一种高动态范围图像色调映射方法

摘要

本发明公开了一种高动态范围图像色调映射方法，首先读取高动态范围图像，获取其对数域亮度图像；然后通过多尺度WLS滤波，估计其光照分量，以避免明暗对比强烈处产生的“光晕”现象；接着采用多尺度Retinex方法恢复高动态范围图像的亮度成分，并通过消除两极端1%处的灰度，防止欠曝光与过曝光的产生，通过自适应调节函数，调节图像的眀暗程度；最后通过引入指数控制饱和度的方法，来恢复高动态范围图像的色彩。本发明方法适用于高动态范围图像在低动态范围设备上进行显示输出，能够避免“光晕”的产生，显示的图像具有对比度高、细节再现效果好的特点。

主权项

1.一种高动态范围图像色调映射方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1，获取高动态范围图像的亮度图像L_in，并取对数形成对数域亮度图像L，其中的R、G、B分别为高动态范围图像各像素的红、绿、蓝颜色值，其计算为；L_in＝0.299R+0.587G+0.114B，L=log(L_in+0.00001)；步骤2，对L进行多尺度WLS滤波，估计出多尺度的光照分量L_k，其中的k=1,2,...，以避免明暗对比强烈处产生的“光晕”现象，其表示为：L_k＝WLS(L,λ_k)，其中算子WLS(·)表示进行WLS滤波，λ_k代表尺度因子，其取值决定了光照分量图像L_k的平滑程度，增大λ_k，将使得平滑程度增加；步骤3，采用多尺度Retinex方法恢复高动态范围图像的亮度成分，即：其中N代表尺度个数，ω_k为不同尺度的权重系数，且步骤4，对R_L取指数，得到R₁，即：R₁=exp(R_L)；步骤5，消去R₁两极端1%的灰度级，防止欠曝光与过曝光的产生，并进行归一化，得到R₂，即：$R_2=\left\{\begin{array}{cc}0& R_1<m_s\\ \frac{R_1-m_s}{m_l-m_s}& m_s\le R_1<m_l\\ 1& R_1\ge m_l\end{array}\right.,$其中，m_s是R₁中像素值从小到大排序后，1%的像素处所对应的R₁的值；m_l是R₁中像素值从小到大排序后，99%的像素处所对应的R₁的值；步骤6，采用自适应调节函数对R₂进行调节，并将其灰度值映射到[0，255]的范围，即：其中，调节参数b可获得不同明暗程度的图像，b的取值范围为[0.5，1.0]；步骤7，引入指数控制饱和度，采用如下计算公式，进行色彩恢复：$\left\{\begin{array}{c}{R}_{\mathrm{out}}={\left(\frac{R}{L_{\mathrm{in}}}\right)}^s\times L_{\mathrm{out}}\\ G_{\mathrm{out}}={\left(\frac{G}{L_{\mathrm{in}}}\right)}^s\times L_{\mathrm{out}}\\ B_{\mathrm{out}}={\left(\frac{B}{L_{\mathrm{in}}}\right)}^s\times L_{\mathrm{out}}\end{array}\right.,$即完成高动态范围图像色调映射。