图像采集方法及图像采集装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种图像采集方法及图像采集装置，涉及图像处理【技术领域】。所述方法包括：曝光图像传感器；读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷；根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。本发明实施例的方法及装置根据图像的数据特性进行具有不同图像质量的至少两个图像的局部合并，能够在尽量充分的表现图像细节的基础上通过局部提高动态范围和/或信噪比，也即，根据需要相对地提高图像质量。
【专利说明】图像采集方法及图像采集装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及图像处理【技术领域】，尤其涉及一种图像采集方法及图像采集装置。
【背景技术】
[0002]随着数字时代的发展和计算机软硬件技术的进步，用户对数字图像品质需求也日益强烈。所谓数字化，就是相对于模拟信号而言，用数字的手段来处理信息。例如，数字相机(Digital Camera，DC)是一种利用图像传感器把光学影像转换成电子数据的照相机。图像传感器是一种光感应式的电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)，在进行图像采集时，使镜头光聚焦在CXD或CMOS，通过CXD或CMOS将光转换成电信号存储，在经过模数转换为数字信号后存储，并能够通过电脑、显示器或打印机等的处理，形成影象。
[0003]图像数字化后，分辨率、动态范围和信噪比等成为衡量图像质量的重要指标。图像分辨率是指图像的精密度，每英寸图像内有多少个像素点，分辨率越大图像就越精细，同样大小的图像上能显示的信息也越多；动态范围(Dynamic Range)是指一个场景的最亮和最暗部分之间的相对比值，是用数学方式来描述某个给定场景的亮度层次范围的技术术语。信噪比反应在图像质量上就是是否干净无噪点，信噪比大图像画面就干净，看不到什么噪波干扰(表现为“颗粒”和“雪花”)，看起来很舒服；若信噪比小，则在画面上，可能满是雪花，严重影响图像画面。现有技术中存在很多提高图像质量的方法，但通常只能是通过牺牲某一项指标来提高其他指标。例如，通过牺牲分辨率来提高动态范围，但这样，图像细节便会减少；或通过牺牲信噪比来提高图像分辨率，也会造成噪点太多。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种图像采集方法及图像采集装置，能够根据需要提高图像质量。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种图像采集方法所述方法包括:
[0006]曝光图像传感器；
[0007]读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷；
[0008]根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。
[0009]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述方法还包括:
[0010]根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域；
[0011]其中，所述参考图像的分辨率小于所述图像传感器的全像素分辨率。
[0012]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，在所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域中:
[0013]根据所述至少一个参考图像的动态范围确定所述部分区域。
[0014]结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域包括:
[0015]对所述参考图像逐区域做直方图分析；
[0016]根据所述直方图确定所述部分区域。
[0017]结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述根据所述直方图确定所述部分区域包括:
[0018]根据预设的像素数阈值确定目标区域；
[0019]根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0020]确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0021]结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述根据所述直方图确定所述部分区域包括:
[0022]根据预设的信息熵阈值确定目标区域；
[0023]根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0024]确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0025]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，在所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域中:
[0026]根据所述至少一个参考图像的信噪比确定所述部分区域。
[0027]结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域包括:
[0028]根据所述至少一个参考图像中具有第一分辨率的第一参考图像对具有第二分辨率的第二参考图像做下采样处理，所述第一分辨率小于所述第二分辨率；
[0029]根据所述下采样处理得到的图像以及所述第二参考图像，逐区域计算噪音信号的均方差；
[0030]根据所述均方差确定所述第二参考图像上的目标区域；
[0031]根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0032]确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0033]结合第一方面的第一至第七种可能的实现方式中的任一种，在第八种可能的实现方式中，所述部分区域中不包括语义信息超过预设阈值的区域。
[0034]结合第一方面的第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域还包括:
[0035]检测所述至少一个参考图像的语义信息。
[0036]结合第一方面的第一至第九种可能的实现方式中的任一种，在第十种可能的实现方式中，所述方法还包括:
[0037]获取所述至少一个参考图像。
[0038]结合第一方面的第三至第十种可能的实现方式中的任一种，在第十一种可能的实现方式中，所述逐区域中的区域为不规则形状的区域。
[0039]第二方面，本发明实施例提供了一种图像采集装置，所述装置包括:
[0040]一曝光控制模块，用于曝光图像传感器；
[0041]一数模转化模块，用于读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷；
[0042]一处理模块，用于根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。
[0043]结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述装置还包括:
[0044]—确定模块，用于根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域；
[0045]其中，所述参考图像的分辨率小于所述图像传感器的全像素分辨率。
[0046]结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述确定模块根据所述至少一个参考图像的动态范围确定所述部分区域。
[0047]结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述确定模块包括:
[0048]一分析单元，用于对所述参考图像逐区域做直方图分析；
[0049]一确定单元，用于根据所述直方图确定所述部分区域。
[0050]结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述确定单元包括:
[0051]一目标区域确定子单元，用于根据预设的像素数阈值确定目标区域；
[0052]一处理子单元，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0053]一部分区域确定子单元，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0054]结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述确定单元包括:
[0055]一目标区域确定子单元，用于根据预设的信息熵阈值确定目标区域；
[0056]一处理子单元，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0057]—部分区域确定子单元，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0058]结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述确定模块根据所述至少一个参考图像的信噪比确定所述部分区域。
[0059]结合第二方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述确定模块包括:
[0060]一第一处理单元，用于根据所述至少一个参考图像中具有第一分辨率的第一参考图像对具有第二分辨率的第二参考图像做下采样处理，所述第一分辨率小于所述第二分辨率；
[0061]一计算单元，用于根据所述下采样处理得到的图像以及所述第二参考图像，逐区域计算噪声信号的均方差；
[0062]一目标区域确定单元，用于根据所述均方差确定所述第二参考图像上的目标区域；
[0063]一第二处理单元，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上米样处理；
[0064]一部分区域确定单元，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0065]结合第二方面的第二至第七种可能的实现方式中的任一种，在第八种可能的实现方式中，所述确定模块还包括:
[0066]一检测单元，用于检测所述至少一个参考图像的语义信息。
[0067]结合第二方面的上述任一种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述装置还包括:
[0068]一参考图像获取模块，用于获取所述至少一个参考图像。
[0069]本发明实施例的方法及装置根据图像的数据特性进行具有不同图像质量的至少两个图像的局部合并，能够在尽量充分的表现图像细节的基础上通过局部提高动态范围和/或信噪比，也即，根据需要相对地提高图像质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0070]图1是本发明实施例的图像采集方法的流程图；
[0071]图2是本发明实施例的图像采集装置的一种结构框图；
[0072]图3是本发明实施例的图像采集装置的第二种结构框图；
[0073]图4是本发明实施例的图像采集装置的第三种结构框图；
[0074]图5是本发明实施例的图像采集装置中确定模块的一种结构框图；
[0075]图6是本发明实施例的图像采集装置中确定模块的另一种结构框图；
[0076]图7是本发明实施例的图像采集装置的又一种结构框图。
【具体实施方式】
[0077]下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0078]为了更好的理解本发明各实施例，现对数字化的图像采集原理进行说明:
[0079]通过光学系统将影像聚焦在感光元件上(光电转化)，按照一定的排列方式将目标场景“分解”成了一个一个的像素点，这些像素点以模拟图像信号的形式转移到“模数转换器”上，通过模数转换，感光元件的每个像素上光电信号转变成数码信号，再经图像处理生成数码图像，存储到存储介质当中。且在本发明各实施例中，图像传感器指感光元件，包括CXD传感器或CMOS传感器。
[0080]如图1所示，本发明实施例的图像采集方法包括步骤:
[0081]S110.正式曝光一次图像传感器，通过光电转化，将目标场景以模拟图像信号的形式聚集在图像传感器的像素上。
[0082]S120.读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷。
[0083]在本发明实施例的方法中，图像的数据特性可指图像的灰度分布、噪音量、信息量等表征数字化图像特性的特征。考虑到图像质量可由分辨率、信噪比和动态范围等指标来衡量，根据图像的数据特性，能够确定目标场景的哪些区域需要较高的动态范围，哪些区域噪音量较大，哪些细节需要体现等等。优选地，在本发明实施例的方法中，根据图像的数据特性在保持图像传感器分辨率(优选地，全像素分辨率)较大的基础上进行局部像素的合并，以获得局部图像的较高的动态范围和/或较高的信噪比。且在本发明实施例的方法中，像素合并(pixel binning)指将一组像素(例如，两个、四个或更多像素)的信息合并为一个像素，以减小画面噪点，提高感光敏感性，这样的像素合并同时会降低图像的分辨率。
[0084]S130.根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。
[0085]综上，本发明实施例的方法根据目标场景图像的数据特性对图像传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷量，能够在尽量充分的表现图像细节的基础上局部提高动态范围和/或信噪比，也即，根据需要相对地提高图像质量。
[0086]为了确定对所述感光传感器采用像素合并的方式读取电荷的该“部分区域”，本发明实施例的方法还包括:
[0087]S140.根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域。其中，所述参考图像的分辨率小于所述图像传感器的全像素分辨率。
[0088]在本发明实施例的方法中，参考图像通常为分辨率小于图像传感器全分辨率的目标场景的图像，可在图像采集之前获得，也即正式曝光之前获得。例如，对目标场景正式曝光之前，通过取景器(光学取景器、TTL取景器、电子取景器等等)取景得到的目标场景的预览图像即为参考图像。相应地，本发明实施例的方法还包括步骤:
[0089]S150.获取所述至少一个参考图像。
[0090]获得至少一个参考图像之后，本发明实施例的方法在步骤S140中，可根据所述至少一个参考图像的动态范围确定所述部分区域。具言之，步骤S140可包括:
[0091]S141.对所述参考图像逐区域做直方图分析。
[0092]直方图是以图形化参数来显示图片曝光精确度的手段，其描述的是图像显示范围内影像的灰度分布曲线。直方图的横轴可代表图像从黑(暗部)到白(亮度)的像素数量，例如，最暗处的Level值为O,而最亮处的Level值为255。直方图的垂直轴方向代表了在给定的Level值下的像素的数目。
[0093]S142.根据所述直方图确定所述部分区域。
[0094]根据步骤S141所生成的直方图，可以确定被分析的区域是否需要保持高动态范围。例如，可预先设置需要保持高动态范围的像素数阈值，若给定Level值(例如,包括暗部和亮部)下的像素数目超过该阈值，则确定当前区域为需要保持高动态范围的区域。再例如，可预先设置需要保持高动态范围的信息熵阈值，若某区域的信息熵高于该信息熵阈值，则确定当前区域为需要保持高动态范围的区域。其中，像素数阈值以及信息熵阈值可根据目标场景的相关经验设置。相应地，步骤S142可进一步包括:
[0095]S1421.根据预设的像素数阈值或预设的信息熵阈值确定目标区域；
[0096]其中，确定需要保持高动态范围的区域后，这些区域的集合构成所述目标区域。
[0097]S1422.根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0098]S1423.确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0099]步骤S1423中确定了图像传感器上的部分区域后，在步骤S120中即可对该部分区域实施合并像素的方式读取电荷。
[0100]此外，获得至少一个参考图像之后，本发明实施例的方法在步骤S140中，可根据所述至少一个参考图像的信噪比确定所述部分区域。具言之，以具有两个参考图像为例，步骤S140可包括:[0101]S141’.根据所述至少一个参考图像中具有第一分辨率的第一参考图像对具有第二分辨率的第二参考图像做下采样处理，其中，所述第一分辨率小于所述第二分辨率；
[0102]S142’.根据所述下采样处理得到的图像以及所述第二参考图像，逐区域计算噪声信号的均方差；
[0103]S143’.根据所述均方差确定所述第二参考图像上的目标区域；
[0104]例如，用下采样得到的图像的对应像素的电压值与第二参考图像的电压值相减，近似得到噪音信号，再求该区域噪音信号的均方差，得到该区域的噪音方差，若该噪音方差高于噪音阈值，则确定该区域为需要保持高信噪比的区域，逐区域确定需要保持高信噪比的区域后，这些区域的集合构成所述目标区域。其中，噪音阈值可参考如下方式设置:
[0105]假设tl为所有区域的均方差的数值的统计量(中值或均值等)，t2是系统设定的经验值，与目标场景相关，则可设置噪音阈值n=tl*u+t2*(l-u)，其中，u为调节tl和t2组合权重的参数，取值范围在[O?I]之间，根据所处理图像的多样性设置。例如，在监控摄像头中，处理的图像场景比较固定，则可以对u取较大的值。
[0106]上述说明仅为示例性的找出需要保持高信噪比的目标区域的方法，本领域的技术人员可以理解，还可使用其他计算信噪比的方法来找出该部分区域。例如，在一个参考图像的情况下，可近似估计图像信噪比:即信号与噪声的方差之比。首先计算该区域所有像素的局部方差，将局部方差的最大值认为是信号方差，最小值是噪声方差，求出它们的比值，再转成dB数，最后用经验公式修正。
[0107]S144’.根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0108]S145’.确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0109]需要说明的是，根据目标场景的不同，存在特殊情况:所确定的需要采用像素合并的方式读取电荷量的所述部分区域(需要保持高动态范围和/或高信噪比的区域)中可能包含语义信息较丰富的部分，例如，人脸、指示牌、车牌等，而这样的内容应足够细节地的显示出，也即这样的内容对应的区域应保持高分辨率，容忍较低的信噪比和/或动态范围，因此，在所确定的部分区域中不应包括这样的语义信息超过预设阈值的区域，进而能够使采用本发明实施例的方法采集的图像保持较充分的语义信息。
[0110]相应地，本发明实施例的方法的步骤S140中还包括:
[0111]S146.检测至少一个参考图像的语义信息。语义信息的检测是本领域的成熟技术，在此不做赘述。
[0112]需要说明的是，为了避免合并像素读取电荷的该部分区域的边界引起块状噪音(blocky artifact)，本发明实施例中所采用的“逐区域”中的“区域”可采用不规则的区域形状，使用类似拼图(jigsaw puzzle)的方法划分整个图像。
[0113]综上，本发明实施例的方法根据目标场景图像的数据特性对图像传感器中部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷量，能够在尽量充分的表现图像细节的基础上局部提高动态范围和/或信噪比，也即，根据需要相对地提高图像质量；此外，还保留语义信息丰富的区域的高分辨率细节显示，且合并像素读取电荷的区域边界平滑，避免了肉眼可见的区域边界，用户体验良好。
[0114]本领域技术人员可以理解，在本发明【具体实施方式】的上述方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明【具体实施方式】的实施过程构成任何限定。
[0115]本发明实施例还提供了一种图像采集装置，该装置可为数码相机或任意具有图像采集功能的设备，例如，手机、便携式电脑、可穿戴设备等。该装置还可全部或部分为上述设备的一部分，或为独立于上述设备的装置。如图2所示，本发明实施例提供的图像采集装置200包括:
[0116]曝光控制模块210，用于曝光一次图像传感器，通过光电转化，将目标场景以模拟图像信号的形式聚集在图像传感器的像素上。
[0117]模数转换模块220，用于读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷量。
[0118]在本发明实施例的方法中，图像的数据特性可指图像的灰度分布、噪音量、信息量等表征数字化图像特性的特征。考虑到图像质量可由分辨率、信噪比和动态范围等指标来衡量，根据图像的数据特性，能够确定目标场景的哪些区域需要较高的动态范围，哪些区域噪音量较大，哪些细节需要体现等等。优选地，在本发明实施例的方法中，在保持图像传感器分辨率(优选地，全像素分辨率)较大的基础上进行局部像素的合并，以获得局部图像的较高的动态范围和/或较高的信噪比。且在本发明实施例的方法中，像素合并(pixelbinning)指将一组像素(例如，两个、四个或更多像素)的信息合并为一个像素，以减小画面噪点，提高感光敏感性，这样的像素合并同时会降低图像的分辨率。
[0119]处理模块230，用于根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。
[0120]综上，本发明实施例的装置根据目标场景图像的数据特性对图像传感器中部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷量，能够在尽量充分的表现图像细节的基础上局部提高动态范围和/或信噪比，也即，根据需要相对地提高图像质量。
[0121]为了确定对所述感光传感器采用像素合并的方式读取电荷量的该“部分区域”，如图3所示，本发明实施例的装置200还包括:
[0122]确定模块240，用于根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域。其中，所述参考图像的分辨率小于所述图像传感器的全像素分辨率。
[0123]在本发明实施例的装置中，参考图像通常为分辨率小于图像传感器全分辨率的目标场景的图像，可在图像采集之前获得，也即正式曝光之前获得。例如，对目标场景正式曝光之前，通过取景器(光学取景器、TTL取景器、电子取景器等等)取景得到的目标场景的预览图像即为参考图像。相应地，如图4所示，本发明实施例的装置200还包括:
[0124]参考图像获取模块250，用于获取所述至少一个参考图像。
[0125]获得至少一个参考图像之后，本发明实施例装置的确定模块240可根据所述至少一个参考图像的动态范围确定所述部分区域。具言之，如图5所示,确定模块240可包括:
[0126]分析单元241，用于对所述参考图像逐区域做直方图分析。
[0127]直方图是以图形化参数来显示图片曝光精确度的手段，其描述的是图像显示范围内影像的灰度分布曲线。直方图的横轴可代表图像从黑(暗部)到白(亮度)的像素数量，例如，最暗处的Level值为O,而最亮处的Level值为255。直方图的垂直轴方向代表了在给定的Level值下的像素的数目。
[0128]确定单元242，用于根据所述直方图确定所述部分区域。[0129]根据分析单元241所生成的直方图，可以确定被分析的区域是否需要保持高动态范围。例如，可预先设置需要保持高动态范围的像素数阈值，若给定Level值(例如，包括暗部和亮部)下的像素数目超过该阈值，则确定当前区域为需要保持高动态范围的区域。再例如，可预先设置需要保持高动态范围的信息熵阈值，若某区域的信息熵高于该信息熵阈值，则确定当前区域为需要保持高动态范围的区域。其中，像素数阈值以及信息熵阈值可根据目标场景的相关经验设置。相应地，确定单元242可进一步包括:
[0130]目标区域确定子单元2421，用于根据预设的像素数阈值或预设的信息熵阈值确定目标区域；
[0131]其中，确定需要保持高动态范围的区域后，这些区域的集合构成所述目标区域。
[0132]处理子单元2422，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上米样处理；
[0133]部分区域确定子单元2423，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0134]部分区域确定子单元2423确定了图像传感器上的部分区域后，模数转换模块220即可对该部分区域实施合并像素的方式读取电荷量。
[0135]此外，获得至少一个参考图像之后，本发明实施例装置的确定模块240还可根据所述至少一个参考图像的信噪比确定所述部分区域。具言之，以具有两个参考图像为例，如图6所示，确定模块240还可包括:
[0136]第一处理单元241’，用于根据所述至少一个参考图像中具有第一分辨率的第一参考图像对具有第二分辨率的第二参考图像做下采样处理，其中，所述第一分辨率小于所述第二分辨率；
[0137]计算单元242’，用于根据所述下采样处理得到的图像以及所述第二参考图像，逐区域计算噪声信号的均方差；
[0138]目标区域确定单元243’，用于根据所述均方差确定所述第二参考图像上的目标区域；
[0139]例如，用下采样得到的图像的对应像素的电压值与第二参考图像的电压值相减，近似得到噪音信号，再求该区域噪音信号的均方差，得到该区域的噪音方差，若该噪音方差高于噪音阈值，则确定该区域为需要保持高信噪比的区域，逐区域确定需要保持高信噪比的区域后，这些区域的集合构成所述目标区域。其中，噪音阈值可参考如下方式设置:
[0140]假设tl为所有区域的均方差的数值的统计量(中值或均值等)，t2是系统设定的经验值，与目标场景相关，则可设置噪音阈值n=tl*u+t2* (Ι-u)，其中，u为调节tl和t2组合权重的参数，取值范围在[O?I]之间，根据所处理图像的多样性设置。例如，在监控摄像头中，处理的图像场景比较固定，则可以对u取较大的值。
[0141]上述说明仅为示例性的找出需要保持高信噪比的目标区域的方法，本领域的技术人员可以理解，还可使用其他计算信噪比的方法来找出该部分区域。例如，在一个参考图像的情况下，可近似估计图像信噪比:即信号与噪声的方差之比。首先计算该区域所有像素的局部方差，将局部方差的最大值认为是信号方差，最小值是噪声方差，求出它们的比值，再转成dB数，最后用经验公式修正。
[0142]第二处理单元244’，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理；
[0143]部分域确定单元245’，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
[0144]需要说明的是，根据目标场景的不同，存在特殊情况:所确定的需要采用像素合并的方式读取电荷量的所述部分区域(需要保持高动态范围和/或高信噪比的区域)中可能包含语义信息较丰富的部分，例如，人脸、车牌等，而这样的内容应足够细节的显示出，也即应保持高分辨率，可以容忍较低的信噪比和/或动态范围，因此，在所确定的部分区域中不应包括语义信息超过预设阈值的区域，进而能够使采用本发明实施例的装置采集的图像保持较充分的语义信息。
[0145]相应地，本发明实施例的方法的确定模块240还包括:
[0146]检测单元，用于检测至少一个参考图像的语义信息。语义信息的检测是本领域的成熟技术，在此不做赘述。
[0147]需要说明的是，为了避免合并像素读取电荷的该部分区域的边界引起块状噪音(blocky artifact)，本发明实施例中所采用的“逐区域”中的“区域”可采用不规则的区域形状，使用类似拼图(jigsaw puzzle)的方法划分整个图像。
[0148]综上，本发明实施例的装置根据目标场景图像的数据特性对图像传感器中部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷量，能够在尽量充分的表现图像细节的基础上局部提高动态范围和/或信噪比，也即，根据需要相对地提高图像质量；此外，还保留语义信息丰富的区域的高分辨率细节显示，且合并像素读取电荷的区域边界平滑，避免了肉眼可见的区域边界，用户体验良好。
[0149]图7为本发明实施例提供的又一种图像采集装置700的结构示意图，本发明具体实施例并不对图像采集装置700的具体实现做限定。如图7所示，该图像采集装置700可以包括:
[0150]处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface) 720、存储器(memory) 730、以及通信总线740。其中:
[0151]处理器710、通信接口 720、以及存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。
[0152]通信接口 720，用于与比如客户端等的网元通信。
[0153]处理器710，用于执行程序732，具体可以实现上述图3至图6中所示的装置实施例中图像采集装置的相关功能。
[0154]具体地，程序732可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。
[0155]处理器710可能是一个中央处理器CPU,或者是特定集成电路ASIC (ApplicationSpecific Integrated Circuit),或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
[0156]存储器730，用于存放程序732。存储器730可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。程序732具体可以执行如下步骤:
[0157]曝光图像传感器；
[0158]读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷；[0159]根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。
[0160]尽管此处所述的主题是在结合操作系统和应用程序在计算机系统上的执行而执行的一般上下文中提供的，但本领域技术人员可以认识到，还可结合其他类型的程序模块来执行其他实现。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以理解，此处所述的本主题可以使用其他计算机系统配置来实践，包括手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等，也可使用在其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行的分布式计算环境中。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程存储器存储设备的两者中。
[0161]本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0162]所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读取存储介质包括以存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方式或技术来实现的物理易失性和非易失性、可移动和不可因东介质。计算机可读取存储介质具体包括，但不限于，U盘、移动硬盘、只读存储器(R0M，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM, Random Access Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPR0M)、电可擦可编程只读存储器(EEPR0M)、闪存或其他固态存储器技术、⑶-ROM、数字多功能盘(DVD)、HD-DVD、蓝光(Blue-Ray)或其他光存储设备、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或能用于存储所需信息且可以由计算机访问的任何其他介质。
[0163]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【权利要求】
1.一种图像采集方法，其特征在于，所述方法包括: 曝光图像传感器； 读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷； 根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域； 其中，所述参考图像的分辨率小于所述图像传感器的全像素分辨率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域中: 根据所述至少一个参考图像的动态范围确定所述部分区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域包括: 对所述参考图像逐区域做直方图分析； 根据所述直方图确定所述部分区域。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述直方图确定所述部分区域包括: 根据预设的像素数阈值确定目标区域； 根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理； 确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述直方图确定所述部分区域包括: 根据预设的信息熵阈值确定目标区域； 根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理； 确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域中: 根据所述至少一个参考图像的信噪比确定所述部分区域。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域包括: 根据所述至少一个参考图像中具有第一分辨率的第一参考图像对具有第二分辨率的第二参考图像做下采样处理，所述第一分辨率小于所述第二分辨率； 根据所述下采样处理得 到的图像以及所述第二参考图像，逐区域计算噪音信号的均方差; 根据所述均方差确定所述第二参考图像上的目标区域； 根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理； 确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述部分区域中不包括语义信息超过预设阈值的区域。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域还包括: 检测所述至少一个参考图像的语义信息。
11.根据权利要求2-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 获取所述至少一个参考图像。
12.根据权利要求4-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述逐区域中的区域为不规则形状的区域。
13.一种图像采集装置，其特征在于，所述装置包括: 一曝光控制模块，用于曝光图像传感器； 一数模转化模块，用于读取所述图像传感器上的电荷并进行模数转换，其中，根据目标场景图像的数据特性，对所述感光传感器部分区域的像素采用像素合并的方式读取电荷；一处理模块，用于根据读取到的电荷得到所述目标场景的目标图像。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 一确定模块，用于根据所述目标场景的至少一个参考图像确定所述部分区域； 其中，所述参考图像的分辨率小于所述图像传感器的全像素分辨率。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述确定模块根据所述至少一个参考图像的动态范围确定所述部分区域。
16.根据权利要求15所述的装置`，其特征在于，所述确定模块包括: 一分析单元，用于对所述参考图像逐区域做直方图分析； 一确定单元，用于根据所述直方图确定所述部分区域。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括: 一目标区域确定子单元，用于根据预设的像素数阈值确定目标区域； 一处理子单元，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理； 一部分区域确定子单元，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括: 一目标区域确定子单元，用于根据预设的信息熵阈值确定目标区域； 一处理子单元，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理； 一部分区域确定子单元，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
19.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述确定模块根据所述至少一个参考图像的信噪比确定所述部分区域。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括: 一第一处理单元，用于根据所述至少一个参考图像中具有第一分辨率的第一参考图像对具有第二分辨率的第二参考图像做下采样处理，所述第一分辨率小于所述第二分辨率；一计算单元，用于根据所述下采样处理得到的图像以及所述第二参考图像，逐区域计算噪声信号的均方差；一目标区域确定单元，用于根据所述均方差确定所述第二参考图像上的目标区域； 一第二处理单元，用于根据所述图像传感器的全像素分辨率对所述目标区域做上采样处理； 一部分区域确定单元，用于确定与所述目标区域对应的所述图像传感器上的部分区域。
21.根据权利要求15-20中任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块还包括: 一检测单元，用于检测所述至少一个参考图像的语义信息。
22.根据权利要求14-21中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 一参考图像获取模块，用于获取所述至`少一个参考图像。
【文档编号】H04N5/355GK103888679SQ201410092661
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】周涵宁, 丁大勇 申请人:北京智谷睿拓技术服务有限公司