智慧型高動態範圍影像拍照系統

Intelligent System for High Dynamic Range Imaging

李傳仁(Chuan-Ren Lee)

指導教授 ： 江瑞秋

國立中正大學/工學院/電機工程學系/碩士(2014年)

摘要

高動態範圍 (high dynamic range, HDR) 影像合成技術廣泛使用在消費性電子產品，如數位相機以及智慧型手機。拍攝多張不同曝光時間的低動態範圍影像合成高動態範圍影像，已經是一種常態的方法。由於目前感光元件的動態範圍還無法完整的捕捉真實世界光線的完整範圍，但為了獲得高品質的高動態範圍影像，通常希望使用者能夠拍攝越多張不同曝光時間影像越好，如此一來能夠掌握整個場景亮暗部的細節，對於合成來說是一大幫助，但在目前手持式裝置的普及下，使用者所需要的是快速、高品質及低耗能，且並非所有使用者都有攝影相關的專業知識與概念，因此要使用者學習如何調整適當曝光參數後，再進行傳統包圍曝光拍攝相當不便利。
目前手持式裝置都配備有多點式觸控螢幕，使用者能立刻的對所感興趣的區塊(Region of Interest, ROI)進行對焦測光，因此使用傳統中央測光增減固定曝光量的方法很難配合拍攝場景光線上的快速變換，因此我們透過分析使用者選擇感興趣的測光區塊所拍攝出的影像進行場景分析，依照場景不同的動態範圍，我們能快速的判斷目前場景亮暗細節是否於第一張所拍攝的低動態影像中已有完整的紀錄；此外，在某些亮度反差不明顯的場景亦指其動態範圍較低時，相機感光元件動態範圍已經能幾乎完整捕捉場景資訊，不需額外多拍攝不同曝光量影像，可以節省運算上的浪費；在亮度反差較高的情況下，也能判斷是否拍攝額外單張或是雙張影像來捕捉完整的場景細節。
我們的做法能夠配合相機內的自動測光系統，除了能夠針對使用者所感興趣之區塊進行調整之外，也不需要使用者透過學習去設定能拍攝到完整場景細節所需的曝光參數設置。實驗結果顯示，和目前市面上相機內建的固定曝光值作法相比，我們的做法更能適應場景，並獲得高品質的高動態範圍合成影像。

關鍵字

高動態範圍影合成 ； 高動態範圍影像 ； 低動態範圍影像 ； 曝光參數

並列摘要

High dynamic range (HDR) images offer better visual quality by allowing a wider range of luminance and the visual experience is much closer to reality. In this paper, a novel HDR imaging system is proposed. According to the characteristics of the scene to be captured, the system will first decide whether it is necessary to activate the HDR imaging. If the dynamic range of the scene is limited, only one LDR image is captured and no HDR imaging is performed. On the other hand, two or three LDR images with different exposures are captured to render high-quality HDR images in an efficient way. Experimental results show that the proposed HDR imaging system is capable of generating HDR images using either two or three LDR images with comparable image quality, compared to some existing techniques where three LDR images are used.

並列關鍵字

exposure fusion ； metering ； HDR imaging ； exposure parameter

參考文獻

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