[發(fā)明專利]一種基于色覺感知及全局質量因子的多曝光度圖像融合方法

在審

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• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN104077759A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 鄭喆坤;焦李成;房瑩;簡萌;喬伊果;孫天
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 西安智萃知識產權代理有限公司 61221
• 代理人: 李東京

技術領域

本發(fā)明屬于圖像、視頻處理技術領域，具體涉及一種基于色覺感知及全局質量因子的多曝光度圖像融合方法。

背景技術

高動態(tài)范圍HDR圖像是計算機視覺與數(shù)字圖像處理中的問題之一，也是當今圖像領域的熱點問題之一。圖像的動態(tài)范圍指的是一幅圖像中最亮的像素點的亮度值和最暗的像素點的亮度值之間的比率。由于動態(tài)范圍的局限，成像設備往往不能重構出真實自然的場景。最初，這類圖像都是用光學仿真完成的。如今，高動態(tài)范圍圖像很容易生成，即只需要一系列曝光程度不同的照片，就可以制作高動態(tài)范圍的圖像。實踐表明，利用不同的曝光時間拍攝相同的場景，由于曝光度的差別每幅圖像都會展現(xiàn)出了其他圖像展現(xiàn)不出來的細節(jié)。舉例來說，直接由陽光照射的部分的真實顏色只能在曝光度最低的圖像中顯示出來，而在這一系列不同曝光的其他照片中這部分的色彩都過度曝光了。圖像中陰影處的細節(jié)在曝光度高的圖像中才能完整呈現(xiàn)，而在曝光度較低的圖像中卻是模糊一片。由于以上問題，普通照相機無法在一幅圖像中同時捕捉并展現(xiàn)所有細節(jié)；而對于人類來說，由于人的眼睛會根據(jù)物體的亮度不同進行自動調節(jié)，同時感知這些不同曝光度下的細節(jié)，因此照片在視覺體驗方面總不能完全展現(xiàn)真實且自然的場景。

高動態(tài)范圍圖像處理的目的在于：利用現(xiàn)有的成像技術把所觀測的場景盡可能真實的展現(xiàn)出來，使人通過普通照相機就可重構出可以與現(xiàn)實場景真實度相媲美的圖像，這個處理過程就是高動態(tài)范圍圖像的合成與重構。在合成方面，利用現(xiàn)有技術將曝光度不同的圖片合成一幅高動態(tài)范圍圖像，該圖像的動態(tài)范圍可以高達25,000:1；然而，一般的顯示設備的動態(tài)范圍通常低于100:1,因此，與低動態(tài)范圍圖像相比較，高動態(tài)范圍圖像顯然能夠更加敏銳的捕捉圖像中的細節(jié)。

與低動態(tài)范圍圖像相比，高動態(tài)范圍圖像擁有很多優(yōu)點，在醫(yī)學圖像，視頻監(jiān)視等一些應用中高動態(tài)范圍圖像尤為重要。然而，高動態(tài)范圍圖像也為顯像技術帶來了挑戰(zhàn)：如今的顯像設備，如顯示器，打印機等的動態(tài)范圍都遠遠小于真實場景中的動態(tài)范圍，急需解決的問題就是如何能在盡量保留圖像細節(jié)和視覺內容的前提下利用低動態(tài)范圍的顯像設備來顯示高動態(tài)范圍的圖像。

多曝光度圖像的融合技術可以把圖像在不同曝光度下的顯著細節(jié)融合在同一張低動態(tài)范圍的圖像之中，在不改變圖像動態(tài)范圍的前提下得到可以和高動態(tài)范圍圖像結果相媲美的低動態(tài)范圍圖像。因此可以廣泛應用到如數(shù)碼相機，智能手機等需要快速得到高動態(tài)范圍圖像效果的電子產品中。

近十幾年來，出現(xiàn)了許多種不同的圖像的融合方法，總體來講這些融合方法可以分為兩類，即：針對運動目標的圖像融合和針對靜止目標的圖像融合方法。

針對運動目標的圖像融合方法，由于在不同的曝光度下場景中的物體進行了移動，簡單的融合圖像會造成“鬼影”效果。所以針對運動目標的圖像融合方法根據(jù)去“鬼影”的方法不同，又細分為兩類：即融合多幅曝光度不同的圖像后直接去掉“鬼影”；或者利用一幅正常曝光度的圖像經(jīng)過局部直方圖拉伸得到同一位置的欠曝光和過曝光圖像再融合生成結果圖兩種方法。

針對靜止目標的圖像融合方法，由于在不同曝光度下場景中的物體沒有移動，所以融合相對簡單。針對融合技術不同可以細分為三類，即：多傳感器圖像融合，即融合多個不同傳感器拍攝的同一圖像的細節(jié)信息；多焦距圖像融合，即融合多個焦距拍攝下同一圖像的細節(jié)信息；多曝光度圖像融合，即融合多個曝光度下拍攝的同一圖像的細節(jié)信息。

現(xiàn)有的多曝光度圖像融合技術，仍然存在很多問題，像高動態(tài)范圍圖像合成容易產生色覺失真，融合圖像的色彩難以矯正，融合圖像中特征值選取不當容易帶來失真。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種基于色覺感知及全局質量因子的多曝光度圖像融合方法，克服現(xiàn)有多曝光度圖像融合技術在高動態(tài)范圍圖像合成中容易產生色覺失真的問題。

為此，本發(fā)明的技術方案是：提供了一種基于色覺感知及全局質量因子的多曝光度圖像融合方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：輸入n幅曝光度不同的圖像I_n，利用質量評價標準，即對比度C_n,飽和度S_n和亮度B_n分別計算出不同曝光度圖像的權重；

其中：n是圖像的數(shù)量，C_n是指對比度，S_n是指飽和度，B_n是指的亮度，I_n是指n幅圖像；