專利名稱：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)：
高動態(tài)圖像(High Dynamic Range Image, HDR Image)能夠支持非常大的光強度范圍，可以有效地存儲現(xiàn)實世界的光強度信息，向人們呈現(xiàn)超高質(zhì)量的圖像。然而，傳統(tǒng)的顯示設(shè)備和打印機并不能顯示這些高動態(tài)圖像。因為它們可顯示的對比度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高動態(tài)圖像的。為了解決這個問題，目前可以壓縮高動態(tài)圖像動態(tài)范圍使其適應(yīng)低動態(tài)圖像顯示設(shè)備。像這種將高動態(tài)圖像轉(zhuǎn)化為低動態(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。最簡單的對比度壓縮就是將原圖像乘以一個比例因子C，C〈1。這會損失圖像場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比度，同時保持圖像中的紋理和細(xì)節(jié)。很多色調(diào)映射方法運用了圖像分解技術(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，就得到了低動態(tài)圖像?；A(chǔ)層可以通過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)同時保持強烈邊緣。 但是，增大平滑度，圖像邊緣將被模糊。這使得通過該方法獲得的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)同時保持強烈邊緣。但是，增大平滑度，圖像邊緣將被模糊。這使得通過該方法獲得的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)映射方法會產(chǎn)生光暈現(xiàn)象的缺點，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
輸入一幅高動態(tài)圖像；
對輸入的高動態(tài)圖像進(jìn)行光強度重構(gòu)；
獲得新構(gòu)造的光強度值的對數(shù)值；
利用邊緣保持全變分濾波器對獲得的光強度對數(shù)值進(jìn)行濾波獲得圖像基礎(chǔ)層；
利用光強度對數(shù)值減去圖像基礎(chǔ)層獲得圖像的細(xì)節(jié)層；
計算壓縮比例因子和圖像輸出光強度；
用壓縮后光強度除以輸入圖像光強度獲得一個新的比例因子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校正得到低動態(tài)圖像。
所述對輸入的高動態(tài)圖像進(jìn)行光強度重構(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)造出光強度intensity值。
所述計算壓縮比例因子和圖像輸出光強度包括
計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)驗值；
計算圖像輸出光強度利用公式output intensity=exp (compressfactor*log_ base+log_detail)。
所述用壓縮后光強度除以輸入圖像光強度獲得一個新的比例因子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，所做的計算都是在圖像光強度的對數(shù)上， 這樣圖像每個像素值的不同就對應(yīng)圖像的對比度，同時對整個圖像范圍獲得統(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)量非常高的低動態(tài)圖像，顏色和對比度的處理效果非常好，而且不會產(chǎn)生光暈現(xiàn)象。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，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)映射方法會產(chǎn)生光暈現(xiàn)象的缺點，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，用來去除圖像中的噪聲。該模型具有兩個基本屬性一個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；另一個是圖像光強度的變化量與圖像細(xì)節(jié)尺度成反比。更簡潔的說，該模型在平滑紋理的同時能夠非常有效地保持邊緣。這可以通過最小化方程實現(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，包括輸入一幅聞動態(tài)圖像；對輸入的高動態(tài)圖像進(jìn)行光強度重構(gòu)；獲得新構(gòu)造的光強度值的對數(shù)值；利用邊緣保持全變分濾波器對獲得的光強度對數(shù)值進(jìn)行濾波獲得圖像基礎(chǔ)層；利用光強度對數(shù)值減去圖像基礎(chǔ)層獲得圖像的細(xì)節(jié)層；計算壓縮比例因子和圖像輸出光強度；用壓縮后光強度除以輸入圖像光強度獲得一個新的比例因子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，所述對輸入的高動態(tài)圖像進(jìn)行光強度重構(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，所述計算壓縮比例因子和圖像輸出光強度包括計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)驗值；計算圖像輸出光強度利用公式 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，所述用壓縮后光強度除以輸入圖像光強度獲得一個新的比例因子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，包括輸入一幅高動態(tài)圖像；對輸入的高動態(tài)圖像進(jìn)行光強度重構(gòu)；獲得新構(gòu)造的光強度值的對數(shù)值；利用邊緣保持全變分濾波器對獲得的光強度對數(shù)值進(jìn)行濾波獲得圖像基礎(chǔ)層；利用光強度對數(shù)值減去圖像基礎(chǔ)層獲得圖像的細(xì)節(jié)層；計算壓縮比例因子和圖像輸出光強度；用壓縮后光強度除以輸入圖像光強度獲得一個新的比例因子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)量非常高的低動態(tài)圖像，不會產(chǎn)生光暈現(xiàn)象。
文檔編號H04N7/26GK102938837SQ20121035089
公開日2013年2月20日 申請日期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 申請人:中山大學(xué)