[发明专利]一种暗环境下人眼视觉系统感知效果的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机视觉与计算机图像处理相结合的交叉学科技术领域，涉及图像的频谱重建、颜色调节和锐度调节技术，涉及一种基于图像的夜晚环境下(尤其是昏暗环境下)人眼视觉系统感知效果的合成方法。

背景技术

夜间环境光线条件通常比较复杂，既包含来自天空的自然光，也包含来自路灯等人造光源的光线。生物学实验结果指出，人眼视觉系统在这样的光照环境中的感知效果与在明亮环境中的感知效果有很大区别。在夜间环境中，人眼视觉系统的感知效果往往较明亮环境下的感知效果出现亮度变化，饱和度降低，细节分辨能力降低等现象。这些现象是由于人眼视网膜内视锥细胞和视杆细胞的性质不同而造成的，视网膜可自动适应光照环境的变化。

在传统胶片电影业中，一项被称为“白夜”(Day-for-Night)的技术(Samuelson D W.Motion Picture Camera Techniques.second ed.，Focal Press，1984.)曾被用于在白天取得夜晚环境的拍摄效果。此项技术通过在摄影机镜头前放置一个蓝色滤镜实现色调的改变，并通过刻意的曝光不足营造昏暗环境中的锐度损失效果。类似的数字图像处理方法也被用于计算机图形学中以仿真夜晚环境中的视觉感知效果，例如Thompson等(Thompson W B，Shirley P，Ferwerda J A.A SpatialPost-Processing Algorithm for Images of Night Scenes.Journal ofGraphics Tools，2002，7(1)：1-12.)。一些图像影调调节工具也可用于实现较为逼真的“白夜”效果，但由于它们并非专门为这一目的而设计，所以使用时的参数调节过程相对较繁琐。另一类方法则是基于物理模型进行仿真。尽管有关人眼视觉系统的环境适应机理的研究中尚有部分未解决的问题，前人工作中已经基于大量的实验测量数据提出了多个经验模型。

图像影调处理的相关工作可分为两类：基于物理模型的仿真方法，和面向用户的影调调节函数。基于物理模型方法的目标为对在光照、记录媒介、场景内容等不同条件发生改变时的影调变化进行准确的计算，得到非常逼真的结果。这类方法的例子有Pattanaik等，Shin等和Haro等的方法。Pattanaik等的方法(Pattanaik S N，Tumblin J，Yee H，etaI.Time-Dependent Visual Adaptation for Fast Realistic Image Display.Proceedings of the 27th annual conference on Computer graphics andinteractive techniques，New York，NY，USA：ACM Press，2000.47-54.)提出的用于实时交互用途的快速视觉适应函数。Shin等(Shin J，Matsuki N，Yaguchi H，et al.A Color Appearance Model Applicable inMesopic Vision.Optical Review，2004，11(4)：272-278.)提出的基于实验数据的过渡视觉模型。Haro等(Haro G，Bertalm′o M，Caselles V.Visual Acuity in Day for Night.International Journal of Computer Vision，2006，69(1)：109-117.)提出的数字“白夜”系统等。另外还可以将物理模型嵌入渲染工具中，进行夜晚场景的渲染。因其结果的高度科学性，这类方法常被应用于图像显示硬件和渲染结果校正中。不过这类基于物理模型的仿真方法往往参数系统相当复杂，不便于用户对计算结果进行进一步的操控。