Enhancing High Dynamic Range through Adaptive Local Tone Mapping

准确的图像深度和细节对于安保摄像头、人脸识别设备和机器视觉设备至关重要，可以提供更真实且高保真的观看体验。为在具体应用中达到这一效果，需要具备某些图像传感器功能，其中之一就是自适应局部色调映射 (ALTM)。

安森美 (onsemi) 最新发布了 Hyperlux LH 图像传感器系列的新产品 AR0246。这是一款 200 万像素 1/4 英寸背照式 (BSI) 堆叠型 CMOS 数字图像传感器，具有 1920 x 1080 有效像素阵列。这款先进的传感器能够以线性、增强动态范围 (eDR) 或嵌入式高动态范围 (120dB eHDR) 模式拍摄图像，采用卷帘快门读出。此外，它还包含 ALTM 功能，可将高动态范围 (HDR) 图像压缩至较低的位深度，以便在非高动态范围处理器或位深度较低的显示设备上使用。本文将介绍 ALTM 的功能及其优势。

什么是 ALTM？

ALTM 是高动态范围成像领域的一项重要技术，用于处理 HDR 图像，此类图像的亮度范围比传统数码相机所能捕获的范围更广。ALTM 旨在仿真人类视觉系统对光线和对比度的反应，结合全局和局部自适应实现色调映射，以确保映射后的图像保留原有的对比度关系，同时增强图像的整体观感。ALTM 可在增强 HDR 图像效果的同时保持自然性并保留细节。HDR 在安防监控、行车记录仪、人脸识别等大部分带有摄像头的应用中都是非常重要的功能。设计工程师需要 ALTM 确保产品达到理想的图像质量。借助 ALTM，12 位线性 ISP（非 HDR 增强）可以处理 120 dB 图像和视频。

AR0246 中 ALTM 的优势

AR0246 在 Bayer 域中实现了 ALTM。在 Bayer 域中进行色调映射的优点在于可以使用常见的 10 位或 12 位管道进行 HDR 图像渲染。AR0246 为低端 ISP 提供了诸多优势，包括：

• 使得 12 位线性 ISP（非 HDR 增强）能够处理 120dB 图像和视频。
• 位深度从 20 位降到 12 位，同时保留图像细节。
• 保留了 RGB 颜色比例，以便应用标准线性处理。

AR0246 还可以在片上执行如下计算，以传输低带宽嵌入式 HDR 图像：

1. 拍摄多重曝光（最多 3 次）图像，均为 12 位数据。
2. 合并多重曝光图像，生成 20 位合并图像。
3. 对合并的图像执行 ALTM，输出 12 位图像，保留传感器输出的高动态范围。

得益于以上功能，SoC/ISP 能以更低的位深度处理 HDR 图像，从而获得更高的帧速率。

总之，ALTM 结合了局部和全局调整，减少伪影并保留细节，是改善 HDR 图像的一项重要技术，可为可穿戴摄像头、行车记录仪、人脸识别等应用提供极大助益。