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改进拉普拉斯金字塔模型的高动态图像色调映射方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2014年第12期26卷 2182-2188页

作者：梁云莫俊彬华南农业大学信息学院计算机科学与技术系广州501642

高动态图像的色调映射是图像处理的研究热点,用于解决常规色调范围显示设备无法有效显示高动态图像的问题.针对当前色调映射不能精准地显示出图像内容(如丢失细节、模糊弱边缘)的问题,提出一种改进拉普拉斯金字塔模型的高动态图像色调... 详细信息

高动态图像的色调映射是图像处理的研究热点,用于解决常规色调范围显示设备无法有效显示高动态图像的问题.针对当前色调映射不能精准地显示出图像内容(如丢失细节、模糊弱边缘)的问题,提出一种改进拉普拉斯金字塔模型的高动态图像色调映射方法.首先基于滤波和下采样处理计算出对输入图像进行了简单去噪的高斯金字塔;然后通过约束强边缘数量分离出高斯金字塔中每层图像的强?弱边缘和细节;再针对每层图像构造其分层映射函数,通过增强细节、弱边缘的对比度以及保持强边缘对每层图像进行逐点映射,并据此计算描述每层对比度变化的拉普拉斯金字塔;最后根据拉普拉斯金字塔自底向上重构出目标图像.与已有的多种色调映射方法相比,根据客观评价和主观评价的结果表明,文中方法能增强细节和弱边缘、避免强边缘处梯度反转,更清晰、准确地显示出高动态图像内容.

关键词：拉普拉斯金字塔高动态图像细节增强色调压缩

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高动态图像色调映射技术新进展

计算机应用研究 2010年第7期27卷 2421-2424页

作者：王作省邹少芳王章野浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027 浙江科技学院艺术设计学院杭州310023

传统显示设备受自身动态范围限制,无法很好地显示高动态图像的效果,需要用色调映射方法进行合理的动态域压缩,获得更好的图像显示质量。综述了现有高动态图像的色调映射技术,首先简要介绍了高动态图像色调映射方法的概念;再介绍了色调... 详细信息

传统显示设备受自身动态范围限制,无法很好地显示高动态图像的效果,需要用色调映射方法进行合理的动态域压缩,获得更好的图像显示质量。综述了现有高动态图像的色调映射技术,首先简要介绍了高动态图像色调映射方法的概念;再介绍了色调映射算子的分类,以色调映射处理方式为主分别介绍了空域不变算法、空域变化算法及混合算法这三大类算子近年来发展起来的各种新方法,并指出各种方法的技术优势及对此进行了归纳总结;最后阐述了该技术的应用领域及其继续发展的方向。

关键词：高动态图像色调映射算子最新进展

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高动态图像传感器数据获取

高动态图像传感器数据获取

作者：梁欣宇大连理工大学

学位级别：硕士

随着机器视觉技术的快速发展,CMOS图像传感器以及图像采集系统的应用变得越来越重要。目前,CMOS图像传感器正朝着高分辨率、高帧率以及高动态范围的方向发展。其中,高动态范围图像将多张曝光时间不同的图像信息通过算法合成为一张高动... 详细信息

随着机器视觉技术的快速发展,CMOS图像传感器以及图像采集系统的应用变得越来越重要。目前,CMOS图像传感器正朝着高分辨率、高帧率以及高动态范围的方向发展。其中,高动态范围图像将多张曝光时间不同的图像信息通过算法合成为一张高动态的图像,使得获取的图像可以保留更多的细节信息,所以研究高动态范围的图像获取有着很重要的现实意义。本论文使用FPGA芯片作为核心控制器向CMOS图像传感器发送时序控制信号来控制其工作状态,并负责接收来自图像传感器的图像数据。使用DDR3 SDRAM数据存储器缓存图像传感器的图像数据,使用USB3.0接口以及传输控制芯片将图像数据传输到上位机,最后通过MATLAB软件对获取的高低增益图像数据进行噪声处理并将其合成为高动态图像。在图像采集系统硬件设计部分,使用GSENSE5130高动态图像传感器作为采集系统的前端器件,选用Artix-7系列的XC7A100T FPGA芯片作为采集系统的主控制器,选用FTDI公司的FT600Q芯片作为USB3.0的数据传输芯片,并使用DC/DC及LDO电源芯片完成采集系统的电源模块搭建。在采集系统程序设计部分,使用FPGA控制器向G5130图像传感器发送控制时序,并对接收的图像数据完成数据校正,同时将图像数据通过MIG控制器缓存到DDR3中,最后通过USB3.0接口和FT600Q控制芯片完成图像数据传输。最后获得的图像数据表明,本论文所搭建的高动态图像数据获取系统可以获取到高动态CMOS图像传感器的高低增益图像数据,并将其合成为拥有更多细节信息的高动态图像。

关键词：高动态图像 CMOS图像传感器 FPGA DDR3 SDRAM USB3.0

一种用于高动态图像的自适应编码方法的改进研究

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科学技术与工程 2016年第24期16卷 239-244页

作者：詹伟龙菲徐焕张科华中科技大学电子与信息工程学院武汉430074 武汉大学国际软件学院武汉430072 国网湖北省电力公司信息通信分公司武汉430077

高动态图像亮度变化范围较大,当前编码方法采用DCT技术描述高动态图像信号的变换,无法准确描述图像细节、频率突变的高动态图像信号,导致编码后图像的极亮和极暗区域可视性低、细节不丰富。提出一种新的用于高动态图像的自适应编码方法... 详细信息

高动态图像亮度变化范围较大,当前编码方法采用DCT技术描述高动态图像信号的变换,无法准确描述图像细节、频率突变的高动态图像信号,导致编码后图像的极亮和极暗区域可视性低、细节不丰富。提出一种新的用于高动态图像的自适应编码方法,分析了高动态图像编码过程,通过小波变换实现高动态图像信号描述形式的自适应变换,对高动态图像进行多尺度分解,获取不同尺度的高动态图像信息,得到子带图像;对各子带图像的小波系数进行量化,以达到提高图像码率的目的。在此基础上,选用Log Luv(TIFF)编码方法,对高动态图像信息数据间的统计相关性进行滤除,完成高动态图像的自适应编码。实验结果表明,采用所提方法对高动态图像进行编码后,得到的图像质量较高;且在编码效率较低的情况下,仍能保持较高的图像质量,编码性能明显优于预测编码方法。

关键词：高动态图像自适应编码

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基于动态场景的高动态图像合成

电视技术 2014年第15期38卷 33-36,48页

作者：梁晨方向忠上海交通大学上海200240

相机所取得的图像动态范围与真实的场景相比往往较低。而通过对几幅不同的曝光时间的图像进行合成,可以得到高动态图像。但是场景中物体的运动会导致最终图像出现鬼影效应,提出了一个基于区域分割和连续性检测的算法,消除鬼影区域,使得... 详细信息

相机所取得的图像动态范围与真实的场景相比往往较低。而通过对几幅不同的曝光时间的图像进行合成,可以得到高动态图像。但是场景中物体的运动会导致最终图像出现鬼影效应,提出了一个基于区域分割和连续性检测的算法,消除鬼影区域,使得在场景有运动下同样可以获得高质量的高动态图像。

关键词：高动态图像鬼影效应曝光融合

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基于中国剩余定理的高动态图像可逆数据隐藏

计算机仿真 2021年第1期38卷 167-171页

作者：索岩崔智勇河南师范大学新联学院河南新乡453000 河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453000

针对高动态图像可逆数据隐藏过程中传输安全性与传输效率差的问题,提出基于中国剩余定理的高动态图像可逆数据隐藏方法。依据中国剩余定理及NTICE方法加密和压缩原理,将高动态图像划分单元格,计算各单元格内像素的高4比特位和低4比特位... 详细信息

针对高动态图像可逆数据隐藏过程中传输安全性与传输效率差的问题,提出基于中国剩余定理的高动态图像可逆数据隐藏方法。依据中国剩余定理及NTICE方法加密和压缩原理,将高动态图像划分单元格,计算各单元格内像素的高4比特位和低4比特位数值,求解两者的同余方程组,对求解得到的两个通解集进行排序。对同步加密和压缩后的高动态图像进行隐秘数据嵌入操作,划分为感兴趣区域和非感兴趣区域,将隐秘数据分为两部分分别嵌入到两个区域中;利用数据提取与图像恢复的过程将隐秘数据嵌入过程逆向操作,实现高动态图像可逆数据隐藏。实验结果表明:嵌入量越大,水印图像与原始高动态图像的相关性越明显,且峰值信噪比波动平稳。

关键词：中国剩余定理高动态图像可逆数据隐藏数据嵌入

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基于动态场景的高动态图像合成研究

基于动态场景的高动态图像合成研究

作者：梁晨上海交通大学

学位级别：硕士

动态范围，指的是像素的最大值与像素的最小值之比。在真实世界中，动态范围往往很大，超过十个数量级。而在相机所拍摄的图像中，由于CRT显示器的限制，只能达到两个数量级。为了获得更好的显示效果，引入了高动态图像，从而扩展图像... 详细信息

动态范围，指的是像素的最大值与像素的最小值之比。在真实世界中，动态范围往往很大，超过十个数量级。而在相机所拍摄的图像中，由于CRT显示器的限制，只能达到两个数量级。为了获得更好的显示效果，引入了高动态图像，从而扩展图像的动态范围。高动态图像的生成可以分成两类，第一类是基于色调映射的方法。这种方法首先将不同曝光度的图像生成一个高动态的图像，然后通过色调映射的方式使得生成结果可以在正常屏幕下显示。然而这类方法需要估计相机的响应曲线，引入了非线性过程。另一类则是基于曝光融合的方法。直接利用曝光时间不同的一组低动态图像，进行基于金字塔分解的多级融合，同样可以取得很好的效果。本文基于第二类方法，不但避免了相机响应曲线估计的非线性过程，也同时降低了计算复杂度。不过，无论哪一类方法，都需要提前拍摄不同曝光时间的图像组进行图像合成。尽管上述方法对静态场景图像序列效果很好，但是一旦存在相机抖动或物体移动这类动态场景，会使合成结果出现鬼影效应。针对于动态场景，本文提出了一种鬼影检测与去除的高动态图像合成方法。首先在不同曝光图像组中选取参考图像，进行图像校准。再针对饱和区域与非饱和区域分别设计算法，进行鬼影像素探测。在非饱和区域中，利用互易律进行检测。同时采用图像分块的形式提高鲁棒性。之后通过估计两幅图像之间的亮度转移函数，用来在饱和区域中检测鬼影像素。从而克服大多数同类算法中无法对饱和区域进行处理的缺点。为了克服噪声和相机响应曲线的非线性造成的误差，引入了零均值平方差和权值图调整的算法。从而进一步的消除鬼影像素带来的影响，获得更好的合成效果。与此同时，对于检测出鬼影的区域，并不是简单的舍弃。而是通过利用参考图像生成的图像副本的方式，替代原本是鬼影的像素区域。使得最终的合成结果能够尽可能的多包含不同曝光时间下的图像信息，扩展图像的动态范围。虽然上述方法的生成结果已经比较令人满意，但是仍有进一步优化的空间。通过梯度增强的技术，可以更进一步提高融合结果的图像质量。由于大梯度代表图像结构，小梯度代表图像细节。本文对这两者分别区分，针对大梯度适度衰减，针对小梯度则适度增强。使得合成结果在总体锐度和本地对比度上都得到优化。再通过求解泊松方程重建出图像，使得图像质量进一步提高。

关键词：高动态图像去除鬼影曝光融合梯度增强

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对高动态图像中移动物体的配准算法的研究

对高动态图像中移动物体的配准算法的研究

作者：杭添上海交通大学

学位级别：硕士

近年来,高动态图像配准作为一个多交叉,多领域的学科问题越来越被人们所重视,对它及其分支的研究有着重要的和广泛的意义。高动态图像能有效的避免长曝光时间及高反射系数区域所带来的高光问题,又能最大程度的有效利用多幅常规低动态图... 详细信息

近年来,高动态图像配准作为一个多交叉,多领域的学科问题越来越被人们所重视,对它及其分支的研究有着重要的和广泛的意义。高动态图像能有效的避免长曝光时间及高反射系数区域所带来的高光问题,又能最大程度的有效利用多幅常规低动态图像的信息与数据,对环境中移动物体的数码图像的成像与利用都是具有重要的意义。有别于一般常规低动态图像中的物体的追踪与配准,高动态图像由于在多幅不同曝光图像的中物体与环境的的纹理,颜色,特征都会随着曝光时间的变化而变化,一般常规的配准算法并不适用。通过对高动态图像中物体与环境随曝光时间变化而产生的变化的研究,并结合高动态图像自身的特点,研究与实践一整套针对高动态图像配准的算法是很有意义的。本文根据研究高动态图像中物体与环境随曝光时间变化而产生的变化,常规配准算法对高动态图像配准的适用的局限性——通常纹理特征被光照的改变而改变从而不能在系列图像中保持一致性与弊端——待配准图像的相机响应曲线的计算先于配准算法进行被深入剖析。并把它们用来对比的得出现有算法的过分依赖各种特征造成对多曝光敏感的缺陷并找出相应的突破口——对配准物体先进行像素二值化和频域处理的方法,并结合高动态图像的特点与原理——利用相机响应曲线,研究及提出了数种高动态图像的配准算法。本论文中: 研究了基于位操作运算的快速二值化的高动态图像配准算法（MTB算法）。由于MTB算法对于二值化阈值的选定十分敏感,像素值相对集中的图像的二值化往往会因为噪音的微小引入而造成极大的误差,本文在实验的基础上改进得到了一种半自适应的阈值选定方法来改进MTB算法中值阈值选取,一定程度上降低阈值选取对算法的影响。研究了一种基于相机响应函数来恢复E值（亮度值）的傅里叶——马林的高动态图像检测算法。利用相机响应函数恢复出的E值图在恢复较暗图像中所得到的数据,往往由于噪音与信号接近而导致恢复的E值波动较大,通过实验研究,本文改进了一种简单迭代的快速搜索方法来防止非常暗的区域引入的不必要的噪声干扰的方法,并预设了一个标准化得函数,对平衡太亮或太暗区域的像素有着非常重要的作用。实现结果表明,在一般高动态平面无视差图像的配准中,MTB算法和傅里叶——马林算法都能很好的解决;在一般高动态立体有视差图像的配准中,多种算法都会留下Ghost区域;MTB算法和傅里叶——马林算法在算法的复杂度和鲁棒性方面,都有各自优势。

关键词：高动态图像图像配准多曝光时间 MTB算法傅里叶——马林算法

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基于视觉系统的高动态图像生成算法研究

基于视觉系统的高动态图像生成算法研究

作者：刘钉西南科技大学

学位级别：硕士

HDRI(High Dynamic Rang Image,高动态范围图像)以其高动态、广色域的优点在社会中的各个方面得到了普遍的应用。与以往的普通的低动态图像比较,它使用了浮点数据格式对场景的辐照度直接进行了存储,是对场景亮度的真实反应。其无论在细... 详细信息

HDRI(High Dynamic Rang Image,高动态范围图像)以其高动态、广色域的优点在社会中的各个方面得到了普遍的应用。与以往的普通的低动态图像比较,它使用了浮点数据格式对场景的辐照度直接进行了存储,是对场景亮度的真实反应。其无论在细节表达还是色彩表现上都是低动态图像所无法比拟的。本文主要研究基于多曝光的方式合成高动态图像的技术。多曝光融合之前首先使用Retinex算法进行图像增强预处理,但由于Retinex算法对于高亮度区域的处理不敏感,本文针对多尺度的Retinex算法进行了改进,具体是增加了自适应的阈值化处理,目的在于提取高亮度区域的细节信息,然后将得到的细节信息融合到输出图像中,得到增强后的图像。之后使用基于稀疏表示的方法对增强的图像进行融合,并对基于原子使用率的融合规则进行了改进,得到了基于原子平均使用率的融合规则。实验结果表明,本文算法相较于使用改进前的融合规则得到的图像,在细节表现力和色彩上都有很大的提高。

关键词：人类视觉系统高动态图像图像融合稀疏表示