一种基于频域的反色调映射算法制造技术

本发明专利技术提出一种基于频域的反色调映射算法，通过对低动态范围(LDR)图像进行反色调映射，生成高动态范围(HDR)图像。步骤包括：(1)把LDR图像分解成色彩及亮度图像；(2)亮度图像通过双边滤波器，分离高频和低频部分，它们分别代表细节图层和基础图层；(3)对基础图层的高亮度像素点进行亮度增强(BEF)；(4)基础图层用指数函数进行反色调映射；(5)将基础图层、细节图层、及图形色彩合并，生成HDR图像。本发明专利技术提出的算法对图像的高频和低频部分分开处理，很好地保留了图像细节；同时，我们可以储存图像细节，需要时移植到其他轮廓不清的图像中；另外，本发明专利技术提供亮度增强方法以补偿亮度。运用本发明专利技术提供的方法生成的HDR图像PSNR效果佳。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出，通过对低动态范围(LDR)图像进行反色调映射，生成高动态范围(HDR)图像。步骤包括：(1)把LDR图像分解成色彩及亮度图像；(2)亮度图像通过双边滤波器，分离高频和低频部分，它们分别代表细节图层和基础图层；(3)对基础图层的高亮度像素点进行亮度增强(BEF)；(4)基础图层用指数函数进行反色调映射；(5)将基础图层、细节图层、及图形色彩合并，生成HDR图像。本专利技术提出的算法对图像的高频和低频部分分开处理，很好地保留了图像细节；同时，我们可以储存图像细节，需要时移植到其他轮廓不清的图像中；另外，本专利技术提供亮度增强方法以补偿亮度。运用本专利技术提供的方法生成的HDR图像PSNR效果佳。【专利说明】
本专利技术涉及图像处理领域，具体为。
技术介绍
HDR(High-Dynamic Range)图像全称是高动态范围图像，与普通图片存储格式不 同。普通JPEG，BMP图片均采用8位整型数据来保存单个通道分量，如RGB，每个分量均采 用8位数据来保存，单个像素总共24位。HDR图像对比JPEG的优势在于每个通道均采用浮 点数来表示，每个通道采用32位来存储，使得图片的动态范围得以最大程度的保留。 HDR图像由于其高对比度等优越特性，作为下一代图像发展的一个方向被各界寄 予厚望。但由于HDR显示器研制过程复杂，技术还不够成熟，目前尚未完全普及。因此当前 大量的图像仍然是LDR图像，在不久的将来，HDR显示设备大规模应用后，如何将现有的大 量LDR图像转换为HDR图像，是近年来研宄者们越来越关注的一个问题。 解决从LDR图像获取HDR图像的方法称为反色调映射（iTMO)，可分为全局算法和 局部算法。Landis提出了一种基于功率函数的全局算法，作者定义了一个阈值R来确定线 性扩展的像素点。Masia等人提出基于 8&_8指数的扩展方法，主要针对过曝光的LDR图 像，通过全局扩展使过曝光部分能够显示出较多细节。Rempel等人对图像进行线性扩展后， 再定义一个模板来增强高亮度像素点，可以更好的恢复LDR图像中被截断的亮度。 如果选择了合适的参数，这些方法都可以较好的实现LDR到HDR图像的转换，但它 们的不足之处在于没有关注图像细节的部分，使得经反色调映射后的HDR图像细节不够清 晰。另外，Rempel虽然用模板对高亮度像素点进行亮度增强，但这个模板对所有图像固定 不变，生硬而不具有灵活性。因此有必要提供一种注重图像细节纹理，又能灵活地进行亮度 补偿的反色调映射算法，以满足人们对图像质量的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种将LDR图像扩展为HDR图像的有效方法，使图像能够较 佳地在HDR设备上显示。 因此，本专利技术提供了方法，包括以下步骤：（1)把 LDR图像分解成色彩通道和亮度图像；(2)LDR亮度图像通过一个双边滤波器后分离出图像 的高频部分和低频部分，分别代表图像细节和基础图层；（3)对基础图层的高亮度像素点 进行亮度增强（BEF)以补偿被截断的亮度，高亮度像素点通过模板来确定；(4)基础图层用 指数函数进行反色调映射，扩展动态范围；（5)最后将扩展后的基础图层，图像细节，以及 色彩信息合并，生成HDR图像。 步骤（2)中，用双边滤波器对图像的高频部分和低频部分进行分离，通过滤波器 后的图层为低频部分，相应的，原亮度图像除以低频部分为原图像高频部分。 步骤（3)中，对高亮度像素点进行亮度增强时，用一个阈值来确定亮度增强模板， 具体方法是将图像通过一个size = max (width，height)/50的均值滤波器，从滤波后的图 像中选取最大亮度值T作为阈值，图像中亮度大于T的像素点就是要进行亮度增强的对象， 在一个size = width*height的亮度增强模板中将这些像素点设为1，其余像素点设为0， 我们只对模板上的非零像素点进行亮度增强，增强幅度为效果较佳。 【权利要求】1. ，其特征在于，包括以下步骤： (1) 把LDR图像分解成色彩通道和亮度图像； (2) LDR亮度图像通过一个双边滤波器，得到基础图层，它是图像的低频部分，原LDR亮 度图像除以基础图层，其值为高频部分，它代表的是图像的细节； (3) 针对占据低频的基础图层，对其高亮度像素点进行亮度增强（BEF)以补偿被截断 的亮度，高亮度像素点通过一个阈值T来确定； (4) 增强后的基础图层用指数函数进行反色调映射，扩展动态范围； (5) 将扩展后的基础图层，图像细节，以及色彩信息合并，生成HDR图像。2. 如权利要求1所述的基于频域的反色调映射算法步骤（2)中，其特征在于用双边滤 波器分离图像的高频部分和低频部分，通过滤波器后的图层为低频部分，相应的，原亮度图 像除以低频部分为原图像高频部分。3. 如权利要求1所述的基于频域的反色调映射算法步骤（3)中，其特征在于对高亮 度像素点进行亮度增强时，用一个阈值来确定亮度增强模板，具体方法是将图像通过一个 size=max(width，height)/50的均值滤波器，从滤波后的图像中选取最大亮度值T作为 阈值，图像中亮度大于T的像素点就是要进行亮度增强的对象，在size=width*height的 亮度增强模板中将这些像素点设为1，其余像素点设为〇,我们只对模板上的非零像素点进 行亮度增强，增强幅度为效果较佳。4. 如权利要求3所述亮度增强部分，其特征在于为避免图像在亮度增强后出现亮度变 化不连贯，边界不明显以及块效应，我们把亮度增强模板进行腐蚀和膨胀处理，用亮度梯度 变化阈值Tr= 0. 01来限制模板膨胀边界，同时将模板通过一个双边滤波器，双边滤波器既 可以起到平滑的作用，又可以保护边界。5. 如权利要求1所述的基于频域的反色调映射算法步骤（4)中，采用的线性扩展公式 ^Lw(X) =Lwa .，其中Lw(X)为HDR图像亮度，Ld(X)为LDR图像亮度，Lwa 为HDR图像亮度几何平均值，由于HDR图像亮度未知，无法直接求出Lwa，通过实验得Lwa求 解公式近似为Lwa=ILwa, -0. 20577I，其中Lwa，为LDR图像亮度几何平均值。【文档编号】G06T5/50GK104463820SQ201410608062【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日 【专利技术者】蔡述庭, 罗斌玲, 温少佳, 胡导林 申请人:广东工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频域的反色调映射算法，其特征在于，包括以下步骤：(1)把LDR图像分解成色彩通道和亮度图像；(2)LDR亮度图像通过一个双边滤波器，得到基础图层，它是图像的低频部分，原LDR亮度图像除以基础图层，其值为高频部分，它代表的是图像的细节；(3)针对占据低频的基础图层，对其高亮度像素点进行亮度增强(BEF)以补偿被截断的亮度，高亮度像素点通过一个阈值T来确定；(4)增强后的基础图层用指数函数进行反色调映射，扩展动态范围；(5)将扩展后的基础图层，图像细节，以及色彩信息合并，生成HDR图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡述庭，罗斌玲，温少佳，胡导林，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44