[發明專利]非常大的航拍圖像拼接的色調映射

有效

• 申請號: 201110457623.8
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102567976A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 劉宇翔;W.施克勒;L.羅森謝恩;D.西蒙斯;I.奧默;R.勒納
• 申請（專利權）人: 微軟公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉鵬;李亞非

背景技術

對于較大地面區域的制圖和成像帶來許多挑戰。由地面區域的彩色圖像帶來的一個技術問題與原始圖像的顏色再現有關。舉例來說，大氣具有不合期望的與距離相關的影響，其可能會導致數字圖像看起來呈藍色和/或存在薄霧。或者對于另一個實例，太陽具有與角度相關的影響，其可能導致較大地面區域的數字圖像的一些部分看起來比其他部分更加明亮，盡管所述場景本身的亮度相對均勻。為了應對圍繞以數字形式精確地捕獲所述圖像所出現的上述和其他問題已經開發出許多技術。具體來說，已經開發出用以應對精確地捕獲場景內容所帶來的挑戰的技術，盡管在所述圖像上存在較大的并且常常是非線性的變化。

因此，利用具有高動態范圍的大格式攝影機可以精確地捕獲較大地面區域的圖像的內容，所述攝影機比如是Microsoft?UltraCam航拍攝影機。但是所捕獲圖像的動態范圍通常高于諸如將在其上觀看或再現圖像的計算機監視器或打印機之類的視覺顯示器件的動態范圍。舉例來說，前述攝影機可能以16比特動態范圍的格式捕獲圖像，而計算機監視器或打印機可能只具有8比特動態范圍。同樣地，通常更加實際的做法是利用其動態范圍與借以觀看圖像數據的視覺顯示器件相同的格式來存儲及獲取所述圖像數據，而不是利用由攝影機產生的圖像的更大動態范圍。這是因為動態范圍減小的圖像將使用較少存儲空間，并且將不需要進行轉換以便以可見形式再現所述數據。此外，如果圖像被存儲在遠程位置處并且需要通過因特網來訪問，則通過減小圖像的動態范圍還將減少把云存儲的圖像下載到本地計算機以供顯示所需的帶寬和時間。

另一方面，在把原始的16比特圖像轉換成8比特圖像時，必須盡最大可能保留其內容。否則對于想要在計算機監視器上觀看、打印所述圖像或者以其他方式使其在視覺顯示器件上可見的人來說，所述圖像的內容將被丟失。

發明內容

這里所討論的主題內容的一個方面提供一種通過色調映射（tone?mapping）技術將具有特定動態范圍的像素的原始數字圖像轉換成具有較低動態范圍的像素的相應圖像的方式，所述色調映射技術減少了原始圖像中的內容損失并且使得相應圖像中的偽像最小化。

在這里所要求保護的主題內容的一個方面中，一種用于將較大地面區域的高動態范圍圖像色調映射成較低動態范圍圖像的方法使用一種全局知曉（global?aware）并且局部自適應（locally?adaptive）的途徑，其中從對應于圖像貼片（tile）的局部矩陣的已知色調映射參數導出局部色調平衡參數，并且隨后將其用來導出局部S型（sigmoid）傳遞函數。全局S型傳遞函數是根據適用于整個圖像的色調映射參數的數值導出的。利用經過局部色調映射的數值和經過全局色調映射的數值對各個像素進行色調映射，其中利用適用于每一個數值的加權因數將其組合。

在這里所要求保護的主題內容的另一方面中，一種計算機系統包括：色調映射程序模塊，其具有通過用于執行如前所述的色調映射方法的可執行指令具體實現的算法；用于存儲經過色調映射的圖像的各個像素的存儲模塊；以及用于顯示經過色調映射的圖像的顯示組件。

提供本概要是為了以簡化形式介紹將在下面的詳細描述部分中進一步描述的所選概念。本概要不意圖標識出所要求保護的主題內容的關鍵特征或本質特征，也不意圖被用來幫助決定所要求保護的主題內容的范圍。

附圖說明

通過下面結合附圖對各個實施例所做的詳細描述將會更好地理解這里所討論的主題內容的目的，其中相同的附圖標記始終指代相同的特征。下面是對用在所附的詳細描述部分中的附圖的簡要標識。

圖1示意性地描繪了由高動態范圍的大格式（large?format）數字攝影機在地表上方的海拔高度H處拍攝的地面區域A。

圖2示意性地描繪了處在適于產生較大地面區段R的圖像的飛行路徑上的攜帶圖1中所描繪的攝影機的飛機。

圖3是示出了為了對由行經圖2中所示的飛行路徑的安裝在飛機上的攝影機所采集的原始攝影圖像進行處理所執行的典型步驟的流程圖。

圖4是通過根據圖3對原始攝影圖像進行處理所得到的圖像貼片的拼接（mosaic）的示意圖。

圖5在一個3x3矩陣的中心處示出了圖4中的其中一個貼片，以便說明在后面的章節中討論的色調映射方法的一個實施例。

圖6是說明這里所討論的色調映射方法的該實施例的流程圖，通過所述方法將通過圖3中所示的圖像處理方法所產生的16比特像素圖像轉換成8比特像素圖像。