[發(fā)明專利]全景圖像色調(diào)一致性糾正方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710284303.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN107016647B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚劍;夏孟涵;趙嬌;李禮;謝仁平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40;G06T7/90
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 嚴(yán)彥<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

本發(fā)明提出的全景圖像色調(diào)一致性糾正方法及系統(tǒng)，包括對(duì)所有相鄰圖像對(duì)的重疊區(qū)域提取內(nèi)容一致區(qū)域，并根據(jù)內(nèi)容一致區(qū)域的累積概率直方圖等概率間隔的提取圖像間的顏色對(duì)應(yīng)關(guān)系；定義靈活度較高的色調(diào)變換模型，設(shè)計(jì)全局能量函數(shù)同時(shí)優(yōu)化全局色調(diào)一致性、圖像對(duì)比度和梯度細(xì)節(jié)；經(jīng)求解具有嚴(yán)格全局最優(yōu)性的模型參數(shù)，對(duì)所有圖像應(yīng)用各自的色調(diào)糾正模型進(jìn)行色調(diào)一致性糾正，輸出處理結(jié)果。本發(fā)明利用相鄰影像間重疊區(qū)域的色調(diào)對(duì)應(yīng)關(guān)系，能有效地消除圖像間存在的較大的色調(diào)差異；能夠在糾正色調(diào)一致性的同時(shí)抑制色調(diào)溢出、動(dòng)態(tài)范圍縮小以及相對(duì)于原始圖像的梯度損失問題，全局聯(lián)合優(yōu)化的糾正方式無需定義特定的參考圖像，能有效降低累積誤差問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像拼接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及用于合成全景和多視圖像間色調(diào)一致性校正方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

圖像拼接是一種利用具有一定重疊部分的多張圖像合成高分辨率寬視角全景圖像的技術(shù)，目前在全景成像、圖像渲染、虛擬漫游等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。圖像拼接流程中，色調(diào)一致性糾正作為色調(diào)處理階段(色調(diào)糾正、拼接線選取、邊界融合)的第一步，除了能消除由成像環(huán)境和設(shè)備差異導(dǎo)致的圖像間色調(diào)不一致，還有助于后續(xù)兩個(gè)步驟的處理效果和效率。目前，處理圖像拼接中色調(diào)差異的算法主要是幾種十幾年前提出的經(jīng)典方法，一方面色調(diào)糾正能力有限，另外糾正后的圖像容易出現(xiàn)其他質(zhì)量問題。一般圖像的色調(diào)一致性糾正涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括：顏色空間的通道去相關(guān)技術(shù)、顏色對(duì)應(yīng)提取技術(shù)，顏色一致性優(yōu)化技術(shù)。

顏色空間的通道去相關(guān)技術(shù)：目前描述色彩的顏色空間有很多，用于設(shè)備顯示的就是經(jīng)典的RGB空間。由于RGB三個(gè)通道之間存在著較大的相關(guān)性，這對(duì)分通道的圖像處理算法帶來不便，因此很多圖像算法現(xiàn)將圖像轉(zhuǎn)到通道間相關(guān)性很低的空間，處理完再轉(zhuǎn)回RGB空間。將彩色圖像按亮度通道和顏色為通道分開的顏色空間主要有HSV空間、YC_bC_r和Lαβ空間。其中，Lαβ空間中各通道間的相關(guān)性最低，但是通道的顏色值沒有固定上下界是一個(gè)缺點(diǎn)。由于亮度通道和顏色通道分離并且具有相同的顏色值上下界，YC_bC_r是一個(gè)近幾年使用比較廣泛的顏色處理空間。

顏色對(duì)應(yīng)提取技術(shù)：多視圖像的色調(diào)一致性糾正一般是基于圖像間重疊區(qū)域的顏色對(duì)應(yīng)最小化這一基本原理，因此可靠準(zhǔn)確顏色對(duì)應(yīng)提取算法對(duì)色調(diào)糾正結(jié)果至關(guān)重要。常見的方法有兩種，其一是利用圖像特征點(diǎn)匹配技術(shù)建立少量而精確的顏色對(duì)應(yīng)；其二是基于重疊區(qū)域的累積概率直方圖統(tǒng)計(jì)按等概率建立多而可靠的對(duì)應(yīng)顏色值。第一種方法對(duì)重疊區(qū)域的變化目標(biāo)比較魯棒，而第二種方法通常需要結(jié)合變化檢測(cè)算法提升顏色對(duì)應(yīng)的精確性。

顏色一致性優(yōu)化技術(shù)：現(xiàn)有的顏色一致性優(yōu)化技術(shù)包括兩類，一類是基于顏色傳遞技術(shù)的，通過從選取的參考影像級(jí)聯(lián)傳遞的方式消除圖像間的色調(diào)差異；另一類是基于統(tǒng)一色調(diào)糾正模型的全局優(yōu)化算法。顯然，由于級(jí)聯(lián)傳遞引起的累積誤差能導(dǎo)致色調(diào)畸變和失真等問題，基于無參考影像的全局優(yōu)化的方法能能得到更好的全局色調(diào)一致性。然而，現(xiàn)有的全局色調(diào)糾正方法在除了關(guān)注圖像色調(diào)一致性之外，沒有考慮圖像的其他質(zhì)量屬性，比如壓縮對(duì)比度、損失梯度細(xì)節(jié)等。此外，選取一個(gè)具有一定靈活度的合適的色調(diào)變換函數(shù)也是研究者的關(guān)注重點(diǎn)。針對(duì)這些問題，本發(fā)明提出了有效的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)同一場(chǎng)景的不同圖像可能由于成像角度和拍攝設(shè)備的不同造成色調(diào)不一致，提出多視圖像在全景拼接中的色調(diào)一致性校正方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種全景圖像色調(diào)一致性糾正方法，包括以下步驟：

步驟1，在RGB空間，對(duì)所有相鄰圖像對(duì)的重疊區(qū)域提取內(nèi)容一致區(qū)域，包括以下子步驟，

步驟1.1，統(tǒng)計(jì)所有相鄰圖像對(duì)的重疊區(qū)域像素值集合，設(shè)相鄰圖像對(duì)包括圖像I_i和I_j，將其重疊區(qū)域的對(duì)應(yīng)像素三通道的灰度值分別存入向量V_ij和V_ji；