[發明專利]一種基于邊緣保持全分模型的色調映射方法

有效

• 申請號: 201210350895.2
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102938837A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 周凡;蘇卓;張宗偉
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N11/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及基于邊緣保持全分模型的色調映射方法。

背景技術

高動態圖像（High?Dynamic?Range?lmage，HDR?lmage）能夠支持非常大的光強度范圍，可以有效地存儲現實世界的光強度信息，向人們呈現超高質量的圖像。然而，傳統的顯示設備和打印機并不能顯示這些高動態圖像。因為它們可顯示的對比度遠遠小于高動態圖像的。為了解決這個問題，目前可以壓縮高動態圖像動態范圍使其適應低動態圖像顯示設備。像這種將高動態圖像轉化為低動態圖像（LowDynamic?Range?lmage，LDR?lmage）的方法就是色調映射方法。

現在，大量的色調映射方法已經被提出。最簡單的對比度壓縮就是將原圖像乘以一個比例因子C，C<1。這會損失圖像場景中陰影或者高亮度區域的細節和紋理。這就要求我們尋找一種方法盡可能壓縮對比度，同時保持圖像中的紋理和細節。很多色調映射方法運用了圖像分解技術。將一幅圖像分解為基礎層和細節層。基礎層具有高對比度需要被壓縮，細節層具有清晰的紋理需要被保留。只對基礎層進行壓縮，細節層保持不變，然后將細節層與壓縮后的基礎層合成，就得到了低動態圖像。基礎層可以通過邊緣保持平滑方法獲得，細節層由輸入圖像減去基礎層得到。Durand?and?Dorsey在文獻《Fast?bilateral?filtering?for?the?display?of?high-dynamic-range?images》（2002，pp.257-266）介紹了一種基于快速雙邊濾波的色調映射方法。這種利用快速雙邊濾波器對圖像進行多尺度分解，得到基礎層和細節層。快速雙邊濾波器能夠有效的平滑微小的細節同時保持強烈邊緣。但是，增大平滑度，圖像邊緣將被模糊。這使得通過該方法獲得的LDR?image出現光暈現象。

基于快速雙邊濾波的色調映射方法能夠有效的平滑微小的細節同時保持強烈邊緣。但是，增大平滑度，圖像邊緣將被模糊。這使得通過該方法獲得的LDR?image出現光暈現象。

發明內容

本發明克服了基于快速雙邊濾波的色調映射方法會產生光暈現象的缺點，提出了一種基于邊緣保持全變分模型的色調映射方法。

本發明提供一種基于邊緣保持全分模型的色調映射方法，包括：

輸入一幅高動態圖像；

對輸入的高動態圖像進行光強度重構；

獲得新構造的光強度值的對數值；

利用邊緣保持全變分濾波器對獲得的光強度對數值進行濾波獲得圖像基礎層；

利用光強度對數值減去圖像基礎層獲得圖像的細節層；

計算壓縮比例因子和圖像輸出光強度；

用壓縮后光強度除以輸入圖像光強度獲得一個新的比例因子M。將比例因子M分別作用在紅色通道、綠色通道、藍色通道各個通道上，得到壓縮色彩后的圖像；

將得到壓縮色彩后的圖像進行gamma校正得到低動態圖像。

所述對輸入的高動態圖像進行光強度重構包括：

根據紅色通道R、綠色通道G、藍色通道B的通道值，利用公式intensity=0.299*R+0.587*G+0.114*B，重新構造出光強度intensity值。

所述計算壓縮比例因子和圖像輸出光強度包括：

計算壓縮比例因子：利用公式compressfactor=log(outputrange)/(max(log_base)-min(log_base))*1.5，其中outputrange是輸出的圖像動態范圍，max(log_base)是取圖像基礎層log_base中所有像素值的最大值，min(log_base)是取圖像基礎層log_base中所有像素值的最小值，1.5為經驗值；

計算圖像輸出光強度：利用公式output?intensity=exp(compressfactor*log_base+log_detail)。

所述用壓縮后光強度除以輸入圖像光強度獲得一個新的比例因子M。將比例因子M分別作用在紅色通道、綠色通道、藍色通道各個通道上，得到壓縮色彩后的圖像包括：

利用公式

M=output_intensityintensity,]]>