[發明專利]一種變換域融合的全局色調映射方法

有效

• 申請號: 201910837460.2
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110599418B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 劉衛華;王倩;李娜;公衍超;王富平
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90;G06T5/20;G06T5/50
• 代理公司: 西安利澤明知識產權代理有限公司 61222
• 代理人: 林兵

本發明公開了一種變換域融合的全局色調映射方法，屬于高動態范圍圖像顯示的技術領域，具體涉及一種變換域融合的全局色調映射方法,具體包括提取高動態范圍圖像的亮度分量；對亮度分量采用三種不同的全局映射，得到三幅表現不同曝光程度的亮度分量；將三幅亮度分量變換域融合，得到最終色調映射后的低動態范圍圖像。本發明解決了現有的全局色調映射算法能夠保持圖像的整體對比度效果而不能完全保留細節的缺陷、局部色調映射算法能夠完好展現不同場景的細節而無法兼顧圖像整體對比度的問題；實現了現有色調映射算法不能同時兼顧圖像對比度和細節信息的缺陷，獲得較好質量的低動態范圍圖像，使得普通顯示器能夠更好顯示高動態范圍圖像的信息。

技術領域

本發明屬于高動態范圍圖像顯示的技術領域，涉及一種高動態范圍圖像的色調映射方法，具體涉及一種變換域融合的全局色調映射方法。

背景技術

人類視覺系統能夠感知自然界真實場景的亮度信息，實際場景動態范圍較寬，從微弱的星光(10^-4cd/m²)到明亮的太陽光(10⁸cd/m²)大約12個數量級的動態范圍。高動態范圍(High?Dynamic?Range,HDR)圖像雖然能夠捕獲大量自然場景信息，但目前HDR顯示設備的價格比較昂貴，而傳統顯示設備只能支持8bit輸出圖像，這種圖像通常稱為低動態范圍圖像(Low?Dynamic?Range,LDR)，因此，這種動態范圍的不匹配導致HDR圖像無法在普通顯示設備上進行顯示。為了解決這種動態范圍不匹配問題，我們需要通過色調映射對HDR圖像進行動態范圍壓縮，使其在傳統設備上顯示的時候盡可能保持圖像色彩、細節信息和圖像整體的對比度。

發明內容

本發明的目的是提供一種變換域融合的全局色調映射方法，解決了現有技術中存在的全局色調映射算法能夠保持圖像的整體對比度而不能完全保留細節，局部色調映射算法能夠完好展現不同場景的細節而無法兼顧圖像整體對比度的問題。

本發明所采用的技術方案如下：

一種變換域融合的全局色調映射方法，具體步驟如下：

步驟1：對彩色RGB圖像X_HDR(i,j)轉換到CIEXYZ顏色空間，分離出亮度分量圖I_HDR(i,j)；

步驟2：對亮度分量圖I_HDR(i,j)分別進行Reinhard全局色調映射、冪函數n＜1的全局映射、冪函數n＞1的全局映射，得到三幅LDR亮度分量圖I_k(i,j)，(k＝1,2,3)；

具體地，Reinhard全局色調映射的算法步驟如下：

算法對彩色圖像的亮度分量進行全局線性壓縮，首先得到I₁(i,j)，具體如下：

(1)計算整幅圖像的平均對數亮度值，也就是人眼主觀感受到的平均亮度：

其中，I_HDR(i,j)是已給定的像素點的全局亮度，N為輸入圖像中所有像素點的個數，δ是一個很小的數。

(2)對每個像素初步縮放：

其中，I(i,j)是縮放后的亮度，a是亮度比例常數，其大小決定了輸出圖像的亮度大小。

(3)對圖像進行二次線性壓縮：

冪函數n＜1的全局映射、冪函數n＞1的全局映射算法步驟如下：

I₂(i,j)＝[I_HDR(i,j)]ⁿ，n1；