[發(fā)明專利]一種高動態(tài)范圍圖像的自適應再現(xiàn)顯示方法

有效

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• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107451974B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 高明
• 申請（專利權）人: 北京電子工程總體研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發(fā)明公開一種高動態(tài)范圍圖像的自適應再現(xiàn)顯示方法，該方法包括：讀取高動態(tài)范圍圖像，得到圖像的灰度或亮度通道；對所述圖像的灰度或亮度通道，采用非線性的色調映射窗口模型，進行局部映射變換；基于PLIP模型進行局部對比度測度計算；設計自適應優(yōu)化的雙制導圖映射約束，引導目標優(yōu)化函數(shù)得出最優(yōu)化結果；輸出結果圖像。本發(fā)明不但能有效顯示高動態(tài)范圍圖像，同時還能保持圖像邊緣以及圖像細節(jié)信息，并且抑制了光暈效應的產(chǎn)生，具有較好的自適應能力、魯棒性，而且示例的處理效果證明了本技術具有強的實用性。

技術領域

本發(fā)明涉及圖像處理領域，更具體地，涉及一種高動態(tài)范圍圖像的自適應再現(xiàn)顯示方法。

背景技術

對于成像設備的感光器件而言，動態(tài)范圍表示圖像中包含的灰度或者亮度值從“最暗”到“最亮”之間的范圍，圖像的動態(tài)范圍控制了自然真實場景中極暗區(qū)和極亮區(qū)的細節(jié)在一幅圖像中同時展現(xiàn)的能力。大多數(shù)圖像數(shù)據(jù)范圍一般為2個數(shù)量級或者8位，也就是像素灰度值在0-255之間，而人類視覺系統(tǒng)能感知大約5個數(shù)量級范圍的場景亮度。高動態(tài)范圍圖像一般能夠存儲更大數(shù)量級或者更多字節(jié)的數(shù)據(jù)，例如10位或者16位，這樣能夠跨越一個非常寬范圍的像素灰度或者亮度等級，可以較好的表達真實世界的場景。在實際成像中，場景亮度往往具有非常寬廣的動態(tài)范圍，例如從夜空中的星光到耀眼的太陽，它們發(fā)出的亮度幅度涵蓋了超過9個數(shù)量級的范圍。

近年來，隨著數(shù)字成像技術和計算機科學技術的發(fā)展，高動態(tài)范圍圖像正在得到日益廣泛的關注，高動態(tài)范圍圖像被廣泛應用于各個領域，如在生物醫(yī)學領域，它能捕獲到患者所有癥狀的細節(jié)，就好比復制的真實場景。在衛(wèi)星遙感和軍事領域中，它有助于準確地識別目標。特別是在游戲和電影中，為了更生動的視覺體驗，用戶對虛擬場景圖形的要求是越來越高。

高動態(tài)范圍圖像可以同時存儲處于真實場景中極暗和極亮的區(qū)域中的可視細節(jié)信息。而不幸的是，大多數(shù)消費電子設備(顯示器、打印機)和顯示技術最多處理0-255之間的動態(tài)范圍，這使得大量的可視細節(jié)信息損失。在普通輸出設備上顯示這些高動態(tài)范圍圖像，必須經(jīng)過亮度范圍的壓縮，這顯然是一個經(jīng)典的高動態(tài)范圍圖像再現(xiàn)顯示問題。高動態(tài)范圍圖像的再現(xiàn)顯示技術的研究，就是力求在顯示設備位深有限的情況下，顯示盡可能多的可視細節(jié)信息，并保持圖像的整體明暗視覺效果，顯示效果盡可能接近真實世界的場景。因此，為了保證真實場景的感知，增強視覺感受質量的映射變換不可或缺。

目前，各種現(xiàn)有的映射變換技術一般分為兩大類，全局映射和局部映射。全局映射技術通常是使用一個映射變換函數(shù)，如對數(shù)變換函數(shù)。Drago等人提出了一種新穎的基于自適應對數(shù)變換的映射技術。此算法的核心思想是基于圖像內(nèi)容，在高動態(tài)范圍圖像(HDR)圖像的不同地區(qū)，采用不同對數(shù)底來實現(xiàn)映射過程。雖然全局映射技術相對簡單且能較好的保持圖像整體對比度效果，但是這種方法沒有考慮到圖像像素的空間位置或者它們之間的鄰域相關信息，像素在圖像中得到同等的映射，有可能導致圖像對比度是大大的壓縮，圖像的細節(jié)信息嚴重丟失。尤其是在處理復雜場景時，不能很好的反映出真正的人類視覺系統(tǒng)響應。