一種可用于機器視覺的混合型色調映射方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及數字圖像處理領域，具體是一種可用于機器視覺的混合型色調映射方 法。
【背景技術】
[0002] 機器視覺的研究目標是使其具有人眼一樣的環境感知能力，對于工作在典型非結 構化場景中的自主移動機器人系統，如何使機器人能更好的理解其所處的工作環境是其能 夠自主運行的前提條件。
[0003] 高動態范圍（High_Dynamic_Range，HDR)圖像是一種可以記錄真實自然場景亮度 值的強大工具。目前已經能夠利用高級的數字相機或視頻采集設備獲取HDR圖像內容，但 普通的顯示設備依然無法直接對HDR圖像數據的進行處理和輸出。
[0004] 為了解決真實場景和顯示設備動態范圍不匹配的問題，近年來國外的許多學者提 出了多種色調映射方法。現有的HDR圖像色調映射方法主要分為兩類：一種是基于人眼視 覺感知的感知型方法，另一種是基于經驗模型的方法。
[0005] 感知型色調映射方法以HVS模型為基礎，例如亮度自適應模型，TVI模型，對數模 型等。感知型方法以盡可能接近真實場景帶給人眼的視覺感受為目標，實現HDR圖像的映 射。這方面的研究工作一般要引入人生理上的機制。優點是映射后的圖像的具有真實感， 但是由于HVS的固有限制，即：人眼不能在同一時刻同時適應HDR場景中的亮區和暗區，某 些方法可能會導致局部細節可見度不足。
[0006] 基于經驗模型的色調映射方法雖然沒有模擬HVS，但是希望創建一個具有強烈視 覺沖擊力的圖像，例如：直方圖模型，梯度域模型等。經過經驗模型方法處理后的圖像一般 具有良好的細節可見度。優點是可以使HDR圖像的局部細節信息最大化，缺點是映射后的 圖像較平，缺少明暗層次，進而真實感不強。
[0007] 在實際應用中，一般根據具體的應用背景進行選擇。世界上至今沒有一個通用的 色調映射方法可以滿足所有的應用。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于提供一種真實感水平高、應用廣泛的可用于機器視覺的混合型 色調映射方法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0009] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0010] 一種可用于機器視覺的混合型色調映射方法，具體步驟如下：
[0011] ⑴根據色調映射經驗模型對輸入HDR圖像進行色調映射，得到映射后的圖像 LDR1;
[0012] ⑵使用視覺顯著圖來計算模型計算HDR圖像的視覺顯著圖Shdr;
[0013] (3)將HDR圖像和視覺顯著圖Shdr進行對數變換，得到視覺顯著圖S HDR1:
[0014] Shdri= ln(S HDr)(公式 I)
[0015] (4)將（公式1)中的視覺顯著圖ShdrI進行量化，得到視覺顯著圖S hdr2，該計算是 將視覺顯著圖進行等級劃分，模擬出了人眼對于HDR圖像的視覺銳度的變化過程：
[0016]
[0017] 其中f_^P f_為函數內的最大值與最小值，a為人工設置常數；
[0018] (5)將視覺顯著圖Shdr2從對數域變換回亮度域，得到改進型視覺顯著圖S'
[0019] Sr HDR= b · exp (S HDR2)(公式 3)
[0020] 其中b為人工設置常數；
[0021] (6)最后將改進型視覺顯著圖S' _和經過色調映射后得到的圖像LDR 1進行乘法 合成得到最后的渲染結果圖像LDR :
[0022] LDR = LDR1XSrHdr (公式 4)
[0023] 作為本發明進一步的方案：所述步驟（1)中的色調映射經驗模型包括梯度域色調 映射方法。
[0024] 作為本發明進一步的方案：所述步驟（2)視覺顯著圖計算模型包括圖像顯著圖計 算方法。
[0025] 作為本發明進一步的方案：所述（公式2)中的a值是一個大于等于0的常數。
[0026] 作為本發明再進一步的方案：所述（公式3)中的b值是一個大于等于1的常數， b值對應映射曲線的最大值，即為映射后的改進型視覺顯著圖的最大值。
[0027] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0028] 本發明通過用戶調節參數可以在經驗型色調映射方法和感知型色調映射方法之 間切換，從以細節最大化為目的的經驗型色調映射方法入手，將其根據視覺特征顯著圖對 其進行真實感渲染，該處理過程模擬了人眼對自然場景的視覺注意機制，可以滿足不同應 用場合的需求。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發明中計算HDR圖像對應的視覺顯著圖偽彩色圖。
[0030] 圖2為本發明中改進型視覺顯著圖S' _的映射曲線圖。
[0031] 圖3為本發明中改進型視覺顯著圖S' _對應的視覺顯著圖偽彩色圖。
[0032] 圖4為本發明中計算HDR圖像對應的視覺顯著圖彩色圖。
[0033] 圖5為本發明中改進型視覺顯著圖S' HDR對應的視覺顯著圖彩色圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0035] 請參閱圖1-3,一種可用于機器視覺的混合型色調映射方法，具體步驟如下：
[0036] (1)根據色調映射經驗模型對輸入HDR圖像進行色調映射，得到映射后的圖像 LDR1，所述色調映射經驗模型包括梯度域色調映射方法。
[0037] (2)使用視覺顯著圖來計算模型計算HDR圖像的視覺顯著圖Shdr，所述視覺顯著圖 計算模型包括圖像顯著圖計算方法；
[0038] (3)將HDR圖像和視覺顯著圖Shdr進行對數變換，得到視覺顯著圖S
[0039] Shdri= In (S HDR)(公式 I)
[0040] (4)將（公式I)中的視覺顯著圖ShdrI進行量化，得到視覺顯著圖S hdr2，該計算是 將視覺顯著圖進行等級劃分，模擬出了人眼對于HDR圖像的視覺銳度的變化過程：
[0041]
[0042] 其中匕3：!和f_為函數內的最大值與最小值，a為人工設置常數，a值是一個大于 等于〇的常數，a值決定了映射曲線的弧度；
[004