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技术趋势
Technology Trends

生分辨率损失，并产生伪影现象，特
别是在边缘结构的部分。此外，内插
计算是一项计算密集型的工作。

高动态范围图像及色调映像

图3：同一曝光系列的两张快门：(a) 较短曝光时间；(b) 较长曝光时间；(c)通过包围曝光计算及色调映像 展示
可视化高动态范围图像。
展示高动态范围图像时，人们
获取图像数据。其中最令人熟知的方 必要的伪影，特别是在物体移动的情 通常直接看见的是显示器中展现的动
法是以“时变曝光”（例如，以不同 况下（如出现重影现象 ghosting）。 态范围（与人类视觉感知相比较小）。
曝光时间获取的几幅完整图像）作为 现代 CMOS 感光组件如 Sony 虽然目前已有提供更高动态范围的图
数据基础。这种方法现在常用于许多 Pregius 通常具多重曝光功能，可在不 像显示器，但仍未普及。假如要在动
智能手机、一些常见的图像处理程序 同曝光时间内拍摄原始图像，而无需 态范围较低的设备上显示高动态范围
以及一般摄影中，因此这种方法在机 手动更改两次拍摄之间的曝光时间。 图像，则必须通过色调映像来降低其
器视觉以外的市场，也被广泛使用。 动态范围。
基本假设为一感光组件的最终像 空间变化曝光 目前并没有明确定义要如何降低
素值，近似线性地取决于入射光量和 为了避免多重曝光造成的伪影， 动态范围，具体取决于预期的目标。
曝光时间，这样一来，即使像素不饱和， 现代感光组件提供 “空间变化曝光” 例如，最接近真实场景或达到某主观
也可以根据已知的曝光时间来决定潜 技术。该技术在不同曝光时间下曝光 及艺术质量之图像。基本上是在全局
在的入射光量（或与其成正比的数量）。 感光组件上的某些特定像素组。例如， （global）及局部（local）色调映像算
在饱和像素的情况下，对应的像 常见的变体使用不同的曝光时间，交 法上做区别。全局算法的例子为不管
素值用于几个较短的曝光时间。通过 替曝光两条图像线。由于曝光同时开 在哪个位置，相同转换所有像素，极
这种方式，与一次曝光相比，可以确 始，从而能最小化因画面移动所引起 为高效且可进行实时数据处理。局部
定更大面积的入射光量。 的伪影。 算法则是在局部像素区域中，尽可能
曝光序列的优点在于，可在扩大 然而，在这种情形下，不同曝 维持最佳对比度。局部算法需要更密
范围内决定亮度而不损失任何局部分 光像素之间不存在 1 ：1 的对应关系， 集的 CPU 运算，但通常也提供更高
辨率。 高动态范围的最终图像的像素要通过 对比度度的图像。
尽管如此，多重曝光可能产生不 内插计算。这个过程无可避免地会产 The Imaging Source 映美精相机
很久前便认识到最大动态范围对于机
器视觉产业应用的重要性，所以通过
其终端用户软件产品和程序接口中的
色调映像，来提供高动态范围影像数
据撷取、可视化，亦或资料保存。映
美精相机也投入许多程序开发时间来
研发容易使用的算法，最终创建算法
的自动调整模式，使所有参数自动适
应场景而不需任何使用者介入，便可
表现出具备高对比度、出色自然色彩
的图像。客户端软件 IC Measure 能以
高动态范围功能为标准，来展现高动
图4：The Imaging Source映美精相机终端用户软件IC Measure 支持原始（依据感光组件）曝光系列及通过
色调映像后可视化高动态范围图像。 态范围图像。

16 Jul/Aug 2018 视觉系统设计 Vision Systems Design China