CN101394485B - 图像生成方法、装置及图像合成设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像生成方法，该方法包括：生成曝光时间不同的至少两幅图像；分别获取所述曝光时间不同的图像中像素的亮度值；分别获取所述曝光时间不同的图像中像素的可信度；分别将所述曝光时间不同的图像相应像素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中像素的亮度值，生成合成图像。使用本发明所提供的技术方案，可以实时的生成细节丰富的图像。

Description

图像生成方法、装置及图像合成设备

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种图像生成方法及装置及图像合成设备。

背景技术

在现实场景中，人眼能感觉的动态范围很大，既能察觉出亮度为10^-3cd/m²的星光，也能察觉出亮度为10⁵cd/m²的阳光，并且人眼在很暗和很亮的情况下也能察觉到现实场景中的各种细节。而目前的图像采集设备的亮度动态范围较低，在特别亮的场景不能看到相应的亮细节，在特别暗的场景不能看到相应的暗细节，因此，图像采集设备和实际场景以及人眼能感知的亮度动态范围差距很大。

现有技术提供一种增大图像采集设备摄取细节的方法，该方法具体包括：

步骤101、先假定长短曝光时间，然后根据每幅图像的亮度值方图确定过曝光和曝光不足的象素个数，从而调整长短曝光时间，得到间隔的长短曝光图像。

步骤102、根据长短曝光图像中相应象素的亮度值，计算合成图像中象素的亮度值，以得到合成图像。

该步骤中计算合成图像中象素的亮度的公式为：

I_g＝w₁×t₁×I₁+w₂×t₂×I₂/(w₁×t₁+w₂×t₂)

其中，w₁和w₂是曲线系数，其动态范围可以是：10^-3-10⁹；t₁和t₂分别为长曝光时间和短曝光时间；I₁为长曝光图像中象素的亮度，I₂为短曝光图像中相应象素的亮度。

该步骤中计算得到的合成图像中象素的亮度值I_g是大动态范围数值，其动态范围可以达到10^-3-10⁹，所以该合成图像的亮度范围很大。

步骤103、将合成图像经过色调映射转成8位视频图像。

由于步骤102中得到的I_g是大动态范围的数值，所以本步骤中需要对合成图像的亮度范围进行色调映射，转换成普通显示器能够显示的8位视频图像，可显示的8位视频图像的亮度范围是：0-255。

在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：

现有技术为了得到细节丰富的图像，需要对长曝光图像和短曝光图像的对应象素进行亮度计算，所得到的合成图像中象素的亮度是大范围数值，为了能够在普通的显示器上显示该图像，将所得到的大范围的合成图像进行色调映射，其中，合成图像中象素的亮度计算和色调映射的计算量都比较大，复杂度高，难以实时的生成视频图像。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种图像生成方法、装置及图像合成设备，能够实时的生成细节丰富的视频图像。

有鉴于此，本发明实施例提供：

一种图像生成方法，该方法包括：

生成曝光时间不同的至少两幅图像；

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值；

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度；

分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值，生成合成图像。

一种图像生成方法，该方法包括：

生成曝光时间不同的至少两幅图像；

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值；

分别对所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值；

分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的已矫正亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值，生成合成图像。

一种图像生成装置，包括：

图像采集单元，用于生成曝光时间不同的至少两幅图像；

象素亮度值获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值；

象素可信度获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度；

象素亮度值合成单元包括：第一亮度值合成单元，

所述第一亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值。

一种图像生成装置，包括：

图像采集单元，用于生成曝光时间不同的至少两幅图像；

待矫正的亮度值获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值；

矫正单元，用于分别对所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值；

象素亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的已矫正亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的亮度值。

一种图像合成设备，包括：

象素亮度值获取单元，用于分别获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值；

象素可信度获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度；

象素亮度值合成单元包括：第一亮度值合成单元，

所述第一亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本发明实施例获取曝光时间不同的图像中象素的可信度，分别将曝光时间不同的图像相应象素的可信度与对应的亮度值相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的亮度值。上述合成图像中象素的亮度值的计算方法简单，计算量小，且，由于曝光时间不同的图像相应象素的可信度之和可以在1附近，所以所获得的合成图像中象素的亮度值可以是0-255之间的数值，不需要进行色调映射就可以在普通显示器上直接显示该合成图像，因而可以实时的生成视频图像。

本发明实施例分别对曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值；再分别将曝光时间不同的图像相应象素的已矫正亮度值与对应的恒定参数相乘，以得到合成图像中象素的亮度值，由于该技术方案中相应象素对应的恒定参数之和可以为一，所以所获得的合成图像中象素的亮度值可以是0-255之间的数值，不需要进行色调映射就可以在普通显示器上直接显示该合成图像，且，对曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正的计算量很小，因而可以实时的生成视频图像。

附图说明

图1为现有技术提供的增大图像采集设备摄取细节的方法；

图2为本发明实施例一提供的图像生成方法；

图3为本发明实施例二提供的图像生成方法；

图4为本发明实施例三提供的图像生成方法；

图5为本发明实施例四提供的图像生成方法；

图6为本发明实施例五提供的图像生成设备；

图7为本发明实施例六提供的图像生成设备；

图8为本发明实施例七提供的图像生成系统；

图9-A为本发明实施例生成的长曝光图像图；

图9-B为本发明实施例生成的短曝光图像图；

图9-C为本发明实施例生成的采用已矫正亮度值的恒定参数加权法所获得的合成图像；

图9-D为本发明实施例生成的采用待矫正亮度值的高斯权重作为可信度的可信加权法所获得的合成图像；

图9-E为本发明实施例生成的采用混合加权法所获得的合成图像；

图9-F为采用罗技自动曝光技术所获得的合成图像。

具体实施方式

本发明实施例提供一种图像生成方法，包括：生成曝光时间不同的至少两幅图像；分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值；分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度；分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值，生成合成图像。使用本发明所提供的技术方案，可以实时的生成细节丰富的合成图像。

参阅图2，本发明实施例一提供一种图像生成方法，该方法具体包括步骤：

步骤201、生成曝光时间不同的至少两幅图像。

其中，曝光时间不同的至少两幅图像是针对同一场景所生成的曝光时间不同的图像。假定本步骤生成曝光时间不同的两幅图像，长曝光图像和短曝光图像。在本步骤之前，需要先设置长曝光时间和短曝光时间，具体设置方式为：采用自动曝光技术获取当前场景最佳曝光时间，根据最佳曝光时间确定长曝光时间和短曝光时间，并交替的设置图像采集设备的曝光时间为长曝光时间和短曝光时间。其中，可以设置长曝光的绝对曝光时间是最佳曝光时间的两倍，设置短曝光的绝对曝光时间是最佳曝光时间的一半。通常图像采集设备采用相对曝光时间，其相对曝光时间的计算公式为：

相对曝光时间＝-log₂(绝对曝光时间)

其中，本步骤中生成的长曝光图像是在长曝光时间生成的，短曝光图像是在短曝光时间生成的。

步骤202、分别获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值和对应的可信度，采用可信加权法计算合成图像中象素的亮度值，以生成细节丰富的合成图像。

其中，本步骤中曝光时间不同的图像中的相应象素是当前场景中客观位置投影到曝光时间不同的图像上的影像，当拍摄曝光时间不同的图像的时间间隔很短，或者当前场景不发生变化时，曝光时间不同的图像中相应象素可以表示当前场景的同一物理位置。

其中，本步骤中所获取的曝光时间不同的图像中象素的亮度值可以是：长短曝光图像中象素的待矫正亮度值，即直接获得的长短曝光图像中象素的亮度值，或者，对长短曝光图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，所得到的长短曝光图像中象素的已矫正亮度值。

对于利用长短曝光时间所拍摄的同一场景，如果去除曝光过度象素和曝光不足象素，理论上反伽马矫正后的长短曝光图像相应象素的亮度值的比值应为长短曝光时间的比值。考虑到图像采集设备的亮度值与进光度的响应曲线为非线性，而且象素值形成期间有量化的损失，相应象素的亮度值比值与曝光时间比值相等的关系显然已经不准确，此时，相应象素的亮度值即是上述长短曝光图像相应象素的待矫正亮度值，因此，因此需要对长短曝光图像相应象素的待矫正亮度值进行矫正。可以采用平均亮度来矫正长短曝光图像相应象素的待矫正亮度值。假设长曝光图像中象素的平均亮度值为：

短曝光图像中象素的平均亮度值为：

则：

采用平均亮度矫正长短曝光图像中象素的待矫正亮度值，得到已矫正亮度值，如公式(2)：

$I_1^{\text{'}}=I_1\×(0.5{\stackrel{\_}{I}}_1+0.5{\stackrel{\_}{I}}_2)/{\stackrel{\_}{I}}_1---\left(2\right)$

$I_2^{\text{'}}=I_2\×(0.5{\stackrel{\_}{I}}_1+0.5{\stackrel{\_}{I}}_2)/{\stackrel{\_}{I}}_2$

其中，公式(2)中的两个0.5分别为长短曝光图像对应的平均参数值，其长短曝光图像对应的平均参数值之和可以为1。其中， $0.5{\stackrel{\_}{I}}_1+0.5{\stackrel{\_}{I}}_2$ 为综合亮度值。

其中，I₁为长曝光图像的亮度值，I₂为短曝光图像的亮度值。

本步骤中采用可信加权法来计算合成图像中象素的亮度值，可信加权法的公式具体参见公式(3)：

I_g＝w_g1(I₁，I₂)×I₁+w_g2(I₁，I₂)×I₂    (3)

其中，w_g1(I₁，I₂)和w_g2(I₁，I₂)分别为长曝光图像和短曝光图像相应象素的可信度。对于图像过暗(I接近0)或者图像过亮(I接近255)的图像区域，细节很少，因此，可以降低这部分图像区域中象素的可信度。可信加权法可以采用任何能反应可信度的权重系数，例如，可以采用高斯函数生成亮度高斯权重作为可信度，高斯函数的公式可以是公式(4)：

w＝exp(-(I-128)²/σ)    (4)

如下公式(5)为利用高斯函数生成亮度的高斯权重的公式：

w_g1(I₁，I₂)＝w_g(I₁)/(w_g(I₁)+w_g(I₂))    (5)

w_g2(I₁，I₂)＝1.0-w_g1(I₁，I₂)

为了保证亮度高斯权重的连续性，可以对亮度的高斯权重做一次大范围的高斯平滑。做高斯平滑后的亮度高斯权重如式(6)：

w_g1(I₁，I₂)′＝Gussion(w_g(I₁)/w_g(I₁)+w_g(I₂)))    (6)

w_g2(I₁，I₂)′＝1.0-w_g1(I₁，I₂)′

此时，采用高斯平滑后的亮度高斯权重的可信加权法如式(7)：

I_g＝w_g1(I₁，I₂)′×I₁+w_g2(I₁，I₂)′×I₂         (7)

上述公式(7)中的亮度值I可以是：长短曝光图像相应象素的待矫正亮度值I₁和I₂，或者，长短曝光图像相应象素的已矫正亮度值I₁′和I₂′。当采用长短曝光图像相应象素的已矫正亮度值I₁′和I₂′时，可信加权法如式(8)：

I_g＝w_g1(I₁，I₂)′×I₁′+w_g2(I₁，I₂)′×I₂′(8)

利用该公式(8)得到的合成图像既能保留图像丰富的细节，又能更好的保持该合成图像的亮度单调性。

参阅图3，本发明实施例二提供一种图像生成方法，该方法具体包括步骤：

步骤301、生成曝光时间不同的至少两幅图像。

步骤302、分别获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值和对应的可信度，采用混合加权法计算合成图像中象素的亮度值，生成细节丰富的合成图像。

本步骤中获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值和对应的可信度的方式与实施例一中的相同；

本步骤中采用混合加权法计算合成图像中象素的亮度值，下面先介绍混合加权法中所涉及的恒定参数加权法。

恒定参数加权法的公式(9)如下：

I_h＝β₁I₁+β₂I₂    (9)

其中，公式(9)中的亮度值I₁和I₂可以是：长短曝光图像相应象素的待矫正亮度值I₁和I₂，或者，长短曝光图像相应象素的已矫正亮度值I₁′和I₂′。β₁和β₂分别为长短曝光图像相应象素对应的恒定参数，其中，β₁与β₂之和可以为1。所得到的I_h为恒定参数加权亮度值。

采用恒定参数加权法的优点是计算简单，保留了当前场景中亮度的单调性，但是该方法没有区分保留区域和应摒弃的区域，而是将长曝光图像和短曝光图像相应象素的亮度值简单相加，使用该方法得到的合成图像，暗区域比长曝光图像中的暗区域的细节差很多，亮区域比短曝光图像中的亮区域的细节差很多。因此，所得到的合成图像细节模糊。

本步骤中采用混合加权法的计算公式参见公式(10)：

I＝α₂I_h+α₁I_g    (10)

其中，I_h可以由公式(9)得出，I_g可以由公式(3)、(7)或(8)得出。α₁是第一可调参数，α₂是第二可调参数，且α₁与α₂之和可以为1。实验表明，当α₂＝0.667时，合成图像的亮度可以达到整体上最佳的和谐程度，合成图像保留了丰富的细节，并且保留了合成图像的亮度单调性。

参阅图4，本发明实施例三提供一种图像生成方法，该方法具体包括步骤：

步骤401、生成曝光时间不同的至少两幅图像。

步骤402、获取曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值，对象素的待矫正亮度值进行矫正，得到曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值，采用恒定参数加权法计算合成图像中象素的亮度值，生成细节丰富的合成图像。

本步骤中采用的恒定参数加权法的公式参见公式(9)。

本步骤中对曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到象素的已矫正亮度值，其矫正方法可以与实施例一中的相同。其中，本步骤所采用的公式(9)中的亮度值I₁和I₂是：长短曝光图像相应象素的已矫正亮度值I₁′和I₂′。

参阅图5，本发明实施例四提供一种图像生成方法，该方法具体包括步骤：

步骤501、生成曝光时间不同的至少两幅图像。

步骤502、将所生成的曝光时间不同的图像分解，分别得到各个图像中象素的亮度值，色差值。

在本步骤中将长曝光图像转换到YCrCb空间，分解得到：亮度值Y1、色差值Cr1、色差值Cb1；将短曝光图像转换到YCrCb空间，分解得到：亮度值Y2、色差值Cr2、Cb2。

考虑到人眼对亮度非常敏感，亮度变化中的不自然会引起人眼强烈的不舒服，而人眼对于色度的要求则是饱和、清晰、对比强烈。因此本发明实施例四在步骤502中将图像的亮度和色度分离，在随后的步骤中分别采用不同的合成方法合成相应象素的亮度值和色差值。

步骤503、获取曝光时间不同的图像中象素的可信度。

本步骤中获取曝光时间不同的图像中象素的可信度的方式与实施例一相同。

步骤504、采用可信加权法或混合加权法计算合成图像中象素的亮度值Y。

如果本步骤中采用可信加权法，其实现方式可参见实施例一；如果本步骤中采用混合加权法，其实现方式可参见实施例二。

步骤505、采用可信加权法计算合成图像中象素的色差值Cr，Cb。

本步骤中计算合成图像中象素的色差值Cr，Cb的公式(11)为：

C_r＝w_g1(I₁，I₂)×Cr₁+w_g2(I₁，I₂)×Cr₂    (11)

C_b＝w_g1(I₁，I₂)×Cb₁+w_g2(I₁，I₂)×Cb₂

其中，步骤504和步骤505可以并行处理，也可以有先后顺序，均不影响本发明的实现。

步骤506、将计算得到的合成图像中象素的亮度值、色差值转换到RGB色彩空间，生成细节丰富的合成图像。

其中，本发明实施例四也可以采用将曝光时间不同的图像映射到YUV空间进行亮度与色差的分解，不影响本发明的实现。

本发明实施例的步骤504也可以采用先对曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到象素的已矫正亮度值，再采用恒定参数加权法计算合成图像中象素的亮度值，其实现方式可参见实施例三。

由于生成曝光时间不同的图像可以由图像采集模块完成，利用曝光时间不同的图像生成合成图像可以由图像合成模块完成，而在现实生活中，图像采集模块和图像合成模块可能位于不同的物理实体上，需要将所生成的曝光时间不同的图像传输到图像合成模块，因此，在生成曝光时间不同的图像和利用曝光时间不同的图像生成合成图像之间还包括：组合长短曝光图像对并传输的过程。

下面举例说明组合长短曝光图像对并传输的过程：对于当前场景生成的第一幅长曝光图像，和初始设置的短曝光图像组成长短曝光图像对并输出；对于当前场景生成的第一幅短曝光图像，与第一幅长曝光图像组成长短曝光图像对并输出；对于再生成的第二幅长曝光图像，和第一幅短曝光图像组成长短曝光图像对并输出；对于再生成的第二幅短曝光图像，和第二幅长曝光图像组成长短曝光图像对并输出，依次类推。其中，当前场景生成的第一幅长曝光图像和初始设置的短曝光图像组成的长短曝光图像对不准确，可以丢弃。

该长短曝光图像对的输出频率是：采集设备输出图像帧率与采集设备改变曝光时间的频率之中的较小值，其中，采集设备改变曝光时间的频率是单位时间内采集设备能改变的曝光的次数。采集设备输出图像帧率等于读取CMOS/CCD的频率。一般采集设备输出图像帧率都很大，所以长短曝光图像对的输出频率一般取采集设备改变曝光时间的频率。

上述本发明实施例中可以不采用平均亮度对曝光时间不同的图像相应象素的待矫正亮度值进行矫正，而采用其他的矫正方法，例如伽马或者反伽马的矫正方法，不影响本发明的实现。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，例如，只读存储器，磁盘或光盘等。

参阅图6，本发明实施例五提供一种图像生成设备，该设备包括：

图像采集单元601，生成曝光时间不同的至少两幅图像；

象素亮度值获取单元602，获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值；其中，所获取的象素的亮度值是：所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值，或者，所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值。

象素可信度获取单元603，获取曝光时间不同的图像中象素的可信度，其中，曝光时间不同的图像中象素的可信度之和可以为1；该单元可以采用高斯函数，获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值的高斯权重作为可信度；

象素亮度值合成单元604包括：第一亮度值合成单元6041，第二亮度值合成单元6042，第三亮度值合成单元6043，

第一亮度值合成单元6041，分别将曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，将各相乘的结果求和；

第二亮度值合成单元6042，分别将曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的恒定参数相乘，得到恒定参数加权亮度值；其中，曝光时间不同的图像相应象素对应的恒定参数之和为1；

第三亮度值合成单元6043，将第二亮度值合成单元6042中的恒定参数加权亮度值与第二可调参数相乘，将第一亮度值合成单元6041相应象素亮度值分别与对应的可信度的乘积之和与第一可调参数相乘，再将两个乘积的结果相加，以得到合成图像中象素的亮度值。

所述装置还包括：

象素色差值获取单元605，获取曝光时间不同的图像中象素的色差值；

象素色差值合成单元606，分别将曝光时间不同的图像相应象素的色差值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的色差值；

彩色图像生成单元607，将合成图像中象素的亮度值和色差值转换到RGB空间，以生成彩色图像。

参阅图7，本发明实施例六提供一种图像生成设备，该设备包括：

图像采集单元701，生成曝光时间不同的至少两幅图像；

待矫正的亮度值获取单元702，用于分别获取曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值；

矫正单元703，分别对曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值；

象素亮度值合成单元704，分别将曝光时间不同的图像相应象素的已矫正亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果相加，以得到合成图像中象素的亮度值。

参阅图8，本发明实施例七提供一种图像合成设备，包括：

象素亮度值获取单元801，分别获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值；

象素可信度获取单元802，分别获取曝光时间不同的图像中象素的可信度；

象素亮度值合成单元803包括：第一亮度值合成单元8031，第二亮度值合成单元8032，第三亮度值合成单元8033，

第一亮度值合成单元8031，分别将曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值。

第二亮度值合成单元8032，分别将曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果相加，得到恒定参数加权亮度值；所述曝光时间不同的图像相应象素对应的恒定参数之和为1；

第三亮度值合成单元8033，将第一亮度值合成单元8031中各相乘的结果求和所得的和值与第一可调参数相乘，将恒定参数加权亮度值与第二可调参数相乘，将两个乘积求和，以得到合成图像中象素的亮度值；

其中，第一可调参数与第二可调参数的和为1。

该图像合成设备还包括：

象素色差值获取单元804，分别获取曝光时间不同的图像中象素的色差值；

象素色差值合成单元805，分别将曝光时间不同的图像相应象素的色差值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的色差值；

彩色图像生成单元806，将合成图像中象素的亮度值和色差值转换到RGB空间，以生成彩色图像。

从以上分析可以看出，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例获取曝光时间不同的图像中象素的可信度，分别将曝光时间不同的图像相应象素的可信度与对应的亮度值相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的亮度值。上述合成图像中象素的亮度值的计算方法简单，计算量小，且，由于曝光时间不同的图像相应象素的可信度之和可以在1附近，所以所获得的合成图像中象素的亮度值可以是0-255之间的数值，不需要进行色调映射就可以在普通显示器上直接显示该合成图像，因而可以实时的生成视频图像。图9为本发明实施例采用罗技摄像头pro5000(大小：320×240象素)生成的实验结果图，从该图可以清楚看出，采用本发明实施例所提供的技术方案，可以得到细节丰富的图像。

本发明实施例分别对曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值；再分别将曝光时间不同的图像相应象素的已矫正亮度值与对应的恒定参数相乘，以得到合成图像中象素的亮度值，由于该技术方案中相应象素对应的恒定参数之和可以为一，所以所获得的合成图像中象素的亮度值可以是0-255之间的数值，不需要进行色调映射就可以在普通显示器上直接显示该合成图像，且，对曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正的计算量很小，因而可以实时的生成视频图像。

本发明实施例所提供的技术方案可以不更改现有图像采集设备的架构，利用附加软件模块来生成细节丰富的图像，尤其在拍摄场景亮度范围大的情况下，能清楚的获取当前场景的细节。且，可扩展性强，后期升级简便。

本发明实施例可采用在图像采集模块生成曝光时间不同的图像后，组成长短曝光图像对输出，长短曝光图像对的输出频率是采集设备输出图像帧率与采集设备改变曝光时间的频率之中的较小值，一般采集设备输出图像帧率都很大，所以长短曝光图像对的输出频率一般取采集设备改变曝光时间的频率，不会降低图像采集设备的输出帧率。

以上对本发明所提供的一种图像生成方法、装置及图像合成设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种图像生成方法，其特征在于，该方法包括：

生成曝光时间不同的至少两幅图像；

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值；

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度；

分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值，生成合成图像；

其中，获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度具体为：

采用高斯函数，获取所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值的高斯权重，作为可信度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

该方法还包括：

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的色差值；

分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的色差值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的色差值；

将所述合成图像中象素的亮度值和色差值转换到RGB空间，以生成彩色图像。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于：

所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值是：所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值，或者，所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

获取所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值具体为：

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值；

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的平均亮度值；

将所述曝光时间不同的图像各自的象素的平均亮度值分别与对应的平均参数值相乘，将各相乘的结果相加，以得到综合亮度值；所述曝光时间不同的图像对应的平均参数值之和为1；

分别将所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值与所述综合亮度值相乘，再除以对应的平均亮度值，以得到所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值之后，该方法还包括：

分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果相加，得到恒定参数加权亮度值；所述曝光时间不同的图像相应象素对应的恒定参数之和为1；

将所述恒定参数加权亮度值与第二可调参数相乘；

在将所述相应象素的亮度值分别与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和之后，该方法还包括：

将所述各相乘的结果求和所得的和值与第一可调参数相乘，再加上所述恒定参数加权亮度值与第二可调参数的乘积，得到合成图像中象素的亮度值；

其中，所述第一可调参数与第二可调参数的和为1。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述至少两幅图像是：长曝光图像和短曝光图像；

在生成曝光时间不同的至少两幅图像之前，该方法还包括：

设置长曝光时间和短曝光时间；

所述生成曝光时间不同的至少两幅图像具体为：

在所述长曝光时间，生成所述长曝光图像；在所述短曝光时间，生成所述短曝光图像。

7.一种图像生成方法，其特征在于，该方法包括：

生成曝光时间不同的至少两幅图像；

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值；

分别对所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值；

分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的已矫正亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值，生成合成图像，其中，所述曝光时间不同的图像相应象素对应的恒定参数的和为1。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述分别对所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值具体为：

分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的平均亮度值；

将所述曝光时间不同的图像各自的象素的平均亮度值分别与对应的平均参数值相乘，将各相乘的结果相加，以得到综合亮度值；所述曝光时间不同的图像对应的平均参数值之和为1；

分别将所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值与所述综合亮度值相乘，再除以对应的平均亮度值，以得到所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值。

9.一种图像生成装置，其特征在于，包括：

图像采集单元，用于生成曝光时间不同的至少两幅图像；

象素亮度值获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的亮度值；

象素可信度获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度；所述象素的可信度为采用高斯函数生成的所述象素的亮度值的高斯权重；

象素亮度值合成单元包括：第一亮度值合成单元，

所述第一亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述装置还包括：

象素色差值获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的色差值；

象素色差值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的色差值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的色差值；

彩色图像生成单元，用于将所述合成图像中象素的亮度值和色差值转换到RGB空间，以生成彩色图像。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：

所述象素亮度值获取单元所获取的曝光时间不同的图像中象素的亮度值是：所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值，或者，所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：

象素亮度值合成单元还包括：第二亮度值合成单元，第三亮度值合成单元，

所述第二亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果相加，得到恒定参数加权亮度值；所述曝光时间不同的图像相应象素对应的恒定参数之和为1；

所述第三亮度值合成单元，用于将所述第一亮度值合成单元中各相乘的结果求和所得的和值与第一可调参数相乘，将所述恒定参数加权亮度值与第二可调参数相乘，将两个乘积求和，以得到合成图像中象素的亮度值；

其中，所述第一可调参数与第二可调参数的和为1。

13.一种图像生成装置，其特征在于，包括：

图像采集单元，用于生成曝光时间不同的至少两幅图像；

待矫正的亮度值获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值；

矫正单元，用于分别对所述曝光时间不同的图像中象素的待矫正亮度值进行矫正，得到所述曝光时间不同的图像中象素的已矫正亮度值；

象素亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的已矫正亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的亮度值，其中，所述曝光时间不同的图像相应象素对应的恒定参数的和为1。

14.一种图像合成设备，其特征在于，包括：

象素亮度值获取单元，用于分别获取曝光时间不同的图像中象素的亮度值；

象素可信度获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的可信度；所述象素的可信度为采用高斯函数生成的所述象素的亮度值的高斯权重；

象素亮度值合成单元包括：第一亮度值合成单元，

所述第一亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，得到合成图像中象素的亮度值。

15.根据权利要求14所述的图像合成设备，其特征在于：

所述图像合成设备还包括：

象素色差值获取单元，用于分别获取所述曝光时间不同的图像中象素的色差值；

象素色差值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的色差值与对应的可信度相乘，再将各相乘的结果求和，以得到合成图像中象素的色差值；

彩色图像生成单元，用于将所述合成图像中象素的亮度值和色差值转换到RGB空间，以生成彩色图像。

16.根据权利要求14或15所述的图像合成设备，其特征在于：

象素亮度值合成单元还包括：第二亮度值合成单元，第三亮度值合成单元，

所述第二亮度值合成单元，用于分别将所述曝光时间不同的图像相应象素的亮度值与对应的恒定参数相乘，再将各相乘的结果相加，得到恒定参数加权亮度值；所述曝光时间不同的图像相应象素对应的恒定参数之和为1；

所述第三亮度值合成单元，用于将所述第一亮度值合成单元中各相乘的结果求和所得的和值与第一可调参数相乘，将所述恒定参数加权亮度值与第二可调参数相乘，将两个乘积求和，以得到合成图像中象素的亮度值；

其中，所述第一可调参数与第二可调参数的和为1。

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