基于視覺(jué)感知的色調(diào)映射算法研究.pdf

1、隨著圖像傳感器件技術(shù)的不斷進(jìn)步，采集可以記錄真實(shí)世界亮度值的高動(dòng)態(tài)范圍(High Dynamic Range,HDR)圖像已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。要將亮度范圍很寬的HDR圖像在不同的顯示設(shè)備上顯示，需要對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行色調(diào)映射處理，色調(diào)映射算法直接影響顯示圖像的質(zhì)量。因此，對(duì)色調(diào)映射算法進(jìn)行研究，是保證HDR圖像高質(zhì)量顯示的關(guān)鍵。本文在深入分析現(xiàn)有HDR圖像的色調(diào)映射算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有算法存在的問(wèn)題，基于人眼的視覺(jué)感知模型，對(duì)色調(diào)映射算法進(jìn)行了

2、研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴目前基于光感受器亮度自適應(yīng)模型的色調(diào)映射算法具有顏色失真，高對(duì)比度邊緣梯度反轉(zhuǎn)以及需要人工設(shè)置參數(shù)等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了一種改進(jìn)型局部色調(diào)映射算法，新算法在顏色通道分離，濾波方式以及模型參數(shù)估計(jì)等方而對(duì)傳統(tǒng)算法進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)動(dòng)態(tài)范圍獨(dú)立客觀評(píng)價(jià)，新算法消除了單色通道像素點(diǎn)集中在暗處的情況下出現(xiàn)的顏色失真以及在高對(duì)比度邊緣出現(xiàn)的梯度反轉(zhuǎn)的情況，而且新算法不需要人工設(shè)置參數(shù)，提高了算法的穩(wěn)定

3、性及易用性。⑵Retinex理論作為一種基于心理學(xué)的視覺(jué)模型，解釋了人類視覺(jué)系統(tǒng)(Human Visual System，HVS)是如何感知自然場(chǎng)景中的亮度和顏色。但是傳統(tǒng)的中心/環(huán)繞型Retinex算法在處理HDR圖像時(shí)會(huì)遇到設(shè)置參數(shù)眾多，光暈偽影以及對(duì)比度過(guò)低等問(wèn)題，為此本文提出了一種改進(jìn)型Retinex算法，在濾波方式，增益/偏移方式以及參數(shù)整合等方面對(duì)傳統(tǒng)的Retinex算法進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，改進(jìn)型算法消除了傳統(tǒng)算法中的光

4、暈偽影現(xiàn)象，增強(qiáng)了結(jié)果圖像的對(duì)比度，通過(guò)整合后唯一的算法設(shè)置參數(shù)可以讓用戶在圖像質(zhì)量與計(jì)算復(fù)雜度之間取得平衡。⑶日前只有很少一部分色調(diào)映射算法考慮到了觀測(cè)條件的變化對(duì)HDR圖像觀測(cè)效果的影響，而基于色貌模型的色調(diào)映射算法為了預(yù)測(cè)復(fù)雜場(chǎng)景圖像的色貌特征，采用了復(fù)雜的計(jì)算模型．然而由于人眼生理學(xué)，心理學(xué)等研究的限制，基于該算法模型的色調(diào)映射算法并非完美適應(yīng)各種觀測(cè)條件，而且算法效率不高。為此本文提出了一個(gè)簡(jiǎn)化的集成了正反雙向視覺(jué)模型色調(diào)映射

5、算法模型，并且基于該算法模型提出了一種新的色調(diào)映射算法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，新算法不僅可以在各種觀測(cè)條件下對(duì)HDR圖像進(jìn)行真實(shí)感重構(gòu)，而且在計(jì)算效率方面有很大的優(yōu)勢(shì)。⑷基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷纳{(diào)映射算法沒(méi)有模擬HVS，導(dǎo)致最后的結(jié)果圖像的真實(shí)感不強(qiáng)。針對(duì)該問(wèn)題，基于人眼視覺(jué)注意機(jī)制，本文提出了一種對(duì)經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)型色調(diào)映射算法處理后的圖像進(jìn)行真實(shí)感渲染的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法改善了以細(xì)節(jié)最大化為目的的經(jīng)驗(yàn)型色調(diào)映射的真實(shí)感水平，并且通過(guò)用戶調(diào)節(jié)參數(shù)可以