[发明专利]一种高动态范围图像的自适应再现显示方法

说明书

本发明公开一种高动态范围图像的自适应再现显示方法，该方法包括：读取高动态范围图像，得到图像的灰度或亮度通道；对所述图像的灰度或亮度通道，采用非线性的色调映射窗口模型，进行局部映射变换；基于PLIP模型进行局部对比度测度计算；设计自适应优化的双制导图映射约束，引导目标优化函数得出最优化结果；输出结果图像。本发明不但能有效显示高动态范围图像，同时还能保持图像边缘以及图像细节信息，并且抑制了光晕效应的产生，具有较好的自适应能力、鲁棒性，而且示例的处理效果证明了本技术具有强的实用性。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体地，涉及一种高动态范围图像的自适应再现显示方法。

背景技术

对于成像设备的感光器件而言，动态范围表示图像中包含的灰度或者亮度值从“最暗”到“最亮”之间的范围，图像的动态范围控制了自然真实场景中极暗区和极亮区的细节在一幅图像中同时展现的能力。大多数图像数据范围一般为2个数量级或者8位，也就是像素灰度值在0-255之间，而人类视觉系统能感知大约5个数量级范围的场景亮度。高动态范围图像一般能够存储更大数量级或者更多字节的数据，例如10位或者16位，这样能够跨越一个非常宽范围的像素灰度或者亮度等级，可以较好的表达真实世界的场景。在实际成像中，场景亮度往往具有非常宽广的动态范围，例如从夜空中的星光到耀眼的太阳，它们发出的亮度幅度涵盖了超过9个数量级的范围。

近年来，随着数字成像技术和计算机科学技术的发展，高动态范围图像正在得到日益广泛的关注，高动态范围图像被广泛应用于各个领域，如在生物医学领域，它能捕获到患者所有症状的细节，就好比复制的真实场景。在卫星遥感和军事领域中，它有助于准确地识别目标。特别是在游戏和电影中，为了更生动的视觉体验，用户对虚拟场景图形的要求是越来越高。

高动态范围图像可以同时存储处于真实场景中极暗和极亮的区域中的可视细节信息。而不幸的是，大多数消费电子设备(显示器、打印机)和显示技术最多处理0-255之间的动态范围，这使得大量的可视细节信息损失。在普通输出设备上显示这些高动态范围图像，必须经过亮度范围的压缩，这显然是一个经典的高动态范围图像再现显示问题。高动态范围图像的再现显示技术的研究，就是力求在显示设备位深有限的情况下，显示尽可能多的可视细节信息，并保持图像的整体明暗视觉效果，显示效果尽可能接近真实世界的场景。因此，为了保证真实场景的感知，增强视觉感受质量的映射变换不可或缺。

目前，各种现有的映射变换技术一般分为两大类，全局映射和局部映射。全局映射技术通常是使用一个映射变换函数，如对数变换函数。Drago等人提出了一种新颖的基于自适应对数变换的映射技术。此算法的核心思想是基于图像内容，在高动态范围图像(HDR)图像的不同地区，采用不同对数底来实现映射过程。虽然全局映射技术相对简单且能较好的保持图像整体对比度效果，但是这种方法没有考虑到图像像素的空间位置或者它们之间的邻域相关信息，像素在图像中得到同等的映射，有可能导致图像对比度是大大的压缩，图像的细节信息严重丢失。尤其是在处理复杂场景时，不能很好的反映出真正的人类视觉系统响应。