一种基于raw空间的数字宽动态方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种基于RAW空间的数字宽动态的方法及装置。
【背景技术】
[0002]动态范围是指给定场景中最亮区域与最暗区域的光照强度差异，目前广泛应用的传统数字图像所能表示的动态范围是非常有限的，这使得场景中的高亮区域由于曝光过度丢失了细节，而黑暗区域由于曝光不足，细节信息也有丢失。对于室内那些明暗反差很大的场景，传统的IP相机(Internet Protocol camera，网络相机)受CO)或CMOS感光特性所限，亮区和暗区的细节均难以保持，严重影响图像质量。
[0003]在安防领域，相机夜间的宽动态效果逐渐成为一项重要指标。目前，提升夜间宽动态效果普遍采用的方式有两种。第一种方式是采用感光性好的图像传感器，这种方式对提升夜间宽动态的效果非常显著，但是这种图像传感器价格较高。第二种方式是采用数字图像处理的方式增加暗区的亮度，并防止亮区过曝。常用的提升宽动态数字图像处理方法分为多帧宽动态处理和数字宽动态处理。
[0004]多帧宽动态处理是通过对图像传感器进行曝光时间的控制，获取一组不同曝光度的图像，再通过图像融合对这组图像进行多帧宽动态合成，使最终呈现的图像亮区和暗区细节均能得到体现，保留了尽可能多的物体信息。具体地，在暗区域增大相机的曝光时间，在亮区域减小相机的曝光时间，再将获得的暗区域图像和亮区域图像进行融合，多帧宽动态处理需要对多幅图像进行计算，计算量大，实现难度较高。
[0005]数字宽动态处理则要简单很多，直接通过区域直方图调整即可实现相机夜间宽动态的提升。直方图调整的条件是图像的暗区和亮区均存在细节。直方图调整是将暗区亮度提高，将隐藏在暗区的细节被呈现，将亮区亮度减弱，防止亮区过爆。直方图调整并不是增加原始图像的细节，而是通过调整将图像中已有的细节呈现。
[0006]现有IP相机数字宽动态处理的方案通常采用ASIC芯片(Applicat1n SpecificIntegrated Circuit，特殊应用集成电路)来完成对采集到的图像进行数字宽动态处理的全部工作。参见图1，图像传感器采集物体RAW (RAW Image Format，即原始图像编码数据)空间图像，将RAW空间图像输入ASIC芯片，ASIC芯片中的ISP(Image Signal Processing，即图像信号处理)模块将RAW格式图像进行处理获得图像的YCrCb空间(颜色空间的一种表示模型，Y表示亮度，Cr表示色调，Cb表示饱和度)数据，接着利用数字宽动态处理对该图像的YCrCb空间数据进行处理，经数字宽动态处理的图像再通过ASIC芯片中的编码模块，由编码模块进行编码压缩成数字信号后通过网络总线传输到服务器供用户操作。该数字宽动态处理的方案成本低，技术难度小。但数字宽动态处理必须作用于图像的YCrCb空间，即必须在ASIC芯片集成的ISP模块之后，编码模块之前，而主流IP相机中的ASIC芯片在集成一定的功能后难以对其功能进行修改和增加，这意味着很难将数字宽动态处理整合到主流IP相机中。
【发明内容】
[0007]为了解决现监控设备(这里指IP相机)中图像传感器采集到的图像一般位于RAW空间，而数字宽动态处理只能作用于图像的YCrCb空间，不易于整合到现有监控设备中的问题，本发明提供了一种基于RAW空间的数字宽动态方法及装置。
[0008]—种基于RAW空间的数字宽动态方法，该方法应用于监控设备，包括采集原始RAW空间图像的步骤，还包括在原始RAW空间图像送入监控设备的图像处理单元之前进行数字宽动态处理，所述数字宽动态处理包括:
[0009]将图像从RAW空间转换到YCrCb空间；
[0010]将图像进行分割，形成多个子区域；
[0011]对每个子区域依次进行直方图统计、调整直方图以及累积直方图的处理，获得区域中心点直方图映射曲线；
[0012]对区域中心点直方图映射曲线进行插值计算出任意点直方图映射曲线；
[0013]通过任意点直方图映射曲线对图像分割后每个子区域图像的原始点进行曲线映射；
[0014]将映射处理后的图像转换到RAW空间。
[0015]本发明所采用的基于RAW空间数字的宽动态方法改变了现有技术中的数字宽动态处理不能直接作用于RAW空间图像的缺点，本发明的数字宽动态处理将RAW空间图像转换到YCrCb空间后进行后续图像处理的步骤，数字宽动态处理直接作用于RAW空间图像，易于整合到现有的IP相机中。
[0016]进一步地，所述调整直方图的处理包括步骤:
[0017]Stepl.给每个子区域设定一个门槛值Nthd，所述门槛值Nthd为像素数量超标时的像素数量；
[0018]Step2.将大于Nthd的像素数量记做S，将S平均分配到直方图亮度区间[0，Y。]和[Y:，255]上，即亮度区间[0，Y。]和[Yu 255]中每个亮度值对应的像素数量增加同样的值，^和丫:是像素数量为门槛值Nthd时对应的亮度值，调整之后，直方图中像素数量超出门槛值Nthd的记做 S next；
[0019]Step3.新的像素数量S = Snext，重复St印2小于等于2次，若有剩余像素数量S，则将像素数量S平均分配到直方图亮度区间[0，255]上，即亮度区间[0，255]中每个亮度值对应的像素数量增加同样的值。
[0020]现有技术中在对图像原始直方图进行调整时，每个区域的门槛值Nthd是统一设定的，不能根据各自区域的亮度情况相应作出调整，导致“暗区亮度提升”和“亮区控制过曝”无法完美平衡的弊端。故作为一种优选，所述调整直方图的处理是根据每个子区域的区域亮度平均值调整每个子区域的门槛值Nthd的，给每个子区域设定一亮度阈值，当该子区域的区域亮度平均值小于该子区域的亮度阈值时，减小该区域的门槛值队^反之，保持原门槛值Nthd。通过对分割后每个区域的门槛值Nthd的动态调整，根据各自区域亮度均值，分区域自适应调节直方图门槛值Nthd，既能有效提高暗区亮度，又能有效控制亮区过曝。
[0021]为了得到图像亮度分量，方便对图像的YCrCb空间直方图进行处理，进一步地，将图像从RAW空间转换到YCrCb空间的步骤包括:
[0022]将原始RAW空间图像的横向分辨率和纵向分辨率分别缩小1/2，获得图像的R、G和B分量；
[0023]进行色度空间转换处理，计算图像的亮度分量Y，将图像从RGB空间转换到YCrCb空间。
[0024]现有的ASIC芯片一般对RAW空间图像进行处理，故在对图像进行数字宽动态处理后需要将图像再转换到RAW空间后再输入ASIC芯片，进一步地，将映射处理后的图像转换到RAW空间的步骤包括:
[0025]利用比例映射方法将图像转换到RGB空间；
[0026]将RGB图像恢复到原始RAW空间图像的分辨率大小，获得RAW空间图像。
[0027]利用本发明的方法，本发明另外提供了一种基于RAW空间的数字宽动态装置，将数字宽动态处理作用于RAW空间，在不破坏现有IP相机方案中的ASIC芯片内部流程的基础上获得宽动态的较好的图像。
[0028]—种基于RAW空间的数字宽动态装置，该装置应用于监控设备，包括用于采集原始RAW空间图像的图像传感器，还包括在原始RAW空间图像送入监控设备的图像处理单元之前进行数字宽动态处理的数字宽动态处理单元；所述数字宽动态处理单元包括:
[0029]将原始RAW空间图像转换到YCrCb空间的色度空间转换单元；
[0030]将图像分割成多个子区域的图像分割单元；
[0031]对每个子区域依次进行直方图统计、调整直方图以及累积直方图的处理，获得区域中心点直方图映射曲线的区域中心点映射曲线计算单元；
[0032]对