[发明专利]一种光晕去除的多曝光图像融合方法

说明书

本发明公开了一种光晕去除的多曝光图像融合方法，其计算每幅曝光图像的亮度图像的局部梯度稀疏复杂度映射图和曝光质量映射图；然后融合得到每幅曝光图像的亮度图像的初步融合权值图像，进而得到每幅曝光图像的亮度图像的初步融合权值图像的归一化图像的优化图像的归一化图像；再获得所有曝光图像的最终融合图像；优点是通过针对亮度图像的梯度幅值图像的稀疏表示构建局部梯度稀疏复杂度映射图及曝光质量映射图进行图像融合，有效抑制了大幅值的无效梯度在图像融合过程中产生的影响，消除了融合图像中的光晕现象，且能更有效地提取多曝光图像序列中不同曝光条件下的图像纹理细节，因此融合图像中含有更丰富的纹理细节和具有更高的清晰度。

技术领域

本发明涉及一种图像处理技术，尤其是涉及一种光晕去除的多曝光图像融合方法。

背景技术

动态范围是可变化信号中的最大值和最小值的比值。对于一个实际场景，动态范围即指该实际场景中存在的最大亮度值与最小亮度值的比值。由于真实自然环境中存在着丰富的光影和颜色信息，其亮度动态范围一般都非常大，最大可以跨越10¹⁴数量级，远远超过了目前市场上通用的成像设备所能捕获的动态范围，因此，能够真实再现自然场景的高动态范围成像技术凭借其完美的纹理细节保留、逼真的视觉感知，已越来越广泛地应用在数字摄影、航天航空、卫星气象、医疗、军事等行业。

目前，高动态范围成像技术主要有两类，即基于硬件实现技术和基于软件合成技术。基于硬件实现的高动态范围成像技术需要特定的高动态范围成像设备拍摄，该类设备价格昂贵，因此未能在通用市场中流行。最初的基于软件合成的高动态范围成像技术，是通过改变曝光度来取舍亮度信息以获取场景的某一段动态范围，然后通过已获知的曝光时间来修复相机响应曲线并将图像映射至场景辐射度域，最后在场景辐射度域进行图像加权融合；该技术需获知精确的曝光时间，且所获的高动态范围图像需经过色调映射才能在普通显示设备上显示。当前基于多曝光图像融合的高动态范围合成技术已获得人们的广泛关注，该多曝光图像融合的高动态范围合成技术不需要获知精确的曝光时间来修复相机响应曲线及将图像映射到场景辐射度域，其合成图像能够提供比单幅图像更为丰富的细节信息、更接近人眼所观察到的真实景物，同时也可以直接在普通显示设备上显示，因此具有更高的计算效率。

目前，常用的多曝光图像融合方法主要有：直接融合方法、基于区域的融合方法、基于拉普拉斯、引导滤波等各类金字塔的分层融合方法。但是以上融合方法并没有充分考虑到高动态范围场景下，通过多曝光融合方式获取的高动态范围图像容易在局部亮度变化剧烈区域产生光晕现象，影响人眼视觉感知结果。多曝光图像融合过程中，在场景中亮度变化剧烈区域会产生光晕现象，其主要原因是在多曝光图像序列的获取过程中，通过改变曝光度取舍亮度信息可以获取场景的某一段动态范围，但场景局部亮度变化剧烈的程度可能远超过普通相机所能涵盖的动态范围，这在某一曝光条件下会在该亮度变化剧烈区域产生过曝光与欠曝光相邻的现象，且在该曝光条件下该相邻边界获得的梯度幅值远大于其他曝光条件下相同位置所获得的梯度幅值，将该大幅值的梯度应用于多曝光融合过程即会在融合图像中产生光晕现象。因此，研究一种新型的多曝光图像融合方法来获得既含有丰富纹理细节和高清晰度，又无光晕现象的高动态范围图像非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光晕去除的多曝光图像融合方法，其融合得到的高动态范围图像不存在光晕现象，且含有丰富纹理细节和具有高清晰度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光晕去除的多曝光图像融合方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：选取不同场景的清晰图像共N_clear幅，选取的清晰图像包括室内场景的清晰图像和室外场景的清晰图像；然后获取每幅清晰图像的亮度图像；接着获取每幅清晰图像的亮度图像的梯度幅值图像；其中，清晰图像为RGB格式，N_clear≥2，室内场景的清晰图像的幅数与室外场景的清晰图像的幅数相同；