[發明專利]一種高動態范圍圖像的色調映射方法

有效

• 申請號: 201910660221.4
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN111105359B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 朱仲杰;苗笛聲;王玉兒;白永強
• 申請（專利權）人: 浙江萬里學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 程曉明

1.一種高動態范圍圖像的色調映射方法，其特征在于：包括以下步驟

步驟1：輸入高動態范圍圖像；

步驟2：將高動態范圍圖像由RGB色彩空間轉換到HSV色彩空間，得到三個分量：色調分量H、飽和度分量S和亮度分量V；

步驟3：首先根據下列公式計算出高動態范圍圖像亮度分量的均值

其中，V_mean表示高動態范圍圖像亮度分量的均值，V(i,j)表示坐標為(i,j)處的像素點亮度值，N表示總像素點數量，將V_mean代入下列公式以確定校正系數λ：

λ＝0.5414·V_mean^-0.142

然后根據下列公式確定校正指數γ：

其中，n表示高動態范圍圖像亮度值小于均值的像素點數量，N表示總像素點數量；

最后通過指數變換得到全局處理后的亮度值V_g：

V_g＝λ·V^γ

其中，V為高動態范圍圖像的亮度值，V_g為全局處理后的亮度值，λ是校正系數，γ是校正指數；

步驟4：先將高動態范圍圖像的亮度分量V映射到log域，并進行歸一化處理：

其中V_nor表示歸一化處理后的亮度值，V表示高動態范圍圖像的亮度值，V_min表示高動態范圍圖像的最小亮度值，V_max表示高動態范圍圖像的最大亮度值，δ為一個極小常量以避免零值的出現，取0.00001；

然后歸一化后的亮度值V_nor使用雙邊濾波進行分層處理，雙邊濾波公式如下：

其中BF(·)表示雙邊濾波，I表示輸入圖像，BF(I)表示濾波后的輸出圖像，Ω表示濾波窗口，f表示空間域中的高斯函數，g表示強度域中的高斯函數，p∈Ω表示p是濾波窗口Ω中的任意一點，p是該點的位置值，I_p表示p點的像素值，b是輸入圖像中任意一點位置值，I_b表示b點的像素值，將歸一化后的亮度值V_nor作為輸入圖像代入上述雙邊濾波公式進行處理，取濾波窗口半徑為5，得到細節層V_D：V_D＝V_nor-V_b，其中V_b＝BF(V_nor)，處理后將細節信息保留在細節層V_D中，將結構信息和主要亮度信息保留在V_b中；然后將V_b作為輸入圖像再代入雙邊濾波公式進行處理，取濾波窗口半徑為10，得到基礎層V_B和結構層V_S：

V_B＝BF(V_b)

V_S＝V_b-V_B

將處理后的結構信息保留在結構層V_S中，將主要亮度信息保留在基礎層V_B中；

最后，壓縮基礎層，保留結構層，放大細節層，并將其重新疊加得到局部處理后的亮度值V_l：

V_l＝V_S+0.7·V_B^0.45+1.3·V_D；

步驟5：將全局校正后的亮度值V_g與局部處理后的亮度值V_l進行融合得到低動態范圍圖像的亮度值V_LDR：

V_LDR＝α·V_g+β·V_l

其中V_LDR表示低動態范圍圖像的亮度值，V_g和V_l分別表示全局校正后的亮度值和局部處理后的亮度值，α和β為融合系數，分別取0.5；

步驟6：按下列公式對飽和度分量S進行調整：

S_LDR＝α₁·S

其中α₁表示飽和度控制系數，取值范圍為0.8～1；

最后將H、S_LDR、V_LDR作為低動態范圍圖像的色度分量、飽和度分量和亮度分量，并將其從HSV色彩空間轉換到RGB色彩空間得到最終的低動態范圍圖像。