一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法技术

本发明专利技术提出了一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，利用参考图求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值；对光晕区域图进行填充孔洞；将参考图像变换为与输入图像为相同曝光量的变换图像；根据输入图像修复变换图像，得到多帧去除光晕的图像；将多帧去除光晕的图像，拟合出光照配合曲线；根据光照配合曲线，生成场景的高动态范围图像；本发明专利技术提出的一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，不仅能有效地去除光晕现象，同时避开了单帧参考图方法中光晕区域细节信息完全由单帧参考图像决定的弊端，保留和改善了生成图像在光晕区域内的细节信息；而且扩大了场景图像的表示范围，增加了场景图像中高亮区和暗区的细节特征。节特征。节特征。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法


[0001]本专利技术涉及数字图像处理领域，具体地说，涉及一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法。

技术介绍

[0002]高动态范围图像是一种可以表示实际场景中亮度大范围变化的图像类型，图像中的像素值正比于场景中对应点的实际亮度值，因此，可以更好地表示场景中亮区和暗区的光学特性。动态范围图像所要表示的像素值范围通常很大，有时需要达到数十万，甚至数百万，因此，高动态范围图像一般是将像素值转化为单精度浮点型小数或对数保存。
[0003]高质量图像的高动态范围和显示设备的低动态范围是主要矛盾，要使高动态范围图像在地动态范围显示系统上面显示，首要的问题就是要将图像的动态范围降低至显示系统的动态范围。除此之外，再通过引入合适的一系列图像处理流程，通过调节图像中某些视觉特征，来达到提升图像的色彩空间范围和亮度层次感的目的，这样才能减少在显示设备的动态范围压缩过程中损失的细节对比度信息，保持图像的良好观感。
[0004]此外，对于高动态范围图像成像中，出现的光晕现象也是会面临的一个问题，目前已有不少方法来解决此问题，但效果均不明显。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于为解决上述问题提供一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，不仅能有效地去除光晕现象，同时避开了单帧参考图方法中光晕区域细节信息完全由单帧参考图像决定的弊端，保留和改善了生成图像在光晕区域内的细节信息，而且扩大了场景图像的表示范围，增加了场景图像中高亮区和暗区的细节特征。r/>[0006]所采用的技术方案：
[0007]一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
[0008]利用相邻单帧参考图求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值，并进行二值化，得到光晕区域图；
[0009]利用除相邻单帧参考图的其余参考图求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值，并进行二值化，得到补充光源区域图；
[0010]使用形态学处理所述光源区域图和所述补充光晕区域图的多余的噪声点和填充孔洞；
[0011]使用亮度映射函数将参考图像变换为与输入图像为相同曝光量的变换图像；
[0012]根据输入图像修复变换图像，得到多帧去除光晕的图像；
[0013]将多帧去除光晕的图像，利用最小二乘原理以及B样条函数拟合出光照配合曲线；
[0014]根据光照配合曲线，生成场景的高动态范围图像。
[0015]具体的，所述利用相邻单帧参考图求取输入图像的光晕像素点，具体包括：
[0016]检测并求取低曝光量图像的亮度值高于高曝光量图像处的像素点及对应的像素值；
[0017][0018]其中，L
K
为输入图像，K＝1，2，...N-1，L
K
(x，y)为像素点(x，y)的像素值，
[0019]检测并求取低曝光量图像的亮度值低于高曝光量图像处的像素点及对应的像素值；
[0020][0021]其中，T
K，K+1
为判定光晕的阈值；
[0022][0023]分离出每帧图像的光晕像素点及像素值M
i
(x，y)，i＝1，2，...N；
[0024][0025]具体的，所述利用除相邻单帧参考图的的其余参考图求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值，包括：
[0026][0027]其中，Ls为其余参考图；Lr为第r帧输入图像，其中s＝1，2，N，r＝1，2，N(s≠r)，
[0028][0029]具体的，所述根据输入图像修复变换图像，得到多帧去除光晕的图像，包括：
[0030]目标函数为：
[0031][0032]其中，Q
s
(s＝1，2，
…
，N；s≠r)是参考图L
s
经过亮度映射函数变换后得到的与输入图像L
r
曝光量相同的图像；是修复后的图像，τ是亮度映射函数，表示图像的梯度信息；d(Q
s
(x，y)，T
s
(x，y))表示Q
s
(x，y)与T
s
(x，y)的欧氏距离；对于图像中的每一个像素点(x， y)都需要提取6个元素，即R，G，B这3个通道的像素值及其相应的梯度信息，参数β为平衡图像中的色彩以及梯度的连续性，而μ表示图像Q
s
中的块与辅助图像T
s
匹配块之间的偏移量。
[0033]具体的，所述辅助图像具体为：
[0034][0035]其中n(x，y)是以(x，y)为中心、P*P为大小的矩阵块，P取1-10的正整数，W
τ
(x，y)表示亮度映射函数τ(.)值权重，W
μ
(j)表示匹配块映射关系μ(.)值的权重，归一化系数W
t
(x，y)的取值范围为0-1。
[0036]具体的，匹配块映射关系值的权重，具体为
[0037][0038]其中，输入图像L
r
以(x，y)为中心、P*P为大小的矩阵块，是与相匹配的矩阵块。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0040]1、本专利技术提出的基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，利用参考图的对比方法求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值，并进行光晕的相应填充和修复，不仅能有效地去除光晕现象，同时避开了单帧参考图方法中光晕区域细节信息完全由单帧参考图像决定的弊端，保留和改善了生成图像在光晕区域内的细节信息；
[0041]2、本专利技术提出将多帧去除光晕的图像，利用最小二乘原理以及B样条函数拟合出光照配合曲线；根据光照配合曲线，生成场景的高动态范围图像，不仅扩大了场景图像的表示范围，增加了场景图像中高亮区和暗区的细节特征。
附图说明
[0042]图1为本专利技术实施例中基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法的流程图；
[0043]图2为本专利技术实施例中动态场景下拍摄的图像，其中(a)为动态场景下采集的多曝光图像，(b)为静态场景的多曝光高动态范围成像方法结果图；
[0044]图3为本专利技术实施例中的相邻图像的光晕区域图；
[0045]图4为本专利技术实施例中与其余参考图像参照的光晕区域图；
[0046]图5为本专利技术实施例中图4中相对应的经过形态学处理后的光晕区域图；
[0047]图6为本专利技术实施例去除光晕后的多帧不同曝光图像；
[0048]图7为本专利技术实施例光照配合曲线示意图；
[0049]图8为本专利技术实施例生成场景的高动态范围图像。
具体实施方式
[0050]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：利用相邻单帧参考图求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值，并进行二值化，得到光晕区域图；利用除相邻单帧参考图的其余参考图求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值，并进行二值化，得到补充光源区域图；使用形态学处理所述光源区域图和所述补充光晕区域图的多余的噪声点和填充孔洞；使用亮度映射函数将参考图像变换为与输入图像为相同曝光量的变换图像；根据输入图像修复变换图像，得到多帧去除光晕的图像；将多帧去除光晕的图像，利用最小二乘原理以及B样条函数拟合出光照配合曲线；根据光照配合曲线，生成场景的高动态范围图像。2.根据权利要求1所述的一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，其特征在于，所述利用相邻单帧参考图求取输入图像的光晕像素点，具体包括：检测并求取低曝光量图像的亮度值高于高曝光量图像处的像素点及对应的像素值；其中，L
K
为输入图像，K＝1，2，N-1，L
K
(x，y)为像素点(x，y)的像素值，检测并求取低曝光量图像的亮度值低于高曝光量图像处的像素点及对应的像素值；其中，T
K，K+1
为判定光晕的阈值；分离出每帧图像的光晕像素点及像素值M
i
(x，y)，i＝1，2，...N；3.根据权利要求2所述的一种基于多曝光的高动态范围场景信息处理方法，其特征在于，所述利用除相邻单帧参考图的的其余参考图求取输入图像的光晕像素点及对应的像素值，包括：F
s，r
(x，y)＝M
s
(x，y)+M
r
(x，y)+G
s，r
(x，y)其中，Ls为其余参考图；Lr为第r帧输入图像，其中s＝1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇飞，颜森林，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：