图像处理方法及图像处理装置.pdf

一种图像处理装置包括一摄像单元、一控制单元、一影像处理单元及一储存单元。摄像单元取得一第一影像。控制单元调整摄像单元的曝光值，以控制第一影像的暗部平均亮度值及第一影像的对比度值。影像处理单元与摄像单元及储存单元耦接，并依据第一影像及一储存于储存单元中的第一算法产生一第二影像，及依据第一影像及一储存于储存单元中的第二算法产生一第三影像。影像处理单元依据第一影像的亮度值、第二影像的亮度值、第三影像的亮度值及一权重阵列产生一第四影像。本发明能够避免因拍摄多张不同曝光值的影像，而产生之占用内存空间的问题，及避免因多张影像内容不一致，而导致输出的影像不完整的问题，并同时达成实时产生拟高动态范围影像。

权利要求书1.  一种图像处理方法，用于图像处理装置，上述图像处理装置包括摄像单元、控制单元、影像处理单元及储存单元，上述图像处理方法包括以下步骤：通过上述摄像单元取得第一影像，其中上述控制单元调整上述摄像单元的曝光值，以控制上述第一影像的暗部平均亮度值及上述第一影像的对比度值；上述影像处理单元依据上述第一影像及储存于上述储存单元中的第一算法产生第二影像；上述影像处理单元依据上述第一影像及储存于上述储存单元中的第二算法产生第三影像；以及上述影像处理单元依据上述第一影像的亮度值、上述第二影像的亮度值、上述第三影像的亮度值及权重阵列产生第四影像。2.  根据权利要求1所述的图像处理方法，其中上述控制单元调整上述摄像单元的曝光值，使上述第一影像的暗部平均亮度值介于30至40之间，并使上述第一影像的对比度值介于上述摄像单元之内建对比度值的80％至90％之间。3.  根据权利要求1所述的图像处理方法，其中上述影像处理单元依据上述第一算法调高上述第一影像的各像素的亮度，以产生上述第二影像。4.  根据权利要求1所述的图像处理方法，其中上述影像处理单元依据上述第二算法调高上述第一影像的区域对比度，以产生上述第三影像。5.  根据权利要求1所述的图像处理方法，其中上述权重阵列为储存于上述储存单元的默认权重阵列。6.  根据权利要求1所述的图像处理方法，其中上述权重阵列为外部输入的权重阵列。7.  根据权利要求1所述的图像处理方法，还包括以下步骤：对上述第四影像进行柔化处理。8.  根据权利要求1所述的图像处理方法，还包括以下步骤：对上述第四影像进行锐化处理。9.  一种图像处理装置，包括：摄像单元，取得第一影像；控制单元，与上述摄像单元耦接，并调整上述摄像单元的曝光值，以控制上述第一影像的暗部平均亮度值及上述第一影像的对比度值；储存单元，与上述控制单元耦接；以及影像处理单元，与上述摄像单元及上述储存单元耦接，并依据上述第一影像及储存于上述储存单元中的第一算法产生第二影像，及依据上述第一影像及储存于上述储存单元中的第二算法产生第三影像；其中上述影像处理单元依据上述第一影像的亮度值、上述第二影像的亮度值、上述第三影像的亮度值及权重阵列产生第四影像。10.  根据权利要求9所述的图像处理装置，其中上述控制单元调整上述摄像单元的曝光值，使上述第一影像的暗部平均亮度值介于30至40之间，并使上述第一影像的对比度值介于上述摄像单元之内建对比度值的80％至90％之间。

说明书图像处理方法及图像处理装置
技术领域
本发明关于一种图像处理方法及图像处理装置，特别关于一种实时取得拟高动态的图像处理方法及图像处理装置。
背景技术
近年来，摄影已成为现代人重要的兴趣之一。无论是笔记本电脑的内建相机、平板电脑的内建相机或是手机的内建相机，人们对于随时随地想拍下美好事物的渴望越来越高。然而，并非任何时刻的环境都是适合拍照的。当周遭的光线不足、背光或环境亮度为高反差(环境中同时具有极高亮度及极低亮度的部分)，所拍摄出来的影像将会受限于相机本身的硬件，而无法呈现出当初的原貌。
在现有技术中，高动态范围成像(High dynamic range；HDR)是用来实现比普通数字图像技术更大曝光动态范围的一种技术，其通过多种不同的曝光值进行拍摄并产生多张影像，再将这些不同曝光值的影像加以融合的方式，而输出一张优化的影像。然而，多张影像除了占用较多的储存空间之外，由于高动态范围成像需采用多个曝光值，如此将会降低图像处理的速度。另外，高动态范围成像所采用的方式，是在不同时间以不同曝光值，对同一个地点进行拍摄。若是拍摄时未搭配脚架或其它固定装置，非常容易发生多张影像内容不一致，造成融合输出的影像会有残影或画面不完整的问题。
发明内容
本发明提供一种图像处理方法，用于图像处理装置。图像处理装置包括摄像单元、控制单元、影像处理单元及储存单元。图像处理方法包括以下步骤：通过摄像单元取得一第一影像，其中控制单元调整摄像单元的曝光值，以控制第一影像的暗部平均亮度值及第一影像的对比度值；影像处理单元依据第一影像及储存于储存单元中的一第一算法产生一第二影像；影像处理单元依据第一影像及储存于储存单元中的一第二算法产生一第三影像；以及影 像处理单元依据第一影像的亮度值、第二影像的亮度值、第三影像的亮度值及一权重阵列产生一第四影像。
本发明还提供一种图像处理装置，包括一摄像单元、一控制单元、一影像处理单元及一储存单元。摄像单元取得一第一影像。控制单元与摄像单元耦接，并调整摄像单元的曝光值，以控制第一影像的暗部平均亮度值及第一影像的对比度值。储存单元与控制单元耦接。影像处理单元与摄像单元耦接，并依据第一影像及储存于储存单元中的一第一算法产生一第二影像，及依据第一影像及储存于储存单元中的一第二算法产生一第三影像。影像处理单元依据第一影像的亮度值、第二影像的亮度值、第三影像的亮度值及一权重阵列产生一第四影像。
因此，本发明能够避免因拍摄多张不同曝光值的影像，而产生之占用内存空间的问题，及避免因多张影像内容不一致，而导致输出的影像不完整的问题，并同时达成实时产生拟高动态范围影像。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种图像处理装置的外观示意图。
图2为本发明一实施例的一种图像处理装置的内部结构示意图。
图3为本发明一实施例的一种图像处理方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的一种图像处理方法及图像处理装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
图1为本发明一实施例的一实施例的图像处理装置的外观示意图。请参照图1所示，在本实施例中，图像处理装置11为搭载有摄像单元111的平板电脑。然，本发明不以此为限。在其它的实施态样中，图像处理装置也可为笔记本电脑、智能型手机、多媒体影音装置、可携式电玩装置或其它搭载有相机镜头的可携式电子装置。除此之外，图像处理装置也可以是用于监控的监控设备或保全摄影系统的固定设置形式的电子装置或系统。
请参照图2，其为本发明一实施例的一种图像处理装置的内部结构示意图。图像处理装置21包括一摄像单元211、一控制单元212、一影像处理单元213及一储存单元214。摄像单元211依据使用者的操作取得一第一影像。 控制单元212与摄像单元211耦接，并调整摄像单元211的曝光值(Exposure Value)，以控制第一影像的暗部平均亮度值及第一影像的对比度值。
详细来说，控制单元212控制摄像单元211的曝光值，以使摄像单元211所取得的第一影像的暗部平均亮度值介于30至40之间，并使第一影像的对比度值介于摄像单元211的内建对比度值的80％至90％之间。其中，透过上述参数所产生的第一影像将有利于后续的图像处理。
影像处理单元213与摄像单元211耦接，储存单元214与控制单元212及影像处理单元213耦接。影像处理单元213依据摄像单元211所取得的第一影像及储存于储存单元214中的一第一算法产生一第二影像，以及依据第一影像及储存于储存单元214中的一第二算法产生一第三影像。此外，影像处理单元213将依据第一影像的亮度值、第二影像的亮度值、第三影像的亮度值及一权重阵列产生一第四影像。在本实施例中，影像处理单元213依据储存于储存单元214中的第一算法调高第一影像的各像素的亮度，而产生第二影像，且影像处理单元213依据储存于储存单元214中的第二算法调高第一影像的对比度，特别是调高区域像素的对比度，以产生该第三影像。
于本实施例中，是以控制单元212和影像处理单元213为两个分离设置的元件进行说明，但在其他的实施态样中，控制单元212和影像处理单元213将可依据电路的布局和设计而整合为一个单一构件。
此外，在本实施例中，权重阵列为储存于储存单元214的一默认权重阵列。其中，权重阵列可为储存于储存单元214中的一组数值，例如是：〔1/3，1/3，1/3〕。需特别说明的是，储存单元214中所储存的权重阵列的数量可依据产品的需求及图像处理的设计，而储存一组权重阵列或多组的权重阵列。当储存单元214中储存有多组的权重阵列时，影像处理单元213将可依据拍照模式的不同，而选择不同的权重阵列。举例来说，图像处理装置21更可具有一使用者操作界面215，其可提供多种拍摄模式给使用者进行选择，例如是：夜间模式、烟火模式、户外日光模式或户外人工光源模式等，且储存单元214对应前述的不同的拍摄模式而具有不同的权重阵列。当使用者选择其中一种拍摄模式时，影像处理单元213即会从储存单元214中选取相对应的权重阵列。另外，图像处理装置21还可包含一感测单元(图未显示)，其可感测外部环境的条件，例如是前景的亮度与背景的亮度，并将所感测的结果提供至影像处理单元213，以使影像处理单元213依据感测结果自行选取一 组权重阵列。此外，在其他的实施态样中，权重阵列也可为一外部输入的权重阵列，也就是说，使用者可透过使用者操作界面215输入所需的权重阵列，从而使得使用者可依其需求和喜好调整影像的效果。
接着，请参照图3的流程图，并搭配图2所示，以说明本发明较佳实施例的图像处理方法，其可应用于上述的图像处理装置21。图像处理方法的步骤包括步骤S01～S04。步骤S01通过摄像单元211取得一第一影像，其中控制单元212调整摄像单元211的曝光值，以控制第一影像的暗部平均亮度值及第一影像的对比度值。
详细来说，控制单元212控制摄像单元211的曝光值，以使第一影像的暗部平均亮度值介于30至40之间，并使第一影像的对比度值介于摄像单元211的内建对比度值的80％至90％之间。在本实施例中，透过控制单元212控制摄像单元211的摄影参数，从而产生利于后续图像处理的第一影像。
步骤S02由影像处理单元213依据第一影像及储存于储存单元214中的第一算法产生第二影像。在本实施例中，当摄像单元211取得一张较佳的第一影像后，将会将其暂时储存在储存单元214中。于此同时，影像处理单元213将会透过第一算法针对第一影像进行处理。其中，影像处理单元213将依据第一算法调高第一影像的各像素的亮度，而产生第二影像。在实施上，影像处理单元213可依据第一影像的各像素的原始亮度值，而有不同比例的调整，例如是当像素的原始亮度等于或小于一默认值时，则进行第一函数(function)的运算，给予较高的亮度调整比例，而当像素的原始亮度是大于此默认值时，则使用第二函数运算，给予较低的亮度调整比例。另外，前述的第一算法也可以是针对第一影像的各像素的原始亮度皆采用相同的运算函数，以调高各像素的亮度。在本实施例中，第一算法可例如是宽动态范围成像(Wide dynamic range；WDR)算法，且经影像处理单元213处理而产生的第二影像将可暂存于储存单元214。
步骤S03由影像处理单元213依据第一影像及储存于储存单元214中的一第二算法产生一第三影像。在本实施例中，影像处理单元213将通过第二算法针对第一影像进行处理，以调高第一影像的对比度，特别是调高(强化)第一影像的区域对比度，并产生第三影像。其中，影像处理单元213可分析第一影像的前景的亮度与背景的亮度，并调整前景亮度与背景亮度的比值，且第二算法可例如是局部直方图均衡化(Contrast-Limited Adaptive  Histogram Equalization；CLAHE)算法，而经影像处理单元213处理而产生的第三影像将可暂存于储存单元214。此时，储存单元214中将储存有第一影像、第二影像及第三影像等数据。
步骤S04由影像处理单元213依据第一影像的亮度值、第二影像的亮度值、第三影像的亮度值及一权重阵列产生一第四影像。在本实施例中，影像处理单元213将第一影像、第二影像及第三影像从储存单元214中提取出来，并依据储存于储存单元214的权重阵列，对第一影像的亮度、第二影像的亮度及第三影像的亮度进行权重计算，以获得三者混合后的第四影像。举例来说，当储存于储存单元214的权重阵列，例如是〔1/3，1/3，1/3〕，并假设第一影像的亮度值为40、第二影像的亮度值为100及第三影像的亮度值为80，经由前述的权重阵列计算后，第四影像的亮度值则为70(40×1/3+100×1/3+80×1/3＝70)。惟，以上所述的数值及计算方式是针对第一影像、第二影像与第三影相之间相对应的像素(Pixel)进行运算。将各影像中所有的像素经上述权重计算后，即可产生第四影像，而第四影像也就是经本实施例所述的图像处理方法所处理完成的拟高动态范围影像。另外，第四影像将可透过影像处理单元213输出至一显示单元(图未显示)，以提供使用者观赏或确认。在其他的实施态样中，权重阵列将可为一外部输入的权重阵列，也就是说，使用者可透过使用者操作界面215输入所需的权重阵列。
此外，经由权重计算后所产生的第四影像，将可再进行其它细部的调整，例如：柔化处理、锐化处理或其它图像处理，使最终输出的影像更加完美，并输出至显示单元。然，前述的进一步的影像调整或参数调数可依照实际使用的情况，而有不同的额外处理，于本发明中并不加以为限。
需补充说明的是，上述的步骤中，步骤S02及步骤S03于实施上并无先后顺序的限制。换言之，步骤S02可于步骤S03前先执行、或步骤S03可先于步骤S02执行或是步骤S02与步骤S03可同时进行。为了加速图像处理的速度，在本实施例中，是以步骤S02及步骤S03是同时进行为例。
综上所述，因依据本发明的一种图像处理方法及图像处理装置，是通过摄像单元取得一第一影像，且控制单元调整摄像单元的曝光值，以控制第一影像的暗部平均亮度值及第一影像的对比度值，因而本发明的图像处理方法及图像处理方法仅需要拍摄一张原始影像，且原始影像是具有较佳的处理条件，因此能够避免因拍摄多张不同曝光值的影像，而产生占用内存空间的问 题，及避免因多张影像内容不一致，而导致输出的影像不完整的问题，并同时达成实时产生拟高动态范围影像。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。