CN101631188B - 数字影像的合成方法 - Google Patents

Abstract

一种数字影像的合成方法，用于消除数字取像装置在拍摄时因为手震所产生的鬼影。合成方法包括以下步骤：在预摄过程中，分别撷取基准影像与比对影像；从基准影像中选取一基准像素，并利用基准像素为中心设定一核心窗口；从比对影像中选取一比对像素，并利用比对像素设定一搜寻窗口；利用核心窗口比对搜寻窗口中的每一区域，并计算基准影像对比对影像的绝对误差总和值；根据绝对误差总和值决定是否改变基准像素的亮度；重复上述步骤，对每一像素进行调整；将经过上述处理的像素进行合成，输出成一已合成图形。

Description

数字影像的合成方法

技术领域

本发明涉及一种数字影像的合成方法，特别涉及一种解决数字影像取像装置在进行拍摄时所产生的鬼影的数字影像的合成方法。

背景技术

在数字相机发展快速的今天，许多人会利用摄影来记录值得纪念的一刻。但无论在底片相机或数字相机上，往往会因为使用者对相机把持不稳定，而导致拍摄时产生模糊影像。只要是徒手拿取相机，多多少少都存在着震动的问题。差别是每个人手持的稳定程度均有所不同，导致按下快门瞬间会不自主的位移。所以为了避免因为手震而使得拍摄产生模糊影像，数字相机厂商会通过硬件方式来避免手或以软件方式来对校正已模糊的数字影像。

所以在每一家数字相机厂商在自家的产品中，均加入不同的防手震机制。防手震机制是要在拍摄过程中，侦测并抑制因为手部晃动而造成的影像模糊现象。防手震技术主要通过硬件或软件的方式来实现。

硬件的方式一般都是利用感光组件防手震以及机械式防手震。感光组件防手震为提高感光度(International Standards Organization，以下简称ISO)能力。基本上提高ISO只是让快门可以在感受到震动之前完成动作，但提高ISO同时也会带来更高的噪声。而机械式防手震在数字相机中设置一运动侦测组件。当数字相机侦测到发生手震的同时，会根据手震的方向来将镜头移向反方向，以补偿因为位移所造成的影像模糊。另外一种防手震方法是放大光圈的方式，用以增加入光量以缩短快门时间。但是光圈大小取决于镜头组的组合架构。一般而言，大光圈的镜头具有较高的成本与体积。所以不易被设置于消费型的数字相机中。

另一种方式就是利用多张数字影像进行数字影像的合成，这种方式虽然可以得到较佳的视觉效果。但是影像合成容易产生鬼影。这是因为两张数字影像在拍摄的时候，被摄对象并非是在固定位置上。请参考图1所示，其为现有技术的合成示意图。所以直接将两张数字影像进行合成时，就会出现同一被摄对象出现于不同位置。在图1中的左上图为第一时间所拍摄的数字影像，左下图为在第二时间所拍摄的数字影像。若是直接对两张数字影像进行合成，会出现图1中的右图所示的同一被摄对象会出现于不同位置的鬼影。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一数字影像的合成方法，用于消除数字取像装置在拍摄时因为手震所产生的鬼影。

为达到上述目的，本发明所揭露的一种数字影像的合成方法包括以下步骤：撷取基准影像与比对影像；从基准影像中选取基准像素，并以基准像素为中心设定核心窗口用以圈选多个像素；根据基准像素的影像位置从比对影像中找出相应的比对像素，以比对像素为中心设定搜寻窗口用以圈选多个像素；从搜寻窗口中选取多个待测像素，分别与核心窗口中的每一像素进行差值计算，并累加所有的差值输出绝对误差总合值；加载多笔基本差异区域查找表；根据基本差异区域查找表对绝对误差总和值，用以决定正规化区域差异值；若正规化区域差异值大于门槛值，则调高基准像素的亮度；若正规化区域差异值小于门槛值，将基准像素的亮度与比对像素的亮度相加，产生修改像素；重复上述步骤，直至完成基准影像中所有像素，并将上述已修改像素依据其所在位置组合成已合成影像。

本发明提出一种消除数字取像装置在拍摄时所产生的鬼影的影像合成方法，由预摄时所撷取的多张影像进行两张数字影像的合成。本发明根据上述两张数字影像中相同影像的像素进行亮度的调整。重复上述所有像素的处理后，将这些已处理后的像素依序组合成一已合成影像。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术的合成示意图；

图2为本发明的流程示意图；

图3a为基准影像示意图；

图3b为比对影像示意图；

图3c为核心窗口于搜寻窗口中的排列示意图；

图3d为核心窗口于搜寻窗口中的排列示意图；

图3e为核心窗口于搜寻窗口中的排列示意图；

图3f为核心窗口于搜寻窗口中的排列示意图；

图3g为核心窗口于搜寻窗口中的排列示意图；

图4为基本差异区域查找表的线性示意图。

其中，附图标记

310  基准影像

311  基准像素

312  核心窗口

320  比对影像

322  搜寻窗口

具体实施方式

本发明除了可以利用软件实现于计算器装置中，亦可以利用固件的方式被实现于各种手持式计算器装置中。请参考图2所示，其为本发明的流程示意图。

首先，撷取基准影像与比对影像(步骤S210)。基准影像310与比对影像320分别为贝尔图块(Bayer Pattern)。请另行配合图3a与图3b所示，其分别为基准影像与比对影像示意图。在本发明中所述的贝尔图块的像素组成方式为图3a中的核心窗口312的右上角且由上往下分别是Gr、R、Gr、R、Gr、B、Gb、B、Gb....、Gr、R。除此之外，本发明也可以应用于其它像素组成方式的图块中，例如RGBW图块、Kodak RGBW图块或CYGM图块，并非仅局限上述的例子。

从基准影像中选取基准像素，并以基准像素为中心设定核心窗口(步骤S220)。在本发明中核心窗口312的涵盖范围可以是3*3、5*5或是其它不同大小的像素数组。在图3a的粗黑虚线为核心窗口312，在核心窗口312中的圆形虚线所指的是基准像素311。根据基准像素的影像位置从比对影像中找出相应位置的比对像素，以比对像素为中心设定搜寻窗口(步骤S230)。比对像素的位置根据基准像素311的于基准影像中310的位置所决定。搜寻窗口322的涵盖范围可以是3*3、5*5或是其它不同大小的像素数组，且核心窗口312的涵盖范围小于或等于搜寻窗口322的涵盖范围。

利用核心窗口逐比对搜寻窗口中每一区域，并产生相应每一区域的绝对误差总和值(步骤S240)。核心窗口312与比对窗口320的位置关系请参考图3b。其中，利用下式1用以产生绝对误差总和值。

$\mathrm{SAD}=\underset{u=-w}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}\underset{v=-w}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}|A(i+u,j+v)-C(i^{\′}+u,j^{\′}+v)|$ .....................式1

A为基准影像310，C为比对影像320，w为核心窗口312的宽度减1再除以2的值，(i，j)为基准像素311于基准影像310中的坐标位置，(i′，j′)为比对像素于比对影像中的坐标位置。(i′，j′)为搜寻窗口中符合核心窗口312图案的每一个子区域的中心像素的坐标。特别的是，本发明中所述及的(i′，j′)所产生的方式利用核心窗口312比对搜寻窗口322根据核心窗口312中颜色像素的排列方式，比对搜寻窗口322中具有相同颜色像素排列方式的区域。为清楚说明，所以采5*5的核心窗口312与9*9的搜寻窗口322为例，并请参考上述图3a中核心窗口312的像素排列方式。在核心窗口312中从左上角到右上角且由上往下分别是Gr、R、Gr、R、Gr、B、Gb、B、Gb....、Gr、R。根据此一像素颜色排列方式可以从搜寻窗口322中找到25个相同的排列方式的区域。由于在搜寻窗口322中的(i′j′)不只一个，若以图3b而言，(i′，j′)的个数有25个。若设此25点的中央点(刚好是核心窗口312中央所指的点)的坐标为(i^*，j^*)，则(i′，j′)与(i^*，j^*)的关系为：

i′＝i^*+k  k∈{0，±2，±4，Λ}，j′＝j^*+1  l∈{0，±2，±4，Λ}

为清楚说明各种不同的排列方式，在此以图3b为例并请配合图3c、图3d、图3e、图3f、图3g所示，将各种不同核心窗口312在搜寻窗口322中的排列方式一一列出。接着，对每一个具有相同排列方式的区域计算其相应的绝对误差总和值。

区域差异值的定义为逐一比对搜寻窗口322中各同排列点所得的SAD中最小者。RegDiff＝min(SAD₁，SAD₂，Λ，SAD_n)，其中n为搜寻窗口中可供核心窗口比对的同排列像素总数。由最小的绝对误差总和值所对应的基准像素的亮度值查找基本差异区域查找表，用以找出基本区域差异值(步骤S250)。请另外配合图4所示，其为基本差异区域查找表的线性示意图。在图4中的横轴为像素的亮度值，纵轴为基本区域差异值。其中，对于不同的感光度时会有不同的基本差异区域曲线。

将区域差异值与基本区域差异值相减产生一正规化区域差异值(步骤S260)。判断正规化区域差异值是否大于门槛值(步骤S270)。若正规化区域差异值大于门槛值，则将基准像素的亮度加倍(步骤S271)。若正规化区域差异值小于门槛值，则将基准像素的亮度加上比对像素的亮度值(步骤S272)。判断是否完成基准影像中所有像素(步骤S280)。若未完成所有像素时，则重复步骤S220直至完成所有基准像素311的比对处理为止。最后，将上述已修改像素依据其所在位置组合成一已合成影像(步骤S290)。

本发明提出一种消除数字取像装置在拍摄时所产生的鬼影的影像合成方法，由预摄时所撷取的多张影像进行两张数字影像的合成。本发明根据上述两张数字影像中相同影像的像素进行亮度的调整。重复上述所有像素的处理后，将这些已处理后的像素依序组合成一已合成影像。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种数字影像的合成方法，用于消除数字取像装置在拍摄时因为手震所产生的鬼影，其特征在于，该合成方法包括以下步骤：

撷取一基准影像与一比对影像；

从该基准影像中选取一基准像素，并以该基准像素为中心设定一核心窗口；

根据该基准像素的影像位置从该比对影像中找出相应位置的一比对像素，以该比对像素为中心设定一搜寻窗口；

利用该核心窗口逐一比对该搜寻窗口中每一区域中的像素，并产生相应每一区域的一绝对误差总和值；

由最小的该绝对误差总和值所对应的该基准像素的亮度值查找一基本差异区域查找表，用以找出一基本区域差异值；

将最小的该绝对误差总和值与该基本区域差异值相减后产生一正规化区域差异值；

根据该正规化区域差异值，用以调整最小的该绝对误差总和值所对应的该基准像素的亮度值，若该正规化区域差异值大于一门槛值，则将该基准像素的亮度加倍，若该正规化区域差异值小于一门槛值，则将该基准像素的亮度加上该比对像素的亮度值；以及

完成该基准影像中所有像素，并将上述已修改像素依据其所在位置组合成一已合成影像。

2.根据权利要求1所述的数字影像的合成方法，其特征在于，该基准影像与该比对影像为贝尔图块、RGBW图块、Kodak RGBW图块或CYGM图块。

3.根据权利要求1所述的数字影像的合成方法，其特征在于，该核心窗口的涵盖范围小于或等于该搜寻窗口的涵盖范围。

4.根据权利要求1所述的数字影像的合成方法，其特征在于，利用该核心窗口逐一比对该搜寻窗口中每一区域中的像素，并根据

$\mathrm{SAD}=\underset{u=-w}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}\underset{v=-w}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}|A(i+u,j+v)-C(i^{\′}+u,j^{\′}+v)|$

产生相应的该绝对误差总和值，其中A为基准影像，C为比对影像，(i，j)为基准像素于基准影像中的坐标位置，(i’，j’)为比对像素于比对影像中的坐标位置，w为核心窗口的宽度减1再除以2的值。

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