zurück zur Übersicht

Physical High Dynamic Range (HDR) Imaging with conventional Sensors

Ref-Nr: TA-16539

Kurzfassung

Die Erfindung beschäftigt sich mit einer verbesserten Aufnahmevorrichtung für ein Digitalbild, das einen hohen Dynamikumfang („high dynamic range“, HDR) aufweist. Anhand der verbesserten Aufnahmevorrichtung lassen sich HDR-Digitalbilder mit den herkömmlich verbauten digitalen Bildsensoren erzeugen.

Hintergrund

Digitale Bildsensoren besitzen einen begrenzten Dynamikumfang („dynamic range“), wodurch das Verhältnis des dunkelsten zum hellsten Punkt in einer Szene bezeichnet wird. Bei fotografischen Szenen, die eine sehr starke unterschiedliche Ausleuchtung haben, können meist nicht alle Bildinformationen erfasst werden.

Bilder & Videos

Abb.: Beispiel des Sampling-Verfahrens mit 10 Zwischen-Samplings ohne Zurücksetzen der Sensorpixel beim Zwischen-Sampling für den rauschfreien Fall. Ausgelesene Zwischen-Sampling-Werte können auf die Gesamtbelichtungszeit extrapoliert werden, solange sie zu einem bestimmten Zwischen-Sampling-Zeitpunkt noch nicht in Sättigung sind. Dadurch wird der Wertebereich des resultierenden HDR-Bildes entsprechend der Anzahl der Zwischen-Samplingschritte vergrößert, im Beispiel also auf einen Wertebereich von 0-2550 (anstelle von 0-255 im konventionellen Bild).

Problemstellung

Diverse Vorschläge existieren, die zumeist Veränderungen an der Hardware des Sensor-Aufbaus vorsehen. Solche Hardwaremodifikationen sind extrem aufwendig und teuer.

Lösung

Die Erfindung sieht ein algorithmus-kontrolliertes Zwischen-Sampling von Pixeln oder Pixelgruppen vor. Dabei werden ein Teil oder alle Bildsensorpixel mehrfach während eines vorgegebenen Belichtungszeitraumes (te in der Abb.) ausgelesen und verarbeitet. Das Verfahren "advanced pixel control" kann auch bei bereits existierenden CMOS-Sensoren angewandt werden, z.B. durch Firmware-Veränderungen.

Vorteile

Die "dynamic range" von Digitalkameras kann sehr stark erhöht werden
Auch in Wellenlängenbereichen außerhalb des sichtbaren Spektrums ist die Erfindung einsetzbar
Integrierte Pixel-Rauschreduzierung
Nachweis der Funktionalität durch synthetische Testmuster

Anwendungsbereiche

Jegliche bildgebende Sensoren. Am Beispiel elektrooptischer CMOS-Sensoren im Bereich des sichtbaren Lichtes wurde die Funktionalität gezeigt. Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten sind: • Jegliche Bildgenerierung, bei der Informationen (beispielsweise Helligkeitswerte) gespeichert werden. • Eine Adaption für Videokameras und Camcorder ist leicht möglich. Da keine Hardwaremodifikationen am eigentlichen Bildsensor notwendig sind, sollte das Verfahren durch Software- bzw. Firmwareänderungen realisierbar sein.

Service

Lizenz zur gewerblichen Nutzung

EZN Erfinderzentrum Norddeutschland GmbH

Luise aus der Fünten
0511 850 308 0
ausderfuenten@ezn.de
www.ezn.de
Adresse
Theaterstraße 2
30159 Hannover

Alle Angebote dieses Anbieters

PDF-Exposé

Entwicklungsstand

Funktionsnachweis

Patentsituation

DE 10 2017 129 770 B4 erteilt

Stichworte

Belichtung, Bildsensor, Digitalbild, Digitalfotografie, Digitalkameras, Fotokamera, HDR, High dynamic range imaging, physical image acquisition, Pixel, Sicherheitstechnik, Überwachungskamera, Videokamera

Angebot Anbieter-Website

Link öffnen