一种基于多分辨率金字塔的色阶映射方法技术

一种基于多分辨率金字塔的色阶映射方法，它属于图像处理技术领域。本发明专利技术解决了现有方法重建出的LDR图像存在的亮度无法完全满足常规显示器的动态范围要求以及图像亮度分布不均匀、对比度扭曲、细节模糊的问题。本发明专利技术方法包括自下到上的图像重建、顶层图像的全局动态范围压缩以及自上而下的图像重建。自下到上的图像重建根据高分辨率的HDR图像重建出低分辨率HDR图，顶层图像的全局动态范围压缩根据全局色阶映射函数压缩顶层图像的动态范围，自上而下的图像重建根据已压缩动态范围的顶层图像重建出高分辨率的LDR图像。本发明专利技术方法可以应用于图像的色阶映射。应用于图像的色阶映射。应用于图像的色阶映射。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多分辨率金字塔的色阶映射方法


[0001]本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种基于多分辨率金字塔的色阶映射方法，用于将高动态范围(high dynamic range,HDR)图像转化为低动态范围(low dynamic range,LDR)图像。

技术介绍

[0002]色阶映射是一种数字图像处理的热门技术。该技术将HDR图像转化为常规显示器可以无失真显示的LDR图像。另外，色阶映射能够调整图像的亮度和对比度，从而使图像更加清晰明亮、更加柔和自然。
[0003]传统色阶映射算法包括：线性色阶映射方法，对数色阶映射方法，利用直方图均衡化对变换函数进行指导的色阶映射方法，自适应直方图均衡化色阶映射方法等。但是通过传统色阶映射方法重建出的LDR图像存在以下问题：
[0004]一、亮度映射范围有限且无法完全满足常规显示器的动态范围要求；
[0005]二、图像亮度分布不均匀，对比度扭曲以及细节模糊等。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为解决现有方法重建出的LDR图像存在的亮度无法完全满足常规显示器的动态范围要求以及图像亮度分布不均匀、对比度扭曲、细节模糊的问题，而提出的一种基于多分辨率金字塔的色阶映射方法。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种基于多分辨率金字塔的色阶映射方法，所述方法具体包括以下步骤：
[0008]步骤一、对原始图像L进行自下到上的图像重建，获得自下到上重建出的图像；
[0009]所述步骤一的具体过程为：
[0010]步骤一一、初始化高度临时变量P
(0)
＝H，宽度临时变量Q
(0)
＝W，其中，H为原始图像L的高度，W为原始图像L的宽度；
[0011]步骤一二、根据P
(0)
计算自下到上重建的第0层图像L
(0)
的高度H
(0)
，根据Q
(0)
计算自下到上重建的第0层图像L
(0)
的宽度W
(0)
；
[0012][0013][0014]其中，mod(
·
)表示取余数运算；
[0015]步骤一三、若H
(0)
＝P
(0)
且W
(0)
＝Q
(0)
，则直接将原始图像L作为自下到上重建的第0层图像L
(0)
；
[0016]若H
(0)
≠P
(0)
且W
(0)
＝Q
(0)
，则通过边界复制的方式在原始图像L的最底端增加1行像素后，得到自下到上重建的第0层图像L
(0)
；
[0017]若H
(0)
＝P
(0)
且W
(0)
≠Q
(0)
，则通过边界复制的方式在原始图像L的最右侧增加1列像素后，得到自下到上重建的第0层图像L
(0)
；
[0018]若H
(0)
≠P
(0)
且W
(0)
≠Q
(0)
，则通过边界复制的方式在原始图像L的最右侧增加1列像素后，再在获得的图像的最底端增加1行像素，得到自下到上重建的第0层图像L
(0)
；
[0019]步骤一四、按照从左到右、从上到下的顺序对自下到上重建的第0层图像L
(0)
的像素进行隔列、隔行扫描，基于被扫描到的像素以及被扫描到像素的邻近像素计算自下到上重建的第1层图像L
(1)
的像素值；
[0020]所述步骤一四的具体过程为：
[0021]步骤一四一、首先扫描自下到上重建的第0层图像L
(0)
的第1行像素的第1行像素再扫描自下到上重建的第0层图像L
(0)
的第3行像素直至自下到上重建的第0层图像L
(0)
的第H
(0)
‑
1行像素扫描完成；
[0022]其中，代表自下到上重建的第0层图像L
(0)
中位于第1行第1列的像素的值，其它参数的定义同理；
[0023]步骤一四二、若被扫描到的像素为则基于和四个像素来计算自下到上重建的第1层图像L
(1)
中位于[0.5(i+1),0.5(j+1)]的像素的值
[0024]直至被扫描到的全部像素点均参与过计算后，获得自下到上重建的第1层图像L
(1)
；
[0025]步骤一五、令高度临时变量P
(1)
＝H
(1)
，宽度临时变量Q
(1)
＝W
(1)
，其中，H
(1)
为自下到上重建的第1层图像L
(1)
的高度，W
(1)
为自下到上重建的第1层图像L
(1)
的宽度；
[0026]若P
(1)
为偶数且Q
(1)
为偶数，则直接利用自下到上重建的第1层图像L
(1)
执行步骤一六；
[0027]若P
(1)
为奇数且Q
(1)
为偶数，则通过边界复制的方式在自下到上重建的第1层图像L
(1)
的最底端增加1行像素后，再利用得到的图像执行步骤一六；
[0028]若P
(1)
为偶数且Q
(1)
为奇数，则通过边界复制的方式在自下到上重建的第1层图像L
(1)
的最右侧增加1列像素后，再利用得到的图像执行步骤一六；
[0029]若P
(1)
为奇数且Q
(1)
为奇数，则通过边界复制的方式在自下到上重建的第1层图像L
(1)
的最右侧增加1列像素后，再在获得的图像的最底端增加1行像素，并利用得到的图像执行步骤一六；
[0030]步骤一六、按照从左到右、从上到下的顺序对步骤一五得到的图像中的像素进行隔列、隔行扫描，基于被扫描到的像素以及被扫描到像素的邻近像素计算自下到上重建的第2层图像L
(2)
的像素值；
[0031]步骤一七、采用步骤一五至步骤一六的方法继续进行自下到上的图像重建，直至
自下到上重建的第N层图像中的像素个数少于M个时，将自下到上重建的第N层图像作为获得的自下到上重建出的图像；
[0032]步骤二、对步骤一中获得的自下到上重建出的图像进行全局动态范围压缩，获得全局动态范围压缩后的图像；
[0033]步骤三、对步骤二中的全局动态范围压缩后图像进行自上到下的图像重建，获得自上到下重建出的图像，即获得色阶映射后的LDR图像。
[0034]本专利技术的有益效果是：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多分辨率金字塔的色阶映射方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤一、对原始图像L进行自下到上的图像重建，获得自下到上重建出的图像；所述步骤一的具体过程为：步骤一一、初始化高度临时变量P
(0)
＝H，宽度临时变量Q
(0)
＝W，其中，H为原始图像L的高度，W为原始图像L的宽度；步骤一二、根据P
(0)
计算自下到上重建的第0层图像L
(0)
的高度H
(0)
，根据Q
(0)
计算自下到上重建的第0层图像L
(0)
的宽度W
(0)
；；其中，mod(
·
)表示取余数运算；步骤一三、若H
(0)
＝P
(0)
且W
(0)
＝Q
(0)
，则直接将原始图像L作为自下到上重建的第0层图像L
(0)
；若H
(0)
≠P
(0)
且W
(0)
＝Q
(0)
，则通过边界复制的方式在原始图像L的最底端增加1行像素后，得到自下到上重建的第0层图像L
(0)
；若H
(0)
＝P
(0)
且W
(0)
≠Q
(0)
，则通过边界复制的方式在原始图像L的最右侧增加1列像素后，得到自下到上重建的第0层图像L
(0)
；若H
(0)
≠P
(0)
且W
(0)
≠Q
(0)
，则通过边界复制的方式在原始图像L的最右侧增加1列像素后，再在获得的图像的最底端增加1行像素，得到自下到上重建的第0层图像L
(0)
；步骤一四、按照从左到右、从上到下的顺序对自下到上重建的第0层图像L
(0)
的像素进行隔列、隔行扫描，基于被扫描到的像素以及被扫描到像素的邻近像素计算自下到上重建的第1层图像L
(1)
的像素值；所述步骤一四的具体过程为：步骤一四一、首先扫描自下到上重建的第0层图像L
(0)
的第1行像素的第1行像素再扫描自下到上重建的第0层图像L
(0)
的第3行像素直至自下到上重建的第0层图像L
(0)
的第H
(0)
‑
1行像素扫描完成；其中，代表自下到上重建的第0层图像L
(0)
中位于第1行第1列的像素的值，其它参数的定义同理；步骤一四二、若被扫描到的像素为则基于和四个像素来计算自下到上重建的第1层图像L
(1)
中位于[0.5(i+1),0.5(j+1)]的像素的值
直至被扫描到的全部像素点均参与过计算后，获得自下到上重建的第1层图像L
(1)
；步骤一五、令高度临时变量P
(1)
＝H
(1)
，宽度临时变量Q
(1)
＝W
(1)
，其中，H
(1)
为自下到上重建的第1层图像L
(1)
的高度，W
(1)
为自下到上重建的第1层图像L
(1)
的宽度；若P
(1)
为偶数且Q
(1)
为偶数，则直接利用自下到上重建的第1层图像L
(1)
执行步骤一六；若P
(1)
为奇数且Q
(1)
为偶数，则通过边界复制的方式在自下到上重建的第1层图像L
(1)
的最底端增加1行像素后，再利用得到的图像执行步骤一六；若P
(1)
为偶数且Q
(1)
为奇数，则通过边界复制的方式在自下到上重建的第1层图像L
(1)
的最右侧增加1列像素后，再利用得到的图像执行步骤一六；若P
(1)
为奇数且Q
(1)
为奇数，则通过边界复制的方式在自下到上重建的第1层图像L
(1)
的最右侧增加1列像素后，再在获得的图像的最底端增加1行像素，并利用得到的图像执行步骤一六；步骤一六、按照从左到右、从上到下的顺序对步骤一五得到的图像中的像素进行隔列、隔行扫描，基于被扫描到的像素以及被扫描到像素的邻近像素计算自下到上重建的第2层图像L
(2)
的像素值；步骤一七、采用步骤一五至步骤一六的方法继续进行自下到上的图像重建，直至自下到上重建的第N层图像中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵蓝飞，刘发强，王启烨，李士俊，李国庆，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：