專利名稱：測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法及裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像傳感器的響應(yīng)曲線反映了拍攝時(shí)的曝光量和圖像傳感器輸出的圖像像素值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通常來(lái)說(shuō)，曝光量和圖像像素值之間是非線性的關(guān)系。參考圖1所示，圖1示出了圖像傳感器響應(yīng)曲線的示意圖，其中，橫坐標(biāo)為曝光量，以自然對(duì)數(shù)表示，縱坐標(biāo)為圖像像素值，使用8比特?cái)?shù)據(jù)表示，其取值為0到255。使用圖像傳感器響應(yīng)曲線可以對(duì)圖像傳感器拍攝的圖像進(jìn)行后期處理，模擬實(shí)際拍攝中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜曝光效果，從而改善圖像質(zhì)量，進(jìn)而還可能從圖像中提取更多的有用信息。不同的圖像傳感器通常具有不同的響應(yīng)曲線，使用不準(zhǔn)確的響應(yīng)曲線對(duì)圖像進(jìn)行后期處理會(huì)使模擬曝光得到的圖像失真，還可能形成虛假圖像細(xì)節(jié)。因此需要針對(duì)所使用的圖像傳感器單獨(dú)測(cè)量計(jì)算響應(yīng)曲線?，F(xiàn)有的圖像傳感器響應(yīng)曲線計(jì)算方法通常利用同一場(chǎng)景的一系列不同曝光圖像來(lái)計(jì)算。在這種方法中，將圖像傳感器拍攝圖像的像素值對(duì)曝光量的響應(yīng)表示為Zij =f(Ei A ，其中，f為響應(yīng)曲線函數(shù)，Zij表示第j張圖像的位置i處的像素值，Ei表示在圖像位置i處的場(chǎng)景輻照度，A tj表示第j張圖像的曝光時(shí)間，Ei和A tj的乘積表示曝光量。雖然圖像上某一位置的輻照度保持不變，即Ei在不同曝光圖像中相同，曝光時(shí)間不同，從而使得相同場(chǎng)景經(jīng)過(guò)曝光曲線映射之后輸出的像素值在不同曝光圖像中各不相同。使用這種方法計(jì)算響應(yīng)曲線時(shí)，需要在圖像中選取若干像素點(diǎn)，在像素點(diǎn)的像素值Zij和其對(duì)應(yīng)的已知的情況下，根據(jù)Zu = MEiAtp構(gòu)成方程組，求解該方程組得到響應(yīng)曲線f。在一些改進(jìn)的方法中，對(duì)參與方程組求解的像素點(diǎn)進(jìn)行了篩選，從而使最終計(jì)算得到的響應(yīng)曲線更加平滑和準(zhǔn)確。然而，這些方法對(duì)同一場(chǎng)景進(jìn)行多次曝光，獲得一系列曝光圖像，曝光圖像中大量的像素點(diǎn)都需要參與響應(yīng)曲線的計(jì)算，建立的響應(yīng)曲線方程組規(guī)模龐大，導(dǎo)致計(jì)算過(guò)程需要處理大量的數(shù)據(jù)、求解過(guò)程極其為繁瑣。此外，對(duì)同一場(chǎng)景進(jìn)行多次曝光，要求這些曝光圖像達(dá)到像素級(jí)別的對(duì)齊，才能正確反映像素值和曝光量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，否則計(jì)算出的響應(yīng)曲線的精度會(huì)受到影響。雖然在拍攝圖片時(shí)可以借助輔助設(shè)備，如三角架等，但依然很難滿足上述像素級(jí)別的對(duì)齊要求。因此，在計(jì)算響應(yīng)曲線之前，還需要用特殊的校準(zhǔn)算法對(duì)系列曝光圖像進(jìn)行對(duì)齊校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)中計(jì)算圖像傳感器響應(yīng)曲線計(jì)算量大、需要特殊校準(zhǔn)算法的問(wèn)題，提出了一種新的技術(shù)方案，避免了大量方程組的求解和校準(zhǔn)算法的使用。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法及裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法，該方法包括:使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像，標(biāo)準(zhǔn)灰階卡具有多個(gè)灰階塊，每個(gè)灰階塊的灰度均勻，不同灰階塊的灰度不同，拍攝圖像包括多個(gè)分別與灰階塊對(duì)應(yīng)的灰階圖像塊；計(jì)算每個(gè)灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階塊的灰度的乘積；分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)；基于多個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得響應(yīng)曲線。優(yōu)選地，每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值為每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值。優(yōu)選地，曝光拍攝為至少兩次拍攝，拍攝時(shí)保持光照均勻、環(huán)境光強(qiáng)不變，每次拍攝的曝光時(shí)間不同。優(yōu)選地，拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量，針對(duì)每個(gè)顏色分量獲得與其相應(yīng)的響應(yīng)曲線。優(yōu)選地，灰階塊的灰度以灰階塊的反射率或透射率來(lái)表示。優(yōu)選地，拍攝圖像的顏色空間為線性顏色空間。優(yōu)選地，線性顏色空間為RGB、CYGM、RGBE顏色空間中的任意一種。優(yōu)選地，拍攝圖像的顏色空間為非線性顏色空間，該方法還包括:將拍攝圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換為線性顏色空間。優(yōu)選地，非線性顏色空間為YUV顏色空間。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，還提供了一種測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的裝置，該裝置包括:曝光拍攝單元，用于使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像，標(biāo)準(zhǔn)灰階卡具有多個(gè)灰階塊，每個(gè)灰階塊的灰度均勻，不同灰階塊的灰度不同，拍攝圖像包括多個(gè)分別與灰階塊對(duì)應(yīng)的灰階圖像塊；相對(duì)曝光量計(jì)算單元，用于計(jì)算灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階的灰度的乘積；參考點(diǎn)設(shè)置單元，用于分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)；插值計(jì)算單元，用于基于多個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得響應(yīng)曲線。優(yōu)選地，每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值為每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值，該裝置還包括:灰階像素值計(jì)算單元，用于計(jì)算每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值。優(yōu)選地，曝光拍攝單元進(jìn)行至少兩次拍攝，拍攝時(shí)保持光照均勻、環(huán)境光強(qiáng)不變，每次拍攝的曝光時(shí)間不同。
優(yōu)選地，拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量，針對(duì)每個(gè)顏色分量獲得與其相應(yīng)的響應(yīng)曲線。優(yōu)選地，灰階灰階塊的灰度以灰階塊的反射率或透射率來(lái)表示。優(yōu)選地，拍攝圖像的顏色空間為線性顏色空間。優(yōu)選地，線性顏色空間為RGB、CYGM、RGBE顏色空間中的任意一種。優(yōu)選地，拍攝圖像的顏色空間為非線性顏色空間，該裝置還包括:顏色空間轉(zhuǎn)換單元，用于將拍攝圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換為線性顏色空間。優(yōu)選地，非線性顏色空間為YUV顏色空間。在本發(fā)明所提供的實(shí)施方式中，使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行曝光拍攝獲得拍攝圖像，獲得拍攝圖像，利用拍攝圖像中每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)的像素點(diǎn)的像素值和該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)。由于灰階圖像塊內(nèi)像素值的均勻性使得像素點(diǎn)的選擇更為容易，無(wú)需對(duì)多張不同曝光的圖像進(jìn)行對(duì)齊校準(zhǔn)，避免了校準(zhǔn)算法的使用。響應(yīng)曲線通過(guò)對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算而獲得，避免求解龐大的方程組，降低了計(jì)算量。另外，以標(biāo)準(zhǔn)灰階卡灰階的灰度代替輻照度，計(jì)算灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，避免了需要借助儀器測(cè)量實(shí)際曝光量。在另一種實(shí)施方式中，通過(guò)使用拍攝圖像中相同灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素值的均值代替原始每個(gè)像素點(diǎn)的像素值，進(jìn)一步減少了參與響應(yīng)曲線插值計(jì)算的數(shù)據(jù)量，同時(shí)也降低了噪聲的干擾。在另一種實(shí)施方式中，可以通過(guò)改變曝光時(shí)間進(jìn)行多次曝光拍攝，從而增加計(jì)算響應(yīng)曲線參考點(diǎn)的個(gè)數(shù)，以獲得更精確的響應(yīng)曲線。在另一種實(shí)施方式中，針對(duì)每一種顏色分量，以顏色分量拍攝圖像上的像素點(diǎn)的像素值和相對(duì)曝光量設(shè)置參考點(diǎn)，還可以獲得更為精確的圖像傳感器顏色分量響應(yīng)曲線。通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。


構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中:圖1示出圖像傳感器的響應(yīng)曲線的示意圖；圖2示出本發(fā)明測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；圖3示出一種標(biāo)準(zhǔn)灰階卡的示意圖；圖4示出設(shè)置圖像傳感器的響應(yīng)曲線的參考點(diǎn)的示意圖；圖5不出Bayer RGB格式的顏色分量分布的不意圖；圖6示出RGBE格式的顏色分量分布的示意圖；圖7示出CYGM格式的顏色分量分布的示意圖；圖8示出本發(fā)明測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置不限制本發(fā)明的范圍。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說(shuō)明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。本發(fā)明提供的計(jì)算圖像傳感器響應(yīng)曲線的方案通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行曝光拍攝，獲得到拍攝圖像。根據(jù)拍攝圖像灰階圖像塊的灰度和曝光時(shí)間計(jì)算相對(duì)曝光量。利用灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值和相對(duì)曝光量的對(duì)應(yīng)關(guān)系構(gòu)成參考點(diǎn)進(jìn)行插值，從而得到完整的圖像傳感器響應(yīng)曲線。測(cè)暈圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法實(shí)施例一圖2是本發(fā)明方法實(shí) 施例提供的測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法的流程示意圖，下面詳細(xì)介紹該方法實(shí)施例的步驟。在步驟201，使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像，該灰階卡具有多個(gè)灰階，每個(gè)灰階塊的灰度均勻，不同灰階塊的灰度不同，拍攝圖像包括多個(gè)分別與灰階塊對(duì)應(yīng)的灰階圖像塊。使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝獲得拍攝圖像，每次曝光時(shí)間記為T (j)，得到J張拍攝圖像，此時(shí)j = 1，...，J，J彡I。一種優(yōu)選的實(shí)施方式是，使用待測(cè)圖像傳感器，改變曝光時(shí)間對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少兩次曝光拍攝，從而可以增加后續(xù)計(jì)算響應(yīng)曲線參考點(diǎn)的個(gè)數(shù)，以獲得更精確的響應(yīng)曲線。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行多次曝光拍攝生成拍攝圖像時(shí)，拍攝保持在光照均勻的條件下進(jìn)行，并且保持環(huán)境光強(qiáng)不變。使用待測(cè)圖像傳感器拍攝的標(biāo)準(zhǔn)灰階卡可以是反射式標(biāo)準(zhǔn)灰階卡或者透射式標(biāo)準(zhǔn)灰階卡。反射式標(biāo)準(zhǔn)灰階卡由一組反射率漸變的灰階塊組成，其照明光源放置在正面，灰階塊的灰度可以由其反射率表示。透射式標(biāo)準(zhǔn)灰階卡由一組透射率漸變的灰階塊組成，其照明光源放置在背面，灰階塊的灰度可以由其透射率表示。標(biāo)準(zhǔn)灰階卡通常標(biāo)識(shí)了每個(gè)灰階塊的反射率或者透射率。標(biāo)準(zhǔn)灰階卡具有多個(gè)灰階塊，每個(gè)灰階塊的灰度均勻，不同灰階塊的灰度不同，以下實(shí)施例中以反射式標(biāo)準(zhǔn)灰階卡為例進(jìn)行說(shuō)明。參考圖3所示，該圖為一種反射式標(biāo)準(zhǔn)灰階卡，該灰階卡具有10個(gè)灰階塊，其反射率分別表示為R(i)，i = 1，2...，10。使用待測(cè)圖像傳感器拍攝標(biāo)準(zhǔn)灰階卡獲得拍攝圖像中包括多個(gè)分別與灰階塊對(duì)應(yīng)的灰階圖像塊。在步驟202，計(jì)算每個(gè)灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階塊的灰度的乘積。拍攝圖像時(shí)的實(shí)際曝光量可以通過(guò)計(jì)算環(huán)境輻照度與曝光時(shí)間的乘積獲得。但是，環(huán)境輻照度的大小需要通過(guò)儀器測(cè)量而獲得，且測(cè)量過(guò)程極其復(fù)雜。在本發(fā)明中，通過(guò)計(jì)算相對(duì)曝光量，從而避免測(cè)量每個(gè)像素點(diǎn)的輻照度的絕對(duì)數(shù)值。可以用灰階塊的灰度來(lái)間接的表示相對(duì)輻照度，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階塊的灰度的乘積。具體地，以反射式標(biāo)準(zhǔn)灰階卡為例，灰階塊的灰度由其反射率R(i)來(lái)表示。如果用E(i, j)來(lái)表不第j次曝·光中第i個(gè)灰塊的相對(duì)曝光量，曝光時(shí)間記為T (j),相對(duì)曝光量為:E(i, j) = R(i) XT(j)如上所述，在步驟201中，拍攝圖像為J張，每張圖片包含10個(gè)灰階，共有IOJ個(gè)相對(duì)曝光量 E(i，j)值，其中 i = 1,2, ，10，j = 1,2, ，J，J ≥ 1。在計(jì)算相對(duì)曝光量時(shí)，灰階塊的灰度也可以用透射率來(lái)表示，將透射率與拍攝時(shí)的曝光時(shí)間相乘，可以獲得到灰階圖像塊的相對(duì)曝光量。在步驟203，分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)。分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)，從而可以在后續(xù)步驟中對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得圖像傳感器響應(yīng)曲線。 在響應(yīng)曲線空間內(nèi)，例如，橫坐標(biāo)可以為拍攝圖像像素點(diǎn)的相對(duì)曝光量，縱坐標(biāo)可以為拍攝圖像像素點(diǎn)的像素值。用P(i，j)和E(i，j)來(lái)表示第i個(gè)灰階圖形塊內(nèi)、第j次曝光拍攝圖像的像素點(diǎn)和相對(duì)曝光量，一個(gè)灰階圖像塊內(nèi)的像素點(diǎn)的像素值P (i，j)和相對(duì)曝光量E(i，j)構(gòu)成了響應(yīng)曲線空間內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)[E(i，j)，P(i，j)]，將該店設(shè)置為參考點(diǎn)。由于灰階卡具有多個(gè)灰階，因此基于每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖形塊的相對(duì)曝光量可以設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)，以滿足插值計(jì)算要求。以前述具有10個(gè)灰階的標(biāo)準(zhǔn)灰階卡拍攝圖像為例,參考點(diǎn)坐標(biāo)為[E(i, j), P(i,j)]，其中 i = 1,2,...,10, j = 1，2，...，J，這樣的參考點(diǎn)一共有 IOJ 個(gè)。在步驟204，基于所多個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得響應(yīng)曲線。在在設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)后，對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行插值，從而獲得完整的響應(yīng)曲線。在上述優(yōu)選的實(shí)施方式中，改變曝光時(shí)間進(jìn)行多次拍是為了獲得更多的參考點(diǎn)。但是，當(dāng)使用的標(biāo)準(zhǔn)灰階卡的灰階塊數(shù)量足夠多時(shí)，則可以減少拍攝圖像的數(shù)量。例如，標(biāo)準(zhǔn)灰階卡的灰階塊數(shù)量足夠多，使得單次拍攝圖像獲得的參考點(diǎn)已經(jīng)能夠充分覆蓋整條曝光曲線，滿足插值計(jì)算要求，則可以只進(jìn)行一次拍攝。在一種實(shí)施方式中，可以用每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)的任一個(gè)像素點(diǎn)的像素值來(lái)代表該灰階圖像塊的像素值。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，可以用每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)的部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值來(lái)代表該灰階圖像塊的像素值。此時(shí)，p(i，j)為第j次曝光拍攝圖像中第i個(gè)灰階圖像塊內(nèi)的部分或全部像素點(diǎn)的像素值進(jìn)行累加后求平均值。通過(guò)使用像素值的平均值，可以減少后續(xù)插值計(jì)算的數(shù)據(jù)量，同時(shí)可以消除拍攝過(guò)程中噪聲的影響，提高計(jì)算精度。設(shè)置的參考點(diǎn)是對(duì)響應(yīng)曲線采樣的結(jié)果，如圖4所示。進(jìn)而，通過(guò)插值計(jì)算，可以恢復(fù)出完整的響應(yīng)曲線。為獲得好的插值計(jì)算結(jié)果，對(duì)參考點(diǎn)的分布和數(shù)量有一定的要求。理論上參考點(diǎn)需要在整個(gè)響應(yīng)曲線上都有分布。此外，在曲線變化較快的部分，需要比變化較慢部分更多的參考點(diǎn)。如果參考點(diǎn)的分布或者數(shù)量達(dá)不到完成精確插值計(jì)算的要求，可以通過(guò)改變曝光時(shí)間進(jìn)行拍攝，以獲得更多不同曝光的拍攝圖像，從而獲得更多的參考點(diǎn)。在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行拍攝時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)不同灰階塊在不同曝光拍攝形成的拍攝圖像中的相對(duì)曝光量相同，使得設(shè)置的多個(gè)參考點(diǎn)重合。由此導(dǎo)致了參考點(diǎn)數(shù)量減少，此時(shí)可以拍攝更多的不同 曝光的拍攝圖像，獲得更多參考點(diǎn)。計(jì)算完整圖像傳感器進(jìn)行插值計(jì)算的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，這里不再進(jìn)行詳述。實(shí)施例二標(biāo)準(zhǔn)灰階卡從理論上來(lái)說(shuō)是中性的，不應(yīng)呈現(xiàn)任何顏色，拍攝圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的顏色分量完全相等，例如RGB格式圖像中的紅、灰、藍(lán)三個(gè)顏色分量完全相等。但是，由于圖像傳感器可能出現(xiàn)對(duì)于不同顏色的響應(yīng)不一致，同一像素點(diǎn)的三個(gè)顏色分量的值可能不完全相等。因此，按照實(shí)施例一中的方法所測(cè)量獲得的圖像傳感器的響應(yīng)曲線可能不能完全準(zhǔn)確的表示每個(gè)顏色分量的響應(yīng)曲線。在實(shí)施例二中，拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量，可以針對(duì)每個(gè)顏色分量獲得與其相應(yīng)的響應(yīng)曲線。步驟301，使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像，拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量。使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行曝光拍攝的方法與前述步驟201相類似，這里不再詳述。拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量，獲得顏色分量拍攝圖像可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法，例如，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行隔點(diǎn)采樣以得到同一顏色分量的圖像數(shù)據(jù)。以Bayer RGB格式為例，該格式的圖像中每個(gè)像素點(diǎn)包含有紅、綠、藍(lán)三種顏色中的一種，其分布方式的不意圖如圖5所不。按照如圖5所不的顏色分布對(duì)Bayer RGB格式拍攝圖像進(jìn)行隔點(diǎn)采樣，獲得三種顏色分量拍攝圖像，一共3J張，每一種顏色分量拍攝圖像有J張，每一種顏色分量拍攝圖像中的曝光時(shí)間記為T(j)，j = 1，...，J，J彡I。步驟302，計(jì)算顏色分量圖像中每個(gè)灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階的灰度的乘積。相對(duì)曝光量的計(jì)算方法與步驟201類似，用E(i，j)來(lái)表示第j次曝光拍攝獲得的拍攝圖像中第i個(gè)灰塊的曝光量，曝光時(shí)間記為T(j)，則有:E(i, j) = R(i) XT(j)步驟303，分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于顏色分量拍攝圖像中每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)。
顏色分量拍攝圖像中每個(gè)灰階圖形塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值和該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量構(gòu)成了顏色分量響應(yīng)曲線空間上的參考點(diǎn)。從而基于多個(gè)灰階圖形塊內(nèi)的像素點(diǎn)的上述相互對(duì)應(yīng)的像素值和相對(duì)曝光量可以設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)。用？_1 0(1，j)、P_GREEN(i，j)、P_BLUE(i，j)分別表示:第j次曝光拍攝圖像獲得的紅色、綠色和藍(lán)色分量拍攝圖像上中第i個(gè)灰階圖像塊內(nèi)的像素點(diǎn)的像素值。以前述IO個(gè)灰階塊的標(biāo)準(zhǔn)灰階卡為例，在紅色分量的響應(yīng)曲線空間內(nèi)，設(shè)置[E(i，j), P_RED(i, j)]為紅色分量響應(yīng)曲線插值計(jì)算的參考點(diǎn)；其中i = 1，2，...，10，j=1,2, J，這樣的參考點(diǎn)一共有IOJ個(gè)。參與后續(xù)插值計(jì)算的參考點(diǎn)屬于紅色分量拍攝圖像，因此進(jìn)行對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，從而可以獲得完整的紅色分量響應(yīng)曲線。類似地，在綠色分量的響應(yīng)曲線空間內(nèi)，設(shè)置[E(i，j), P_GREEN(i, j)]為綠色分量響應(yīng)曲線插值計(jì)算的參考點(diǎn)，共IOJ個(gè)。在藍(lán)色分量的響應(yīng)曲線空間內(nèi)，設(shè)置[E(i，j),P_BLUE(i，j)]為藍(lán)色分量響應(yīng)曲線插值計(jì)算的參考點(diǎn)，共IOJ個(gè)。步驟304，針對(duì)每個(gè)顏色分量獲得與其相應(yīng)的響應(yīng)曲線。對(duì)三個(gè)顏色分量響應(yīng)曲線中的參考點(diǎn)分別進(jìn)行插值計(jì)算，獲得完整的顏色分量響應(yīng)曲線。除Bayer RGB格式之外，還有輸出其他格式圖像的傳感器，例如RGBE格式和CYGM格式。RGBE使用了紅(red)、綠(green)、藍(lán)(blue)和青(emerald) 4個(gè)顏色分量,其顏色分布方式如圖6所示。CYGM使用了青(cyan)、黃(yellow)、綠(green)和品紅(magenta) 4個(gè)顏色分量，其顏色分布如圖7所示。這兩個(gè)顏色空間都使用了 4個(gè)顏色分量，因此可以通過(guò)共4J張顏色分量拍攝圖像，每種顏色分量拍攝圖像J張。在后續(xù)過(guò)程中對(duì)4種顏色分量拍攝圖中的灰階圖形塊內(nèi)的像素點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，最終將得到4條響應(yīng)曲線。另外，也可以只針對(duì)其中一個(gè)或幾個(gè)顏色分量計(jì)算，以獲得一個(gè)顏色分量響應(yīng)曲線，以此來(lái)代表其他所有顏色的響應(yīng)曲線。從而可以進(jìn)一步減少運(yùn)算量，降低計(jì)算復(fù)雜度。待測(cè)圖像傳感器輸出的拍攝圖像的顏色空間可以為線性顏色空間，例如BayerRGB、RGBE和CYGM顏色空間中的任意一種。若圖像傳感器輸出的拍攝圖像的顏色空間為非線性顏色空間，例如，YUV顏色空間，使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像后，可以先將拍攝圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換為線性顏色空間。例如從YUV顏色空間轉(zhuǎn)換為RGB顏色空間，再執(zhí)行后續(xù)步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道這些公知的轉(zhuǎn)換方法，此處不再贅述。測(cè)暈圖像傳感器的響應(yīng)曲線的裝置參考圖8所示，該圖示出了本發(fā)明所提供的測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。下面介紹與本發(fā)明方法所對(duì)應(yīng)的測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的裝置。該裝置包括曝光拍攝單元8 01、相對(duì)曝光量計(jì)算單元802、參考點(diǎn)設(shè)置單元803和插值計(jì)算單元804。曝光拍攝單元801用于使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像，標(biāo)準(zhǔn)灰階卡具有多個(gè)灰階塊，每個(gè)灰階塊的灰度均勻，不同灰階塊的灰度不同，拍攝圖像包括多個(gè)分別與灰階塊對(duì)應(yīng)的灰階圖像塊?；译A塊的灰度以灰階塊的反射率或透射率來(lái)表示。相對(duì)曝光量計(jì)算單元802用于計(jì)算灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階的灰度的乘積。參考點(diǎn)設(shè)置單元803用于分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)。插值計(jì)算單元804用于基于多個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得響應(yīng)曲線。在另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值可以為每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值，該裝置還包括灰階像素值計(jì)算單元?；译A像素值計(jì)算單元用于計(jì)算每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值。在另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，曝光拍攝單元可以進(jìn)行至少兩次拍攝，拍攝時(shí)保持光照均勻、環(huán)境光強(qiáng)不變，每次拍攝的曝光時(shí)間不同。在另一種優(yōu)選的實(shí)施例中，拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量，針對(duì)每個(gè)顏色分量獲得與其相應(yīng)的響應(yīng)曲線。該裝置還可以包括顏色分量分離單元。顏色分量分離單元用于分離拍攝圖像的顏色分量，獲得拍攝圖像的顏色分量圖像。相對(duì)曝光量計(jì)算單元用于計(jì)算顏色分量圖像中灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階的灰度的乘積。參考點(diǎn)設(shè)置單元基于顏色分量圖像中每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與顏色分量圖像中該灰階圖像塊的相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)。插值計(jì)算單元對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，針對(duì)每個(gè)顏色分量獲得與其相應(yīng)的響應(yīng)曲線。拍攝圖像的顏色空間可以為線性顏色空間。線性顏色空間可以是RGB、CYGM、RGBE顏色空間中的任意一種。拍攝圖像的顏色空間可以為線性顏色空間，該裝置還包括顏色空間轉(zhuǎn)換單元。顏色空間轉(zhuǎn)換單元用于將拍攝圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換為線性顏色空間。非線性顏色空間可以是YUV顏色空間。至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明所提供的一種測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法和裝置。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒(méi)有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開(kāi)的技術(shù)方案?？赡芤栽S多方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。例如，可通過(guò)軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。用于所述方法的步驟的上述順序僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說(shuō)明。此外，在一些實(shí)施例中，還可將本發(fā)明實(shí)施為記錄在記錄介質(zhì)中的程序，這些程序包括用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的機(jī)器可讀指令。因而，本發(fā)明還覆蓋存儲(chǔ)用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的程序的記錄介質(zhì)。雖然已經(jīng)通過(guò)示例對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量圖像傳感器的響應(yīng)曲線的方法，其特征在于，包括: 使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像，所述標(biāo)準(zhǔn)灰階卡具有多個(gè)灰階塊，每個(gè)灰階塊的灰度均勻，不同灰階塊的灰度不同，所述拍攝圖像包括多個(gè)分別與所述灰階塊對(duì)應(yīng)的灰階圖像塊； 計(jì)算每個(gè)所述灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，所述相對(duì)曝光量為所述曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階塊的灰度的乘積； 分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于每個(gè)所述灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的所述相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)； 基于所述多個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得所述響應(yīng)曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值為所述每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝光拍攝為至少兩次拍攝，拍攝時(shí)保持光照均勻、環(huán)境光強(qiáng)不變，每次拍攝的曝光時(shí)間不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量， 針對(duì)每個(gè)所述顏色分量獲得與其相應(yīng)的所述響應(yīng)曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述灰階塊的灰度以所述灰階塊的反射率或透射率來(lái)表示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍攝圖像的顏色空間為線性顏色空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述線性顏色空間為RGB、CYGM、RGBE顏色空間中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍攝圖像的顏色空間為非線性顏色空間，該方法還包括: 將所述拍攝圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換為線性顏色空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述非線性顏色空間為YUV顏色空間。
10.一種圖像傳感器響應(yīng)曲線的計(jì)算裝置，包括: 曝光拍攝單元，用于使用待測(cè)圖像傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝，獲得拍攝圖像，所述標(biāo)準(zhǔn)灰階卡具有多個(gè)灰階塊，每個(gè)灰階塊的灰度均勻，不同灰階塊的灰度不同，所述拍攝圖像包括多個(gè)分別與所述灰階塊對(duì)應(yīng)的灰階圖像塊； 相對(duì)曝光量計(jì)算單元，用于計(jì)算所述灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，所述相對(duì)曝光量為所述曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階的灰度的乘積； 參考點(diǎn)設(shè)置單元，用于分別以像素值和相對(duì)曝光量作為橫縱坐標(biāo)，基于每個(gè)所述灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與該灰階圖像塊的所述相對(duì)曝光量設(shè)置多個(gè)參考點(diǎn)； 插值計(jì)算單元,用于基于所述多個(gè)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得所述響應(yīng)曲線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值為所述每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值，該裝置還包括: 灰階像素值計(jì)算單元，用于計(jì)算所述每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)部分或全部像素點(diǎn)的像素值的平均值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述曝光拍攝單元進(jìn)行至少兩次拍攝，拍攝時(shí)保持光照均勻、環(huán)境光強(qiáng)不變，每次拍攝的曝光時(shí)間不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述拍攝圖像具有多個(gè)顏色分量，針對(duì)每個(gè)所述顏色分量獲得與其相應(yīng)的所述響應(yīng)曲線。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于， 所述灰階所述灰階塊的灰度以所述灰階塊的反射率或透射率來(lái)表示。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述拍攝圖像的顏色空間為線性顏色空間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述線性顏色空間為RGB、CYGM、RGBE顏色空間中的任意一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述拍攝圖像的顏色空間為非線性顏色空間，該裝置還包括: 顏色空間轉(zhuǎn)換單元，用于將所述拍攝圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換為線性顏色空間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述非線性顏色空間為YUV顏色空間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像傳感器響應(yīng)曲線的計(jì)算方法及裝置。該方法包括對(duì)標(biāo)準(zhǔn)灰階卡進(jìn)行至少一次曝光拍攝獲得拍攝圖像；計(jì)算每個(gè)灰階圖像塊的相對(duì)曝光量，相對(duì)曝光量為曝光拍攝時(shí)使用的曝光時(shí)間與每個(gè)灰階塊的灰度的乘積；基于拍攝圖像中每個(gè)灰階圖像塊內(nèi)像素點(diǎn)的像素值與相對(duì)曝光量設(shè)置參考點(diǎn)，對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，獲得圖像傳感器響應(yīng)曲線。在本發(fā)明中，利用參考點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算避免了方程組的求解，降低了計(jì)算量?；译A圖像塊內(nèi)像素值的均勻性使得像素點(diǎn)的選擇更為容易，無(wú)需對(duì)多張不同曝光的圖像進(jìn)行對(duì)齊校準(zhǔn)，避免了使用校準(zhǔn)算法。
文檔編號(hào)H04N17/00GK103091615SQ20111045592
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者彭曉峰, 陳遠(yuǎn), 王森, 林福輝, 黃玉春 申請(qǐng)人:展訊通信(上海)有限公司