专利名称：一种数码摄像装置和数码摄像处理方法
技术领域：
本发明涉及多媒体领域技术，特别是涉及该领域的一种数码摄像装置和 数码摄像处理方法。
背景技术：
随着数字技术的发展，目前已经出现数码的摄像装置，如数码相机、数码摄像机等。数码摄像装置是利用电荷耦合器件(CCD, Charged Coupled Device )或互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS， Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)之类的成像阵列单元来实现感光的，从而生成 数字图像。为了保证图像质量，摄像装置需要在成像时选择合适的感光度，这里所 述的感光度在实际应用中也可以称为曝光度。数码摄像装置通常对光圏和快 门进行控制以实现对感光度的控制，从而获得较高的图像质量。以数码摄像 机为例自动光圈技术在拍摄之前可以对当前的感光量进行分析，如果感光 过度，则减小光圏，从而减小感光度；相反，如果感光不足，则增大光圈， 从而增大感光度。再比如，自动快门技术也可以在拍摄之前对当前的感光量 进行分析，如果感光过度，则增加快门速度，缩短感光时间，从而减小感光 度；相反，如果感光不足，则减小快门速度，延长感光时间，从而增大感光 度。现有技术中，不管数码摄像装置是利用光圈还是快门对感光度进行控 制，其结果都将影响整个图像。另外，光圈和快门只能控制感光度，却无法 改变数码摄像装置本身的动态范围。这里所述的动态范围是摄像装置对场景 中局部过亮和/或过暗部分的细节呈现能力，是衡量数码摄像装置优劣的重要指标。也就是说，由于受摄像装置动态范围的限制，即使利用光圈和快门 对感光度进行了控制，但在某些场景下，可能仍然无法保证整个图像的质量。 比如，为了拍摄出场景中局部较暗区域的细节部分，利用光圈或快门增加了 感光度。虽然可以清楚地拍摄出较暗区域的细节部分，但较亮区域却因为感 光过度丢失其细节部分。相反，为了拍摄出场景中局部较亮区域的细节部分， 利用光圈或快门减小了感光度。虽然可以清楚地拍摄出较亮区域的细节部 分，但较暗区域却因为感光不足同样会丢失其细节部分。总之，由于现有数码摄像装置受动态范围的限制，很难有效地提高输出 图像的整个图像质量。发明内容有鉴于此，本发明的第一个发明目的在于提供一种数码摄像装置，可以 增加数码摄像装置的动态范围，有效地提高输出图像的整个图像质量。本发明的第二个发明目的在于提供一种数码摄像处理方法，可以增加数 码摄像装置的动态范围，有效地提高输出图像的整个图像质量为了达到第一个发明目的，本发明提出的技术方案为一种数码摄像装置，该装置包括成像阵列单元，用于在每一次感光时，利用当前用于控制输出特性的控制参数进行感光，并将感光得到的数字图像传输给处理器；处理器，用于在获得当前的首次感光数字图像时，判断是否存在需重新感 光区域，如果存在，则根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数，将 新的控制参数传输给成像阵列单元，接收成像阵列单元利用新的控制参数感光 而得的对应的再次感光数字图像；将首次感光数字图像中需重新感光区域与对 应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过融合处理的首次 感光数字图像；如果不存在需重新感光区域，则直接输出首次感光数字图像。上述方案中，所述处理器包括接口单元，用于负责成像阵列单元和处理器之间的数据交互；控制单元，用于将接口单元接收到的当前的首次感光数字图像保存到存储单元，所述存储单元为处理器内部或外部的存储单元；请求重感光判别单元执行并接收返回的判别结果，如果存在需重新感光的区域，则触发参数生成单元 执行，将参数生成单元生成的新的控制参数通过接口单元传输给成像阵列单元，将接口单元接收到的再次感光数字图像保存到存储单元；如果不存在需重新感 光的区域，则直接输出存储单元中的首次感光数字图像；重感光判别单元，用于从存储单元中获取首次感光数字图像，判断是否存 在需重新感光的区域，并将判别结果返回给所述控制单元；参数生成单元，用于根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数， 并将新的控制参数返回给控制单元；融合处理单元，用于将存储单元中首次感光数字图像中需重新感光区域与 对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过融合处理的首 次感光数字图像。上述方案中，所述重感光判别单元包括像素值获取单元，用于扫描所述存储单元中的首次感光数字图像，并将当 前扫描到的像素点的像素值传送给第 一判别单元；阈值存储单元，保存预先设置的用于感光判断的像素值阈值； 区域位置存储单元，用于保存超出所述像素值阁值的像素点的位置信息； 第一判别单元，用于将像素值获取单元传来的像素值与阈值存储单元中保存的像素值阈值进行比较，如果超出像素值阈值，则将像素点对应的位置信息 记录在区域位置存储单元，再触发第二判别单元；否则直接触发第二判别单元；第二判别单元，用于判断是否处理完首次感光数字图像中所有的像素点， 如果已经处理完，则触发第三判别单元；否则，触发像素值获取单元；第三判别单元，用于根据区域位置存储单元中的像素点的位置信息判断是 否存在需重新感光的区域，并将判别结果返回给控制单元。上述方案中，所迷参数确定单元包括第一参数存储单元，用于保存预先设置的控制参数，所述控制参数与成像阵列单元中参与首次感光的控制参数相同；系数存储单元，用于保存预先设置的大小不同的各个系数；计算单元，用于根据当前需重新感光区域的感光情况从系数存储单元中选择出一个系数，根据选择出的系数和第一参数存储单元提供的控制参数计算出新的控制参数，并将新的控制参数返回给控制单元。 上述方案中，所述参数确定单元包括第二参数存储单元，用于保存预先设置的大小不同的各个控制参数； 选择单元，用于根据当前需重新感光区域的感光情况从第二参数存储单元中选择出一个新的控制参数，并将选择出的新的控制参数返回给控制单元。 上述方案中，所述成像阵列单元为电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体图像传 感器CMOS;所述处理器为数字信号处理器DSP、中央处理单元CPU或现场 可编程门阵列FPGA;所述控制参数为感光时间控制参数或感光增益控制参数。针对上述第二个发明目的，本发明提出的技术方案为一种数码摄像处理方法，该方法包括A、 获得当前的首次感光数字图像，所述数字图像为成像阵列单元利用当 前用于控制输出特性的控制参数进行感光得到；B、 判断首次感光数字图像是否存在需重新感光区域，如果存在，则执行步 骤C;否则输出首次感光数字图像，并结束当前处理流程；C、 冲艮据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数，获得成1^象阵列单元 利用新的控制参数感光而得的再次感光数字图像；将首次感光数字图像中需重 新感光区域与对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过 融合处理的首次感光数字图像。上述方案中，所述步骤B包括axl、对所述首次感光数字图像进行扫描，并获得当前扫描到的像素点的像 素值；ax2 、判断当前扫描到的像素点的像素值是否超出预先设置的像素值阈值，8如果超出，则记录像素点对应的位置信息；ax3、判断是否处理完首次感光数字图像中所有的像素点，如果已经处理完，则执行继续步骤ax4;否则，返回步骤axl;ax4、根据记录的像素点对应的位置信息判断是否存在需重新感光的区域，如果存在，则执行步骤C;否则输出首次感光数字图像，并结束当前处理流程。 上述方案中，步骤C所述生成新的控制参数的方法包括 根据当前需重新感光区域的感光情况从预设的大小不同的系数中选择出一个，根据选择出的系数和当前的控制参数计算出新的控制参数；所述当前的控制参数为成像阵列单元生成首次感光数字图像所利用的控制参数。 上述方案中，步骤C所述生成新的控制参数的方法包括 根据当前需重新感光区域的感光情况直接从预设的大小不同的控制参数中选择出一个新的控制参数。综上所述，本发明提出一种数码摄像装置和数码摄像处理方法，由于在 分析出存在需重新感光区域时，可以生成新的控制参数，并利用新的控制参 数获得再次感光数字图像，再并将首次感光数字图像和再次感光数字图像进 行融合处理，使需重新感光区域的细节部分得到更好的呈现，增大了摄像装 置的动态范围，从而有效地提高了输出图像整个图像的质量。
图1是本发明中摄像装置的结构示意图。图2本发明摄像装置中处理器102的内部结构一个实施例示意图。 图3本发明摄像装置中重感光判别单元1023的内部结构一个实施例示 意图。图4 a是本发明摄像装置中参数生成单元1024的内部结构一个实施例 示意图。图4 b是本发明摄像装置中参数生成单元1024的内部结构另一个实施 例示意图。9图5是本发明摄像处理方法的流程图。 图6是本发明方法实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体 实施例对本发明作进一 步地详细描述。本发明中，数码摄像装置可以对当前首次感光的数字图像进行分析，如 果分析出首次感光数字图像中存在需要重新感光的区域，则利用新的控制参数重新感光，获得再次感光数字图像；将首次感光图像中需重新感光的区域和再次感光图像中相应区域进行融合，再将经过融合的首次感光数字图像作 为输出的图像。当然，如果不存在需重新感光的区域，则可以直接输出首次 感光数字图像。为了对本发明方案更好的理解，下面先对实现本发明方案的原理进行简 单介绍。实际应用中的数码摄像装置可以对同一场景至少进行一次感光，并输出 生成的数字图像。比如，现有的数码相机进行一次感光后输出一个数字图像， 即数码相片。现有的数码摄像机还可以连续感光并输出多个数字图像，即视 频图像。与现有技术相同，本发明的数码摄像装置也将输出数字图像。但与现有 技术不同的是，本发明输出的数字图像可能是仅经过一次感光的数字图像， 也可能是将多个感光的数字图像进行融合处理后的数字图像。如果输出的某 个图像是仅经过一次感光的数字图像，那么感光后得到的数字图像可以称为 所输出图像的首次感光数字图像。如果输出的某个图像是将多个感光数字图 像进行融合而生成的图像，那么这多个感光数字图像中的第一次感光的图像 称为首次感光数字图像，而其它图像则称为再次感光数字图像。比如，数码摄像装置经过感光生成数字图像al,并直接将数字图像al作为输出的图像 Al。在这种情况下，数字图像al是针对当前将要输出的图像Al的首次感光数字图像。再比如，数码摄像装置经过感光连续生成数字图像bl、 b2、 b3,并且将数字图像bl、 b2、 b3进行融合处理后再输出图像Bl。在这种情 况下，数字图像bl是当前将要输出的图像Bl的首次感光数字图像，而数字 图像b2和b3都是当前将要输出的图像B1的再次感光数字图像。上述是对本发明中首次感光数字图像和再次感光数字图像的含义进行 的介绍，下面继续介绍将首次感光数字图像和再次感光数字图像进行融合， 以增加动态范围，提高图像质量的原理。实际应用中，数码摄像装置中的成像阵列单元可以利用控制输出特性的 控制参数来进行感光。这里所述的输出特性是成像阵列单元将光信号转化为 电信号的特性，可以为感光时间参数，也可以为感光增益参数等。其中，感光时间参数可以保存在成像阵列单元的某个寄存器中。成像阵 列单元在控制感光单元进行感光时，就可以利用寄存器中的感光时间参数来 控制感光单元进行感光。比如，可以产生与感光时间参数相对应的脉冲信号， 感光单元受脉冲信号的控制进行感光。当然，成像阵列单元如何利用感光时 间参数进行感光可能有不同的实现方式，此处不再——列举。感光增益参数也可以保存在成像阵列单元的某个寄存器中。成像阵列单 元在控制感光单元进行感光时，可以将寄存器中的感光增益参数传给感光单 元对应的放大器，由放大器按照感光增益参数对感光单元感光后转化的电信 号进行放大，完成感光过程。同样，成像阵列单元具体如何利用感光增益参 数进行感光也可能存在不同的实现方式，此处也不再赘述。总之，只要将控制输出特性的控制参数传送给成像阵列单元，成像阵列 单元就可以利用最新的控制参数进行感光，生成当前感光的数字图像。至于 成像阵列单元具体如何感光可以参见电荷耦合器件(CCD, Charged Coupled Device)或互补金属氧化物半导体图^f象传感器(CMOS, Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)等器件的感光原理，此处不再赘述。在上述感光阵列单元特性的基础上，如果判断出首次感光数字图像中某 个区域质量较低，可以调整控制参数，使成像阵列单元后续按照新的控制参数进行感光，生成再次感光数字图像。这里所述的质量较低的区域在本发明 也可以称为需重新感光区域，比如感光过度的区域和/或感光不足的区域。 当然，在调整控制参数时，还需要根据需重新感光区域的感光情况来生成新 的控制参数。如果需重新感光区域属于感光过度的区域，则可以减小控制参 数。按照新的控制参数生成的再次感光数字图像时，该区域的质量必将提高， 呈现较亮区域的细节部分。同样，如果需重新感光区域属于感光不足的区域， 则可以增加控制参数。此后，按照新的控制参数生成的再次感光数字图像时， 该区域的质量也必将提高，呈现较暗区域的细节部分。另外，实际应用中， 首次感光数字图像中还可能存在多个感光过度和/或多个感光不足的区域， 其处理方法与上述相同，此处不再赘述。获得首次感光数字图像和再次感光数字图像后，可以将首次感光数字图 像的需重新感光区域和再次感光数字图像的相应区域进行融合处理。这里所 述的融合处理是一种现有的数字图像处理技术，其具体的方法很多。比如， 可以为首次感光数字图像和再次感光数字图像分别设置权值，再将两个区域相应像素点的像素值按照公式al xxl+ W xx2进行加权计算，其中，al 和al'是两个区域相应的像素点的像素值，xl和x2是设置的权值。当然， 为了使融合后区域的图像质量更好，可以将al'的值设置得比al更大。实 际应用中，也可以按照其他方法进行融合处理，此处不再——列举。但不管 采用哪种融合方法，由于再次感光数字图像中是按照新的控制参数生成的图 像，与首次感光数字图像对应的区域质量已经大大提高，从而可以改善经过 融合处理的整个图像质量。按照上述所描述的本发明方案的原理，本发明提出一种数码摄像装置。 如图1所示，该装置包括成像阵列单元101,用于在每一次感光时，利用当前用于控制输出特性的 控制参数进行感光，并将感光得到的数字图像传输给处理器102;处理器102，用于在获得当前的首次感光数字图像时，判断是否存在需重 新感光区域，如果存在，则根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数，将新的控制参数传输给成j象阵列单元101，接收成像阵列单元101利用新的控制参数感光而得的对应的再次感光数字图像；将首次感光数字图像中需重新感光区域与对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过融合处理的首次感光数字图像；如果不存在需重新感光区域，则直接输出首次感光 数字图像。也就是说，成像阵列单元101先利用当前用于控制输出特性的控制参数进 行感光，并将感光得到的数字图像传输给处理器102。当然，如果是当前将要 输出图像首次感光的图像，处理器102此时获得的就是首次感光数字图像。处 理器102获得当前的首次感光数字图像后，可以判断该首次感光数字图像中是 否存在需重新感光区域，其判断结果分为两个方面进行处理。如果存在需重新 感光区域，则根据其感光情况生成新的控制参数，将新的控制参数传输给成像 阵列单元101;成像阵列单元101将利用新的控制参数感光得到对应的再次感 光数字图像，并将再次感光数字图像传输给处理器102;处理器102将首次感 光数字图像中需重新感光区域与对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合 处理，再输出经过融合处理的首次感光数字图像。另一方面，如果不存在需重 新感光区域，处理器102就可以直接输出首次感光数字图像。实际应用中，成像阵列单元101可以采用如CCD或CMOS等芯片，而 处理器102可以采用数字信号处理器(DSP)、中央处理单元(CPU)或现 场可编程门阵列(FPGA)等芯片。处理器102内部结构的一个实施例可以 如图2所示，包括接口单元1021,用于负责成像阵列单元101和处理器102之间的数据 交互。实际应用中，接口单元1021可以采用"C接口来实现。控制单元1022,用于将接口单元1021接收到的当前的首次感光数字图像 保存到存储单元，所述存储单元为处理器内部或外部的存储单元；请求重感光 判别单元1023执行并接收返回的判别结果，如果存在需重新感光的区域，则触 发参数生成单元1024执行，将参数生成单元1024生成的新的控制参数通过接 口单元1021传输给成像阵列单元101，将接口单元1021接收到的再次感光数字图像保存到存储单元；如果不存在需重新感光的区域，则直接输出存储单元 中的首次感光数字图像。重感光判别单元1023，用于从存储单元中获取首次感光数字图像，判断是 否存在需重新感光的区域，并将判别结果返回给所述控制单元1022。参数生成单元1024，用于根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参 数，并将新的控制参数返回给控制单元1022。融合处理单元1025,用于将存储单元中首次感光数字图像中需重新感 光区域与对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过融 合处理的首次感光数字图像。当然，图2仅仅是从逻辑上对处理器102进行功能划分。实际应用中， 也可以不按照上述方式进行功能划分，由应用本发明方案的用户自行确定。实际应用中，重感光判别单元1023的功能可以利用多种方式来具体实 现。比如，可以对首次感光数字图像进行扫描，逐一判断像素点的像素值是 否超过事先设置的阈值，如果超过，则记录下像素点对应的位置信息。此后， 再根据像素点的位置信息确定是否存在需重新感光区域。如果采用此方式， 重感光判别单元1023内部结构的一个实施例可以如图3所示，包括像素值获取单元1023a,用于扫描所述存储单元中的首次感光数字图像， 并将当前扫描到的像素点的像素值传送给第一判别单元1023d。阈值存储单元1023b，用于保存预先设置的像素值阈值。区域位置存储单元1023c，用于保存超出像素值阈值的像素点的位置信息；第一判别单元1023d,用于将像素值获取单元1023a传来的像素值与阈值 存储单元1023b中保存的像素值阈值进行比较，如果超出像素值阈值，则将像 素点对应的位置信息记录在区域位置存储单元1023c，再触发第二判别单元 1023e;否则直接触发第二判别单元1023e。第二判别单元1023e，用于判断是否处理完首次感光数字图像中所有的像 素点，如果已经处理完，则触发第三判别单元1023f;否则，触发像素值获取单 元第三判别单元1023f，用于根据区域位置存储单元1023c中的像素点的 位置信息判断是否存在需重新感光的区域，并将判别结果返回给控制单元 1022。在本发明中，由于感光过度的区域和感光不足的区域都可以称为需重新 感光区域，所以，阈值存储单元1023b中既可以保存感光过度的阈值，也可 以保存感光不足的阈值。这样，在重感光判别单元1023判断是否存在需重 新感光区域时，可以先判断感光不足的区域，也可以先判断感光过度的区域， 或者同时判断出感光不足和感光过度的区域，具体如何实施可以由应用本发 明方案的用户自行确定，此处不再赘述。当然，不管是依次判断还是同时判 断的区域，如果判断出首次感光数字图像中存在一种以上需重新感光区域， 则需要依次将各个需重新感光区域各自对应的新的控制参数传输给成像阵 列单元IOI,由成像阵列单元101按照各个新的控制参数依次感光，并最终 返回给处理器102多个再次感光数字图像。另外，参数生成单元1024的实现也可以采用多种方式实现。比如可 以事先设置各个大小不同的系数，并根据需重新感光区域的感光情况从中选 择出 一 个系数，再根据参与首次感光的控制参数与选择出的系数计算出 一 个 新的控制系数。当然，具体如何设置系数可以由用户根据实际情况确定，而 具体如何选择系数则根据需重新感光区域的感光情况确定。以设置0.2、 0.6、 0.8、 1、 1.2、 1.6、 1.8等系数为例，在感光过度的情况下，可以选择比1小 的系数，再将选择出的系数乘以参与首次感光的控制参数，从而获得更小的 新的控制参数，达到减小感光度的目的；相应地，在感光不足的情况下，则 可以选择比1大的系数，从而获得更大的新的控制参数，达到增大感光度的 目的。再比如，参数生成单元1024还可以事先设置大小不同的控制参数，并 根据重新感光区域的感光情况直接从中选择出一个新的控制参数。以设置大 小依次为xl、 x2、 x3、 x4、 x5等控制参数为例，并假设参与首次感光的控 制参数为x3。在感光过度的情况下，可以选择比x3更小的新的控制参数，达到减小感光度的目的；相应地，在感光不足的情况下，则可以选择比x3更大的控制参数，从而获得更大的新的控制参数，达到增大感光度的目的。如果采用上述第一种生成控制参数的方法，参数生成单元1024的内部 结构第一个实施例可以如图4a所示，包括第一参数存储单元1024a,用于保存预先设置的控制参数，所述控制参数 与成像阵列单元101中参与首次感光的控制参数相同。系数存储单元1024b,用于保存预先设置的大小不同的各个系数。计算单元1024c,用于根据当前需重新感光区域的感光情况从系数存储 单元1024b中选择出一个系数，根据选择出的系数和第一参数存储单元 1024a提供的控制参数计算出新的控制参数，并将新的控制参数返回给控制 单元1022。如果采用上述第二种生成控制参数的方法，参数生成单元1024的内部 结构第一个实施例可以如图4b所示，包括第二参数存储单元1024x,用于保存预先设置的大小不同的各个控制参数。选择单元1024y，用于根据当前需重新感光区域的感光情况从第二参数 存储单元1024x中选择出一个新的控制参数，并将选择出的新的控制参数返 回给控制单元1022。另外，本发明中仅涉及数码摄像装置的电子系统部分，而实际应用中， 数码摄像装置还包括镜头、光圈等其它机械部分，图中并没有--画出。应用本发明方案，由于在确定首次感光数字图像存在需重新感光区域 时，可以生成新的控制参数，并利用新的控制参数获得再次感光数字图像， 再将首次感光数字图像和再次感光数字图像的相应区域进行融合处理，使感 光过度和/或感光不足之类的需重新感光区域的细节部分得到更好的呈现， 相当于增大了摄像装置的动态范围，从而有效地提高了输出图像整个图像的质量。针对上述数码摄像装置，本发明还提出一种数码摄像的处理方法。如图 5所示，该方法包4舌步骤501:获得当前的首次感光数字图像，所述数字图像为成像阵列单 元利用当前用于控制输出特性的控制参数进行感光得到。步骤502 503:判断首次感光数字图像是否存在需重新感光区域，如果 存在，则执行步骤504;否则输出首次感光数字图像，并结束当前处理流程。本步骤的具体实施方式
很多，比如可以采用如下方法实现axl、对所述首次感光数字图像进行扫描，并获得当前扫描到的像素点 的像素值。ax2、判断当前扫描到的像素点的像素值是否超出预先设置的像素值阈值， 如果超出，则记录像素点对应的位置信息。ax3、判断是否处理完首次感光数字图像中所有的像素点，如果已经处理完， 则执行继续步骤ax4;否则，返回步骤axl。ax4、根据记录的像素点对应的位置信息判断是否存在需重新感光的区 域，如果存在，则执行步骤504;否则输出首次感光数字图像，并退出当前 处理流程。步骤504:根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数，获得成 像阵列单元利用新的控制参数感光而得的再次感光数字图像；将首次感光数 字图像中需重新感光区域与对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合 处理，再输出经过融合处理的首次感光数字图像。本步骤中，所述生成新的控制参数的方法也有很多。比如，可以根据当 前需重新感光区域的感光情况从预设的大小不同的系数中选择出一个，根据 选择出的系数和当前的控制参数计算出新的控制参数；所述当前的控制参数 为成像阵列单元生成首次感光数字图像所利用的控制参数。再比如，根据当 前需重新感光区域的感光情况直接从预设的大小不同的控制参数中选择出 一个新的控制参数。为了更好地说明本发明方法，下面用一个实施例进行详细描述。本实施例中，假设参与首次感光的控制参数为x,事先设置的各个大小 不同的系数为0.5、 1、 1.5。另外，本实施例还假设拍摄场景中既存在过亮17区域，也存在过暗区域，也就是说，本实施例中的首次感光数字图像中既存 在感光过度的区域，也存在感光不足的区域。另外，本实施例假设先确定是否存在感光过度的区域，后确定是否存在 感光不足的区域。本实施例还假设像素点的像素值采用8个比特表示，感光过度的阈值为250,感光不足的阈值为5。图6是本实施例实现摄像处理方法的流程图，如图6所示，该方法包括步骤601:成像阵列单元利用控制参数x进行首次感光，并将得到的首 次感光数字图像bl传输给处理器。步骤602:处理器对首次感光数字图像bl进行扫描，获得当前扫描到 的像素点的像素值。实际应用中，当处理器获得来自成像阵列单元传来的首次感光数字图像 时，还可以将其保存在自身内部或外部的存储单元中，以便于后续利用。步骤603~604:处理器判断当前扫描到的像素点的像素值是否大于预先 设置的像素值阈值250，如果大于，则记录像素点对应的位置信息；否则， 继续执行步骤605。本实施例记录的位置信息就是像素点的坐标值。步骤605:处理器判断是否处理完首次感光数字图像bl中所有的像素 点，如果已经处理完，则执行继续步骤606;否则，返回步骤602。本实施例中，步骤602~步骤605实现了对首次感光数字图像bl —次 扫描的过程，并在完成扫描时，获得大于像素值阈值250的所有像素点位置"息。步骤606:处理器根据记录的位置信息判断出首次感光数字图像中存在 感光过度的区域。本步骤中，由于已经获得所有超出阈值250的像素点的位置信息，处理 器根据位置信息就可以很容易判断是否存在感光过度的区域。比如，记录的 位置信息包括(0， 0) 、 (0， 1) ... (0, 10) 、 (1， 0) 、 (1, 1)... (1, 10) ... (10, 0) 、 (10、 1) ... (10, 10)。也就是说，首次感光数字图像bl的第0行第0列~第IO行第10列部分的区域都是像素值超过250 的像素点，这些像素点构成了感光过度的区域。实际应用中，还可以为需重新感光的区域设置一个区域大小域值，只有 超过这个区域大小阈值的情况下才认为检测出的区域为需重新感光的区域， 而如果仅仅是孤立几个的像素点，或者说检测出的区域太小，则不认为该区 域为需重新感光的区域。步骤607:处理器从事先设置的系数中选择出一个系数，根据选择出的 系数和当前的控制参数x计算出新的控制参数x'，并将新的控制参数x' 传给感光阵列单元。本步骤中，由于先判断出的区域为感光过度的区域，应该选择较小的系 数0.5，计算出的控制参数x'比原有的控制参数x小，从而减小感光度。步骤608:成像阵列单元利用新的控制参数x'感光获得再次感光数字 图像b2,并将再次感光数字图像b2传输给处理器。实际应用中，成像阵列单元也可以仅仅将与首次感光数字图像中感光过 度区域部分图像传输给处理器。也就是说，本步骤中所述的再次感光图像 b2与首次感光数字图像的大小不一样，仅占其一部分区域。步骤609:处理器对首次感光数字图像bl进行扫描，获得当前扫描到 的像素点的像素值。步骤610-611:处理器判断当前扫描到的像素点的像素值是否小于预先 设置的像素值阈值5，如果小于，则记录像素点对应的位置信息；否则，继 续执行612。步骤612:处理器判断是否处理完首次感光数字图像bl中所有的像素 点，如果已经处理完，则执行继续步骤613;否则，返回步骤609。本实施例中，步骤609 ~步骤612再次对首次感光数字图像bl进行了 一次扫描，并在完成扫描时，获得小于超出像素值阈值5的所有像素点位置信息。步骤613:处理器根据记录的位置信息判断出首次感光数字图像中存在感光不足的区域。步骤614:处理器从事先设置的系数中选择出一个系数，根据选择出的 系数和当前的控制参数x计算出新的控制参数x〃 ，并将新的控制参数x〃 传给感光阵列单元。本步骤中，由于后判断出的区域为感光不足的区域，应该选择较大的系 数1.5，计算出的控制参数x〃比原有的控制参数x大，从而增大感光度。步骤615:成像阵列单元利用新的控制参数x〃感光获得再次感光数字 图像b3,并将再次感光数字图像b3传输给处理器。与步骤608类似，本步骤中，成像阵列单元也可以仅仅将与首次感光数 字图像中感光不足区域部分图像传输给处理器。本实施例中，步骤602~步骤608与步骤609~步骤615的实现方法相似， 只是前者针对的是感光过度的情况，而后者针对的是感光不足的情况。至此， 处理器已经获得首次感光数字图像bl,以及再次感光数字图像b2和b3。步骤616:处理器将首次感光数字图像bl中感光过度的区域与再次感 光数字图像b2中相应区域进行融合处理；并将首次感光数字图像bl中感 光过度的区域与再次感光数字图像b3中相应区域进行融合处理；再输出经 过融合处理的首次感光数字图像bl'。本实施例是以输出一个经过融合处理的图像为例进行描述的，实际应用 中，如果不存在需重新感光的区域，就可以直接输出首次感光数字图像。另 外，实际应用中，数码摄像装置还可能连续输出多个图像，比如视频图像。 在这种情况下，数码摄像装置需要循环执行上述方法，就可以根据每一个首 次感光数字图像的感光情况连续输出未经过融合处理或经过融合处理的图 像，动态地调节数码摄像装置的动态范围，保证输出的每一个图像的质量。 另外，数码摄像机输出图像的帧率一般为25帧/秒或30帧/秒，而成像感光 阵列单元输出速率可以超过100帧/秒。也就是i兌，即使每一个首次感光数 字图像都存在感光过度和感光不足的区域，需要将3帧图像融合后再进行输 出，但由于感光阵列单元的输出速率比较高，仍然不会影响数码摄像机所要求的输出帧率。另外，本实施例中所述的输出数字图像可以指数码摄像装置将数字图像 输出给某个存储介质进行保存，比如光盘、存储卡等等，还可以输出给其他 设备进行显示，或者经过数字/模拟转化之后再进行显示等。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的 保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种数码摄像装置，其特征在于，该装置包括成像阵列单元，用于在每一次感光时，利用当前用于控制输出特性的控制参数进行感光，并将感光得到的数字图像传输给处理器；处理器，用于在获得当前的首次感光数字图像时，判断是否存在需重新感光区域，如果存在，则根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数，将新的控制参数传输给成像阵列单元，接收成像阵列单元利用新的控制参数感光而得的对应的再次感光数字图像；将首次感光数字图像中需重新感光区域与对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过融合处理的首次感光数字图像；如果不存在需重新感光区域，则直接输出首次感光数字图像。
2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器包括 接口单元，用于负责成像阵列单元和处理器之间的数据交互； 控制单元，用于将接口单元接收到的当前的首次感光数字图像保存到存储单元，所述存储单元为处理器内部或外部的存储单元；请求重感光判别单元执 行并接收返回的判别结果，如果存在需重新感光的区域，则触发参数生成单元 执行，将参数生成单元生成的新的控制参数通过接口单元传输给成像阵列单元， 将接口单元接收到的再次感光数字图像保存到存储单元；如杲不存在需重新感 光的区域，则直接输出存储单元中的首次感光数字图像；重感光判别单元，用于从存储单元中获取首次感光数字图像，判断是否存 在需重新感光的区域，并将判别结果返回给所述控制单元；参数生成单元，用于根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数， 并将新的控制参数返回给控制单元；融合处理单元，用于将存储单元中首次感光数字图像中需重新感光区域与 对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过融合处理的首 次感光数字图像。
3、 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述重感光判别单元包括像素值获取单元，用于扫描所述存储单元中的首次感光数字图像，并将当前扫描到的像素点的像素值传送给第一判别单元；阈值存储单元，保存预先设置的用于感光判断的像素值阈值； 区域位置存储单元，用于保存超出所述像素值阈值的像素点的位置信息； 第一判别单元，用于将像素值获取单元传来的像素值与阈值存储单元中保存的像素值阈值进行比较，如果超出像素值阈值，则将像素点对应的位置信息 记录在区域位置存储单元，再触发第二判别单元；否则直接触发第二判别单元；第二判别单元，用于判断是否处理完首次感光数字图像中所有的像素点， 如果已经处理完，则触发第三判别单元；否则，触发像素值获取单元；第三判别单元，用于根据区域位置存储单元中的像素点的位置信息判断是 否存在需重新感光的区域，并将判别结果返回给控制单元。
4、 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述参数确定单元包括 第一参数存储单元，用于保存预先设置的控制参数，所述控制参数与成像阵列单元中参与首次感光的控制参数相同；系数存储单元，用于保存预先设置的大小不同的各个系数；计算单元，用于根据当前需重新感光区域的感光情况从系数存储单元中选择出 一个系数，根据选择出的系数和第 一参数存储单元提供的控制参数计算出 新的控制参数，并将新的控制参数返回给控制单元。
5、 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述参数确定单元包括 第二参数存储单元，用于保存预先设置的大小不同的各个控制参数； 选择单元，用于根据当前需重新感光区域的感光情况从第二参数存储单元中选择出一个新的控制参数，并将选择出的新的控制参数返回给控制单元。
6、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述成像阵列单元为电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体图像传 感器CMOS;所述处理器为数字信号处理器DSP、中央处理单元CPU或现场 可编程门阵列FPGA;所述控制参数为感光时间控制参数或感光增益控制参数。
7、 一种数码摄像处理方法，其特征在于，该方法包括A、 获得当前的首次感光数字图像，所述数字图像为成像阵列单元利用当前用于控制输出特性的控制参数进行感光得到；B、 判断首次感光数字图4象是否存在需重新感光区域，如果存在，则扭^亍步 骤C;否则输出首次感光数字图像，并结束当前处理流程；C、 根据需重新感光区域的感光情况生成新的控制参数，获得成像阵列单元 利用新的控制参数感光而得的再次感光数字图像；将首次感光数字图像中需重 新感光区域与对应的再次感光数字图像中相应区域进行融合处理，再输出经过 融合处理的首次感光数字图像。
8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括axl、对所述首次感光数字图像进行扫描，并获得当前扫描到的像素点的像 素值；ax2、判断当前扫描到的像素点的像素值是否超出预先设置的像素值阈值， 如果超出，则记录像素点对应的位置信息；ax3、判断是否处理完首次感光数字图像中所有的像素点，如果已经处理完， 则执行继续步骤ax4;否则，返回步骤axl;ax4、根据记录的像素点对应的位置信息判断是否存在需重新感光的区域， 如果存在，则执行步骤C;否则输出首次感光数字图像，并结束当前处理流程。
9、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C所述生成新的控制参 数的方法包括根据当前需重新感光区域的感光情况从预设的大小不同的系数中选择出一 个，根据选择出的系数和当前的控制参数计算出新的控制参数；所述当前的控 制参数为成像阵列单元生成首次感光数字图像所利用的控制参数。
10、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C所述生成新的控制 参数的方法包括根据当前需重新感光区域的感光情况直接从预设的大小不同的控制参数中 选择出一个新的控制参数。
全文摘要
本发明提供一种数码摄像装置和数码摄像处理方法，包括成像阵列单元利用当前控制参数进行感光得到首次感光数字图像；处理器判断是否存在需重新感光区域，如果存在，则生成新的控制参数，成像阵列单元利用新的控制参数得到再次感光数字图像；处理器将首次感光数字图像与再次感光数字图像进行融合处理，再输出融合处理后的首次感光数字图像。应用本发明方案，由于在分析出存在需重新感光区域时，可以生成新的控制参数，并利用新的控制参数获得再次感光数字图像，并将首次感光数字图像和再次感光数字图像进行融合处理，使需重新感光区域的细节部分得到更好的呈现，增大了摄像装置的动态范围，从而有效地提高了输出图像整个图像的质量。
文档编号H04N5/235GK101262566SQ20081010314
公开日2008年9月10日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者丁建斌, 曲海丰, 陈道威, 瑜 马 申请人:杭州华三通信技术有限公司