專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法。
背景技術(shù)：
高動(dòng)態(tài)圖像(High Dynamic Range Image, HDR Image)能夠支持非常大的光強(qiáng)度范圍，可以有效地存儲(chǔ)現(xiàn)實(shí)世界的光強(qiáng)度信息，向人們呈現(xiàn)超高質(zhì)量的圖像。然而，傳統(tǒng)的顯示設(shè)備和打印機(jī)并不能顯示這些高動(dòng)態(tài)圖像。因?yàn)樗鼈兛娠@示的對(duì)比度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高動(dòng)態(tài)圖像的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，目前可以壓縮高動(dòng)態(tài)圖像動(dòng)態(tài)范圍使其適應(yīng)低動(dòng)態(tài)圖像顯示設(shè)備。像這種將高動(dòng)態(tài)圖像轉(zhuǎn)化為低動(dòng)態(tài)圖像(LowDynamic Range Image, LDR Image)的方法就是色調(diào)映射方法。
現(xiàn)在，大量的色調(diào)映射方法已經(jīng)被提出。最簡(jiǎn)單的對(duì)比度壓縮就是將原圖像乘以一個(gè)比例因子C，C〈1。這會(huì)損失圖像場(chǎng)景中陰影或者高亮度區(qū)域的細(xì)節(jié)和紋理。這就要求我們尋找一種方法盡可能壓縮對(duì)比度，同時(shí)保持圖像中的紋理和細(xì)節(jié)。很多色調(diào)映射方法運(yùn)用了圖像分解技術(shù)。將一幅圖像分解為基礎(chǔ)層和細(xì)節(jié)層?；A(chǔ)層具有高對(duì)比度需要被壓縮，細(xì)節(jié)層具有清晰的紋理需要被保留。只對(duì)基礎(chǔ)層進(jìn)行壓縮，細(xì)節(jié)層保持不變，然后將細(xì)節(jié)層與壓縮后的基礎(chǔ)層合成，就得到了低動(dòng)態(tài)圖像。基礎(chǔ)層可以通過(guò)邊緣保持平滑方法獲得，細(xì)節(jié)層由輸入圖像減去基礎(chǔ)層得到。Durand and Dorsey在文獻(xiàn)《Fast bilateral filtering for the display of high-dynamic-range images)) (2002,pp. 257-266)介紹了一種基于快速雙邊濾波的色調(diào)映射方法。這種利用快速雙邊濾波器對(duì)圖像進(jìn)行多尺度分解，得到基礎(chǔ)層和細(xì)節(jié)層?？焖匐p邊濾波器能夠有效的平滑微小的細(xì)節(jié)同時(shí)保持強(qiáng)烈邊緣。 但是，增大平滑度，圖像邊緣將被模糊。這使得通過(guò)該方法獲得的LDR image出現(xiàn)光暈現(xiàn)象。
基于快速雙邊濾波的色調(diào)映射方法能夠有效的平滑微小的細(xì)節(jié)同時(shí)保持強(qiáng)烈邊緣。但是，增大平滑度，圖像邊緣將被模糊。這使得通過(guò)該方法獲得的LDR image出現(xiàn)光暈現(xiàn)象。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了基于快速雙邊濾波的色調(diào)映射方法會(huì)產(chǎn)生光暈現(xiàn)象的缺點(diǎn)，提出了一種基于邊緣保持全變分模型的色調(diào)映射方法。
本發(fā)明提供一種基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法，包括
輸入一幅高動(dòng)態(tài)圖像；
對(duì)輸入的高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行光強(qiáng)度重構(gòu)；
獲得新構(gòu)造的光強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)值；
利用邊緣保持全變分濾波器對(duì)獲得的光強(qiáng)度對(duì)數(shù)值進(jìn)行濾波獲得圖像基礎(chǔ)層；
利用光強(qiáng)度對(duì)數(shù)值減去圖像基礎(chǔ)層獲得圖像的細(xì)節(jié)層；
計(jì)算壓縮比例因子和圖像輸出光強(qiáng)度；
用壓縮后光強(qiáng)度除以輸入圖像光強(qiáng)度獲得一個(gè)新的比例因子M。將比例因子M分別作用在紅色通道、綠色通道、藍(lán)色通道各個(gè)通道上，得到壓縮色彩后的圖像；
將得到壓縮色彩后的圖像進(jìn)行g(shù)amma校正得到低動(dòng)態(tài)圖像。
所述對(duì)輸入的高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行光強(qiáng)度重構(gòu)包括
根據(jù)紅色通道R、綠色通道G、藍(lán)色通道B的通道值,利用公式intensity=?！?299*R +0. 587*G+0. 114*B，重新構(gòu)造出光強(qiáng)度intensity值。
所述計(jì)算壓縮比例因子和圖像輸出光強(qiáng)度包括
計(jì)算壓縮比例因子利用公式 compressfactor=log (outputrange) / (max (log_ base)-min(log_base))*1. 5,其中 outputrange 是輸出的圖像動(dòng)態(tài)范圍，max(log_base)是取圖像基礎(chǔ)層log_base中所有像素值的最大值,min(log_base)是取圖像基礎(chǔ)層log_base 中所有像素值的最小值，I. 5為經(jīng)驗(yàn)值；
計(jì)算圖像輸出光強(qiáng)度利用公式output intensity=exp (compressfactor*log_ base+log_detail)。
所述用壓縮后光強(qiáng)度除以輸入圖像光強(qiáng)度獲得一個(gè)新的比例因子M。將比例因子 M分別作用在紅色通道、綠色通道、藍(lán)色通道各個(gè)通道上，得到壓縮色彩后的圖像包括
利用公式OiiipiU Iiilcnsiiv
M = ~-..............- intensity
得到了 R、G、B三條色彩通道壓縮比例因子；R、G、B壓縮后的值很容易被計(jì)算出；R_Output -M^R —Input
< G_ Output = M * G_lnput,B _ Output =M每 B _Itiput
其中R_0utput、G_0utput、B_0utput 分別為壓縮后圖像 R、G、B 色彩值，R_Input、 G_Input、B_Input分別為輸入圖像R、G、B色彩值，所做的計(jì)算都是在圖像光強(qiáng)度的對(duì)數(shù)上， 這樣圖像每個(gè)像素值的不同就對(duì)應(yīng)圖像的對(duì)比度，同時(shí)對(duì)整個(gè)圖像范圍獲得統(tǒng)一處理。以上技術(shù)可以看出，基于邊緣保持全變分模型的色調(diào)映射方法能夠獲得質(zhì)量非常高的低動(dòng)態(tài)圖像，顏色和對(duì)比度的處理效果非常好，而且不會(huì)產(chǎn)生光暈現(xiàn)象。
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖I是本發(fā)明實(shí)施例中的基于邊緣保持全變分模型的色調(diào)映射方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。4
本發(fā)明克服了基于快速雙邊濾波的色調(diào)映射方法會(huì)產(chǎn)生光暈現(xiàn)象的缺點(diǎn)，提出了一種基于邊緣保持全變分模型的色調(diào)映射方法。全變差(Total Variation)正則化模型在 1992年由Rudin，0sher以及Fatemi提出，用來(lái)去除圖像中的噪聲。該模型具有兩個(gè)基本屬性一個(gè)是能夠保持圖像的邊緣，并且在特定條件下處理效果非常好；另一個(gè)是圖像光強(qiáng)度的變化量與圖像細(xì)節(jié)尺度成反比。更簡(jiǎn)潔的說(shuō)，該模型在平滑紋理的同時(shí)能夠非常有效地保持邊緣。這可以通過(guò)最小化方程實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法，其特征在于，包括輸入一幅聞動(dòng)態(tài)圖像；對(duì)輸入的高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行光強(qiáng)度重構(gòu)；獲得新構(gòu)造的光強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)值；利用邊緣保持全變分濾波器對(duì)獲得的光強(qiáng)度對(duì)數(shù)值進(jìn)行濾波獲得圖像基礎(chǔ)層；利用光強(qiáng)度對(duì)數(shù)值減去圖像基礎(chǔ)層獲得圖像的細(xì)節(jié)層；計(jì)算壓縮比例因子和圖像輸出光強(qiáng)度；用壓縮后光強(qiáng)度除以輸入圖像光強(qiáng)度獲得一個(gè)新的比例因子M。將比例因子M分別作用在紅色通道、綠色通道、藍(lán)色通道各個(gè)通道上，得到壓縮色彩后的圖像；將得到壓縮色彩后的圖像進(jìn)行g(shù)a_a校正得到低動(dòng)態(tài)圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法，其特征在于，所述對(duì)輸入的高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行光強(qiáng)度重構(gòu)包括根據(jù)紅色通道R、綠色通道G、藍(lán)色通道B的通道值，利用公式intensity=。. 299*R+0. 5 87*G+0. 114*B,重新構(gòu)造出光強(qiáng)度intensity值。
3.如權(quán)利要求2所述的基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法，其特征在于，所述計(jì)算壓縮比例因子和圖像輸出光強(qiáng)度包括計(jì)算壓縮比例因子利用公式 compressfactor=log (outputrange) / (max (log_ base)-min(log_base))*1. 5,其中 outputrange 是輸出的圖像動(dòng)態(tài)范圍，max(log_base)是取圖像基礎(chǔ)層log_base中所有像素值的最大值,min(log_base)是取圖像基礎(chǔ)層log_base 中所有像素值的最小值，I. 5為經(jīng)驗(yàn)值；計(jì)算圖像輸出光強(qiáng)度利用公式 output_intensity=exp (compressfactor*log_ base+log_detail)。
4.如權(quán)利要求3所述的基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法，其特征在于，所述用壓縮后光強(qiáng)度除以輸入圖像光強(qiáng)度獲得一個(gè)新的比例因子M。將比例因子M分別作用在紅色通道、綠色通道、藍(lán)色通道各個(gè)通道上，得到壓縮色彩后的圖像包括利用公式
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于邊緣保持全分模型的色調(diào)映射方法，包括輸入一幅高動(dòng)態(tài)圖像；對(duì)輸入的高動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行光強(qiáng)度重構(gòu)；獲得新構(gòu)造的光強(qiáng)度值的對(duì)數(shù)值；利用邊緣保持全變分濾波器對(duì)獲得的光強(qiáng)度對(duì)數(shù)值進(jìn)行濾波獲得圖像基礎(chǔ)層；利用光強(qiáng)度對(duì)數(shù)值減去圖像基礎(chǔ)層獲得圖像的細(xì)節(jié)層；計(jì)算壓縮比例因子和圖像輸出光強(qiáng)度；用壓縮后光強(qiáng)度除以輸入圖像光強(qiáng)度獲得一個(gè)新的比例因子M。將比例因子M分別作用在紅色通道、綠色通道、藍(lán)色通道各個(gè)通道上，得到壓縮色彩后的圖像；將得到壓縮色彩后的圖像進(jìn)行g(shù)amma校正得到低動(dòng)態(tài)圖像?；谶吘壉３秩兎帜Ｐ偷纳{(diào)映射方法能夠獲得質(zhì)量非常高的低動(dòng)態(tài)圖像，不會(huì)產(chǎn)生光暈現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102938837SQ20121035089
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者周凡, 蘇卓, 張宗偉 申請(qǐng)人:中山大學(xué)