基于高動(dòng)態(tài)范圍成像的光環(huán)境測(cè)量研究.pdf

1、傳統(tǒng)的光環(huán)境測(cè)量方法主要使用亮度計(jì)逐點(diǎn)測(cè)量場(chǎng)景內(nèi)的光照分布，該方法耗時(shí)長(zhǎng)且對(duì)操作要求較高，易因光源不穩(wěn)定和測(cè)量位置移動(dòng)等引入誤差，因而亟需一種簡(jiǎn)便快速的方法測(cè)量光環(huán)境信息。隨著成像技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用相機(jī)進(jìn)行成像式測(cè)量的研究逐漸受到關(guān)注。其中，高動(dòng)態(tài)范圍圖像因其較高的信息存儲(chǔ)能力，可以同時(shí)獲取場(chǎng)景內(nèi)各部分的照明情況，使得光環(huán)境的快速測(cè)量成為可能。但是，常見(jiàn)的高動(dòng)態(tài)范圍成像方法對(duì)于光度和色度信息的準(zhǔn)確表達(dá)存在缺陷，且因相機(jī)參數(shù)的變

2、化需要對(duì)不同圖像進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定，影響了該種技術(shù)的應(yīng)用和推廣。本文針對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍成像中光度和色度表達(dá)的問(wèn)題，以及實(shí)際光環(huán)境測(cè)量中的繁瑣校正操作，提出了一種成像式探測(cè)光環(huán)境的方法。結(jié)合顏色科學(xué)及高動(dòng)態(tài)范圍成像技術(shù)，通過(guò)噪聲檢驗(yàn)、鏡頭校正、相機(jī)光譜靈敏度恢復(fù)、相機(jī)參數(shù)無(wú)關(guān)的色度特征化等一系列方法，提升了圖像表征光度和色度信息的準(zhǔn)確性。最終，通過(guò)實(shí)際場(chǎng)景的光環(huán)境測(cè)量實(shí)例，呈現(xiàn)了所提出方法的可行性和適用性。
　　為了改善成像各環(huán)節(jié)的性能，本文

3、對(duì)相機(jī)噪聲及鏡頭非均勻性進(jìn)行分析和建模研究。通過(guò)施加非線性參量和通道串?dāng)_矩陣的光譜恢復(fù)算法獲取相機(jī)綜合光譜響應(yīng)函數(shù)，從而獲得相機(jī)響應(yīng)對(duì)場(chǎng)景光源光譜輻亮度的映射函數(shù)，建立了一種應(yīng)用于光度色度學(xué)研究的相機(jī)響應(yīng)模型。
　　為了提升高動(dòng)態(tài)范圍圖像光度和色度信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)應(yīng)對(duì)實(shí)際場(chǎng)景中多變的相機(jī)參數(shù)，本文基于相機(jī)響應(yīng)函數(shù)，結(jié)合齊次多項(xiàng)式模型，提出了使用單位響應(yīng)值，即各顏色通道輻射通量面密度的數(shù)碼響應(yīng)值，進(jìn)行色度特征化和高動(dòng)態(tài)范圍圖像融合

4、的方法。進(jìn)而，通過(guò)不同相機(jī)參數(shù)的低動(dòng)態(tài)范圍圖像和兩組高動(dòng)態(tài)范圍圖像的色度特征化實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的可行性。
　　為進(jìn)一步體現(xiàn)研究成果的實(shí)用性，本文以實(shí)際場(chǎng)景的光環(huán)境測(cè)量作為應(yīng)用實(shí)例，結(jié)合相機(jī)響應(yīng)函數(shù)與預(yù)存色卡數(shù)據(jù)以預(yù)估相機(jī)單位響應(yīng)值并實(shí)施色度特征化，對(duì)采用單位響應(yīng)值的高動(dòng)態(tài)范圍圖像進(jìn)行顏色校正。最終，通過(guò)高動(dòng)態(tài)范圍圖像預(yù)測(cè)場(chǎng)景的光度與色度信息。
　　最后，對(duì)本文的研究工作進(jìn)行了簡(jiǎn)要總結(jié)，并針對(duì)所提出方法的局限性和不足之處對(duì)下