一种图像的宽动态压缩方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种图像宽动态压缩方法，该方法包括：对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据。本发明专利技术方案对宽动态图像压缩时，在保持局部画面对比度的前提下，能有效地提升低亮和高亮处细节的可视程度，使画面层次更加丰富，接近人眼视觉效果。

【技术实现步骤摘要】
一种图像的宽动态压缩方法和装置
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种图像的宽动态压缩方法和装置。
技术介绍
目前广泛应用的传统数字图像所能表示的动态范围是非常有限的，这使得场景中的亮度区域由于曝光过度丢失了细节，而黑暗区域由于曝光不足，细节信息也有丢失。高动态范围图像可以表示真实世界场景中高动态范围的亮度信息，其所能表现的层次更加丰富，场景中的高亮度区和低亮度区的细节信息都能很好的保留下来，可以得到更符合人视觉系统的效果，在视频监控领域具有巨大的应用价值。但是，目前多大多数常规显示设备都只支持较低动态范围的显示输出，而高动态范围图像很难在常规显示设备上显示出来，若直接显示会导致图像亮度信息丢失，人眼视觉感受差，图像细节丢失。为了将真实场景的亮度映射到常规显示设备上得到最优化的显示结果，再现高动态范围图像丰富的颜色以及细节信息，需要通过宽动态压缩（DRC，也称色阶映射ToneMapping）的方法对图像亮度进行压缩，在动态压缩的基础上同时尽量保持图像的细节、颜色以及整体良好的人眼视觉效果。为了达到良好的视觉效果，既要注意细节信息的保持也要关注局部对比度的保持以及整体的感觉。目前在图像处理领域最常用的宽动态压缩方案是直方图均衡化的宽动态压缩方案。该方案通过将图像的动态范围进行分割，在同一段内的高动态范围图像的像素点对应于低动态范围图像上的同一个值。该方案是基于人眼对图像亮度的相对变化敏感而对亮度值本身不敏感的这样一个假设前提的。因此在该方案中只考虑将亮区域显示得较亮，而暗的区域显示得较暗就可以了，该方案并未考虑确切的亮度的绝对强度值。该方案利用调整直方图的方式，使图像中的灰度级重新分布，模拟而不是最大化图像的可视性。该方案无法通过参数调整来控制显示图像的对比度，有时得到的是一个不理想的低对比度的结果。而且，由于该算法采用了直方图区段分区固定缩放因子，导致结果中极高和极低亮度被固定，整个图像依然损失了一些可见性信息。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种宽动态压缩装置和方法。本专利技术提供的图像宽动态压缩装置，包括：压缩模块，用于对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；融合模块，用于对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据。优选地，该原图像数据为该原图像中每个象素点（x,y）的亮度值Lin(x，y)；该基础层图像数据FL(x，y)为对原图像数据经过双边滤波处理得到的图像数据，计算公式为：该压缩模块按照如下公式对基础层图像数据和原图像数据进行压缩处理得到Lout(x，y)：其中，表示原图像象素点的亮度值最大值；mmin，mmax为两个非零的正数且满足0＜mmin＜mmax；ε为防止分母为零的正数。优选地，该装置还包括残差模块；该残差模块用于将原图像数据和所述基础层图像数据进行残差处理得到所述细节层图像数据，该基础层图像数据为对原图像数据经过双边滤波处理得到；或者，该残差模块用于将原图像数据和另一基础层图像数据进行残差处理得到的所述细节层图像数据，该另一基础层图像数据为对原图数据经过三边滤波处理得到的。本专利技术的图像宽动态压缩方法，包括：对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据。优选地，该原图像数据为该原图像中每个象素点（x,y）的亮度值Lin(x，y)；该基础层图像数据FL(x，y)为对原图像数据经过双边滤波处理得到的图像数据，计算公式为：对基础层图像数据和原图像数据进行压缩处理得到压缩处理后的图像数据Lout(x，y)具体为：其中，表示原图像象素点的亮度值最大值；mmin，mmax为两个非零的正数且满足0＜mmin＜mmax；ε为防止分母为零的正数。优选地，该细节层图像数据为将原图像数据和所述基础层图像数据进行残差处理得到，该基础层图像数据为对原图像数据经过双边滤波处理得到；或者，该细节层图像数据为将原图像数据和另一基础层图像数据进行残差处理得到，该另一基础层图像数据为对原图数据经过三边滤波处理得到的。相较于现有技术，本专利技术方案在对宽动态图像压缩时，在保持局部画面对比度的前提下，能有效地提升低亮和高亮处细节的可视程度，使画面层次更加丰富，接近人眼视觉效果。附图说明图1是本专利技术的一种宽动态压缩处理流程图。图2是本专利技术的另一种宽动态压缩处理流程图。图3是在第一组常数mmin，mmax下的压缩曲线图。图4是在第二组常数mmin，mmax下的压缩曲线图。图5是本专利技术装置逻辑结构图。具体实施方式本专利技术提出一种基于局部对比度保持的图像宽动态压缩方案。该方案对宽动态图像压缩时，在保持局部画面对比度的前提下，能有效地提升低亮和高亮处细节的可视程度，使画面层次更加丰富，接近人眼视觉效果。本专利技术实施例的图像宽动态压缩装置，请参图5，从逻辑上该装置可以包括：残差模块、压缩模块和融合模块。残差模块用于获取细节层图像数据；压缩模块用于对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；融合模块用于对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据。下文将通过两个具体的实施例来阐述本专利技术方案。图1给出了实施例一的流程图。步骤11、残差模块将原图像数据输入三边滤波器进行滤波处理后的一基础层图像数据与原图像数据进行残差处理得到细节层图像数据。在图像宽动态压缩算法中，为了提高最后结果图的可见性，我们一般希望尽可能完整地保留住图像的边缘细节信息。现有的图像分层处理可以采用很多方式。图1采用了基于亮度分层的三边滤波器来实现图像分层。三边滤波器将一幅高动态范围图像分成基础层和细节层，其中图像经三边滤波器滤波后的结果作为基础层，原图像与基础层的差作为细节层；图像的边缘细节都保留在细节层。三边滤波器除了空间位置和亮度外，还引入了图像的梯度信息，具有“梯度保持”特性，因此能够精确的区分基础层和细节层，且能一定程度上降低一般图像分层算子（如低通滤波器）带来的“halo效应”等失真效应，但相应的代价是比较耗时。其主要包括两步：第一步为梯度滤波，利用前向差分计算图像的梯度，对图像的梯度进行双边滤波（一个高斯核是基于像素点之间的梯度值，另一个高斯核是基于像素点之间的欧氏距离）得到较平滑的梯度；第二步为细节滤波，对得到的较平滑的梯度值再次利用双边滤波器（一个高斯核是基于像素点之间的局部细节值（亮度值之差），另一个高斯核是基于像素点之间的欧氏距离）进行滤波。步骤12、原图像数据输入双边滤波器进行滤波处理后得到的另一基础层图像数据，该另一基础层图像数据与原图像数据一并输入压缩模块，由压缩模块进行基于局部对比度保持的压缩处理。用普通的高斯低通滤波器来获取图像局部均值值时在图像的边缘处会产生光晕现象。而局部算子是针对图像的每个像素点所在不同的区域进行不同的变换。在调整图像中每个像素点的灰度值时，将该点的空间位置也要考虑在内。因此有可能出现在同一幅图像中由于位置不同，照度值相同的两个像素点映射后得到不同的新的值，或者是照度不同的两个像素点映射后得到相同的新的值。这类算法的优点是通过局部映射曲线处理后能产生效果更好的图像。其缺点就是计算量大，容易产生“光晕(halo)”效应。而双边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像宽动态压缩装置，其特征在于，该装置包括：压缩模块，用于对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；融合模块，用于对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据。

【技术特征摘要】
1.一种图像宽动态压缩装置，其特征在于，该装置包括：压缩模块，用于对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；其中，原图像数据输入双边滤波器进行滤波处理后，得到基础层图像数据，该基础层图像数据与原图像数据一并输入压缩模块；融合模块，用于对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据；其中，所述装置还包括残差模块；该残差模块将原图像数据输入三边滤波器进行滤波处理后的基础层图像数据，与原图像数据进行残差处理得到细节层图像数据。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原图像数据为该原图像中每个象素点(x,y)的亮度值Lin(x,y)；所述基础层图像数据FL(x,y)为对原图像数据经过双边滤波处理得到的图像数据，计算公式为：所述压缩模块按照如下公式对基础层图像数据和原图像数据进行压缩处理得到Lout(x,y)：其中，表示原图像象素点的亮度值最大值；mmin，mmax为两个非零的正数且满足0<mmin<mmax；ε为防止分母为零的正数；其中，wd表示距离高斯核函数，用于描述像素点之间的距离差异，w...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智玉，李婵，朱旭东，羊海龙，
申请(专利权)人：浙江宇视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33