[發明專利]應用于多比特量子圖像傳感器的高動態范圍圖像還原方法

有效

• 申請號: 202110702289.1
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113538262B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 高志遠;尚宗堯;高靜;聶凱明;徐江濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種應用于多比特量子圖像傳感器的高動態范圍圖像還原方法，其特征是，利用多個閾值，在全局閾值的情況下進行多個閾值的調整，使其上下限與輸入數據的上下限對應，使有限個數的閾值準確地覆蓋輸入數據，從而使無法量化的部分得以分辨；具體步驟如下：

定義多比特量子圖像傳感器的位數為k，空間過采樣因子M,時間過采樣因子T，L＝M*T,等效滿阱容量為L*2^k-1，閾值步長為σ，對應的量化結果為對于一組輸入，其最大值最小值是唯一的，則對應的量化結果在S₁與中存在最佳值C₁和以最大最小閾值的量化結果是否達到最佳值為判斷依據，通過二分法快速更新閾值，實現閾值準確地覆蓋輸入數據。

2.如權利要求1所述的應用于多比特量子圖像傳感器的高動態范圍圖像還原方法，其特征是，在更新最大最小閾值的同時，也對其周圍的閾值進行調整，調整的大小由兩端向中間逐個遞減，直到為0，以此保證整體閾值的線性度，在最大最小閾值確定后，整體閾值也得以確定，圖像恢復過程是通過基于最大似然估計非迭代算法來進行，最終重建結果

3.如權利要求1所述的應用于多比特量子圖像傳感器的高動態范圍圖像還原方法，其特征是，詳細步驟如下：定義量化結果誤差為e＝0.01*L*2^k-1，最小量化結果最佳值為C₁＝L/2,最大量化結果最佳值為

多比特量子圖像傳感器初始閾值設定較小以分辨單個光子，當出現曝光過度的情況時，提高最大閾值，使其量化結果不會出現飽和，對于最大閾值調整如下：

當曝光過度時，則最大量化結果大于最佳值，

提高到其調整的大小應為步長的整數倍，因此向上取整，

并逐個對小于的閾值進行調整，

…

調整完成后進行量化，如果則最大量化結果仍大于最佳值，重復上述過程，n＝n+1，計算進行下一次調整；

如果則最大量化結果已滿足判斷依據，最大閾值的最佳值已找到；

如果則最大量化結果小于最佳值，此時使用二分法查找，其查找區間確定為：

倒數第二次更新得到的最大閾值：

最后一次更新得到的最大閾值：

計算q_m＝(q_a+q_b)/2，提高到

并逐個對小于的閾值進行調整，方法同上，二分法過程中無論第幾次調整，均從的閾值組合Q開始調整，調整完成后進行量化，

如果則最大量化結果大于最佳值，令q_a＝q_m,計算提高及其周圍閾值；

如果則最大量化結果小于最佳值，令q_b＝q_m，計算提高及其周圍閾值；

如果則最大量化結果已滿足判斷依據，最大閾值的最佳值已找到；

當最大量化結果達到最佳值時，最大閾值得以確定，此時進行最小閾值的調整，閾值Q的初始步長為σ，這同時也是調整閾值過程中的最小步長，在最小輸入小于σ時，無論如何調整總有S₁-C₁＜-e，因為無法使最小閾值小于步長，因此僅當S₁-C₁＞e時，對最小閾值進行調整：

對于最小閾值的二分法查找區間確定為：

最大閾值確定后Q中的最小閾值：q_a＝q₁

最大閾值確定后在最小步長的情況下Q中最小閾值：

計算q_m＝(q_a+q_b)/2；

提高q₁到q'₁，

q₁＝q'₁；

逐個對大于q₁的閾值進行調整，二分法過程中無論第幾次調整，均從q₁＝q_a的閾值組合Q開始調整，

q_i為步長等于σ的部分閾值；

q_i+1＝q'₁-2σ，

q_i+2＝q'₁-3σ，

…

調整完成后進行量化，

如果S₁-C₁＞e，則最小量化結果大于最佳值，令q_a＝q_m,計算提高q¹及其周圍閾值；

如果S₁-C₁＜-e，則最小量化結果小于最佳值，令q_b＝q_m，計算提高q₁及其周圍閾值；

如果|S₁-C₁|＜e，則最小量化結果已滿足判斷依據，最小閾值的最佳值已找到。