根据测光结果，确定用于采集动态区域图像的第一曝光参数和用于采集静态区域图像的第二曝光参数；
分别得到第一镜头模组以第一曝光参数所采集的第一图像，第二镜头模组以第二曝光参数所采集的第二图像。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别得到来自于第一镜头模组的第一图像，来自于第二镜头模组的第二图像之后，进一步包括，
将第一图像进行高动态范围HDR处理，得到第一宽动态范围图像，
将第二图像进行高动态范围HDR处理，得到第二宽动态范围图像，
所述将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像包括，将至少一帧以上连续第一宽动态范围图像分别与一帧第二宽动态范围图像融合为与第一图像帧率的相同的图像。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于当前场景视频流图像进行智能分析，根据智能分析结果确定场景中的动态区域和静态区域，包括，
基于第一镜头模组和第二镜头模组中的任一镜头模组所采集的当前场景视频流图像，或者，基于第一镜
头模组所采集的当前场景视频流图像，进行目标检测，将检测到具有运动目标的区域所对应的场景区域作为场景中的动态区域，将无运动目标的区域所对应的场景区域作为场景中的静态区域。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将第一图像进行高动态范围HDR处理，得到第一宽动态范围图像，包括，
根据当前第一图像亮度，判断当前第一图像是否满足动态区域宽动态采集要求，或者，采集时间是否到达相邻帧间隔，
如果是，则在相邻帧间隔内对第一图像进行单高动态范围图像处理，得到第一宽动态范围图像，
否则，则重新进行测光，并调整第一曝光参数，
所述将第二图像进行高动态范围HDR处理，得到第二宽动态范围图像，包括，
根据当前第二图像亮度，判断当前第二图像是否满足静态区域宽动态采集要求，或者，
图像中静态区域本身是否发生移动，
如果是，则将第二图像进行高动态范围图像处理，得到第二宽动态范围图像，
否则，则重新进行测光，并调整第二曝光参数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像，包括，
判断第一图像的帧率是否是第二图像的帧率的整数倍，
如果是，则按照第一图像帧率与第二图像帧率的比例，按帧序将每m帧连续第一图像分别和与该m帧图像最近的一帧第二图像帧进行融合，其中，m为第一图像帧率与第二图像帧率的比例值；
否则，按照第一图像帧与第二图像帧就近原则，将至少一帧以上连续第一图像分别和与其最近的一帧的第二图像来进行融合。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按照第一图像帧与第二图像帧就近原则，将至少一帧以上连续第一图像分别和与其最近的一帧的第二图像进行融合，包括，根据帧率确定第一图像各帧的采集时间和第二图像各帧的采集时间，判断第一图像各帧的采集时间与第二图像各帧采集时间之差的绝对值是否小于设定的采集时间阈值，如果是，则将该第一图像帧与该第二图像帧进行融合。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第二图像进行高动态范围HDR处理，得到第二宽动态范围图像，还包括，
在第二镜头模组曝光采集图像的过程中，记录基于视频流图像检测到图像中的动态区域，将第二图像中的动态区域去除后，再进行HDR处理。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一图像包括曝光时间阈值内所采集的多帧不同曝光时间的图像，其中，曝光时间小于等于曝光时间阈值；
所述第二图像包括所采集的多帧不同曝光时间的图像，其中，曝光时间允许大于等于曝光时间阈值；
所述曝光时间阈值为帧率的倒数；
所述将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像，包括，
将第一图像帧中的动态区域与第二图像帧中的静态区域拼接为一帧融合后的图像。
10.一种摄像机，其特征在于，该摄像机包括，用于采集动态区域图像的第一镜头模组和用于采集静态区域图像的第二镜头模组，以及处理器，其中，第一镜头模组与第二镜头模组具有相同的探测区域，
所述第一镜头模组根据智能分析结果确定场景中的动态区域，以适于动态区域的第一镜头参数，采集场景图像，得到第一图像，
所述第二镜头模组根据智能分析结果确定场景中的静态区域，以适于静态区域的第二镜头参数，与第一镜头模组同时采集场景图像，得到第二图像，
处理器将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像。
一种提高图像动态范围的方法、摄像机
技术领域
[0001]本发明涉及图像处理领域，特别地，涉及一种提高图像动态范围的方法。
背景技术
[0002]动态范围(Dynamic Range)是物理学中常见的概念，表示某一物理量最大值与最小值的比率，通常以对数表示，单位为dB。在图像领域中，图像动态范围是指最明亮处与最黑暗处的亮度之比。自然景观的亮度范围覆盖非常之广，最大动态范围能达到160dB，而人眼可以感知的亮度范围高达10个数量级。
[0003]数字相机输出的图像只能记录有限范围的灰阶与颜数，其动态范围只有两个数量级，远远小于常见的自然场景的动态范围及人眼所能感知的动态范围，因此，需要进行动态范围扩展，从而让电子显示设备能够输出更宽动态范围的图像。
[0004]以用于监控的图像为例，监控图像具有如下特点：
[0005]1、需要实时视频流，帧率一般大于25fps，
[0006]2、监控画面中的大部分在一定时间内是静止的或者说变化缓慢的。
[0007]3、监控画面中的运动部分是最重要的信息，是最需要清晰呈现的部分。
[0008]4、用于监控的摄像机安装环境复杂，面临一个场景内明暗对比特别强烈的问题，在一定曝光时间下，由于感光器件所能探测到的最大光强和最小光强都是有限的，摄像机输出的图像会出现明亮区域因过曝而成为白，黑暗区域因曝光不足而成为黑。[0009]为了解决摄像机在环境明暗差别强烈的情况下实时地看清场景重要画面的问题，现有的提高图像动态范围的方法一般有两个方案：
[0010]方案一，进行目标检测，以检测场景中的运动目标或者特定目标，然后将相机的曝光策略向所检测到的目标倾斜，以保证目标的清晰度，这种方法的代价是牺牲了画面中的非目标部分，有可能过白或者过黑导致看不清。
[0011]方案二，.通过图像宽动态处理，连续拍摄多张单目图片，利用不同的曝光时间获得亮度不同的图像，然后交由图像融合处理器处理，生成符合要求的图像。传统的宽动态处理方式有两个限制：其一，单张图像的曝光时间不能大于1/Nfps，其中，N为帧率值，因为即使以1/Nfps曝光，亮度还不够的区域
也不可能看清；其二，对于运动的目标，如果曝光时间过长，即使在1/Nfps以内也有可能出现拖影，导致图像模糊。
发明内容
[0012]本发明提供了一种提高图像动态范围的方法，以使得在明暗对比强烈的情况下全部图像画面清晰。
[0013]本发明提供的一种提高图像动态范围的方法，是这样实现的：
[0014]基于当前场景视频流图像进行智能分析，根据智能分析结果确定场景中的动态区域和静态区域，
[0015]通过用于采集动态区域图像的第一镜头模组以适于动态区域的第一镜头参数，和
用于采集静态区域图像的第二镜头模组以适于静态区域的第二镜头参数，同时采集场景图像，分别得到来自于第一镜头模组的第一图像，来自于第二镜头模组的第二图像；其中，第一镜头模组与第二镜头模组具有相同的探测区域，
[0016]将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像。
[0017]较佳地，所述通过用于采集动态区域图像的第一镜头模组以适于动态区域的第一镜头参数，和用于采集静态区域图像的第二镜头模组以适于静态区域的第二镜头参数，同时采集场景图像，包括，
[0018]同一时刻，触发第一镜头模组对场景中的动态区域进行测光，触发第二镜头模组对场景中的静态区域进行测光；
[0019]分别根据测光结果，确定用于采集动态区域图像的第一曝光参数和用于采集静态区域图像的第二曝光参数；
[0020]分别得到第一镜头模组以第一曝光参数所采集的第一图像，第二镜头模组以第二曝光参数所采集的第二图像。
[0021]较佳地，所述分别得到来自于第一镜头模组的第一图像，来自于第二镜头模组的第二图像之后，进一步包括，
[0022]将第一图像进行高动态范围HDR处理，得到第一宽动态范围图像，
[0023]将第二图像进行高动态范围HDR处理，得到第二宽动态范围图像，
[0024]所述将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像包括，将至少一帧以上连续第一宽动态范围图像分别与一帧第二宽动态范围图像融合为与第一图像帧率的相同的图像。
[0025]较佳地，所述基于当前场景视频流图像进行智能分析，根据智能分析结果确定场景中的动态区域和静态区域，包括，
[0026]基于第一镜头模组和第二镜头模组中的任一镜头模组所采集的当前场景视频流图像，或者，基于第一镜头模组所采集的当前场景视频流图像，进行目标检测，将检测到具有运动目标的区域所对应的场景区域作为场景中的动态区域，将无运动目标的区域所对应的场景区域作为场景中的静态区域。
[0027]较佳地，所述将第一图像进行高动态范围HDR处理，得到第一宽动态范围图像，包括，
[0028]根据当前第一图像亮度，判断当前第一图像是否满足动态区域宽动态采集要求，或者，采集时间是否到达相邻帧间隔，
[0029]如果是，则在相邻帧间隔内对第一图像进行单高动态范围图像处理，得到第一宽动态范围图像，
[0030]否则，则重新进行测光，并调整第一曝光参数，
[0031]所述将第二图像进行高动态范围HDR处理，得到第二宽动态范围图像，包括，[0032]根据当前第二图像亮度，判断当前第二图像是否满足静态区域宽动态采集要求，或者，图像中静态区域本身是否发生移动，
[0033]如果是，则将第二图像进行高动态范围图像处理，得到第二宽动态范围图像，[0034]否则，则重新进行测光，并调整第二曝光参数。
[0035]较佳地，所述将第一图像与第二图像融合为具有第一图像帧率的图像，包括，
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