基于視覺感知的色調(diào)映射算法研究.pdf

1、隨著圖像傳感器件技術(shù)的不斷進步，采集可以記錄真實世界亮度值的高動態(tài)范圍(High Dynamic Range,HDR)圖像已經(jīng)成為現(xiàn)實。要將亮度范圍很寬的HDR圖像在不同的顯示設(shè)備上顯示，需要對圖像數(shù)據(jù)進行色調(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，對色調(diào)映射算法進行研究，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，針對現(xiàn)有算法存在的問題，基于人眼的視覺感知模型，對色調(diào)映射算法進行了

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，高對比度邊緣梯度反轉(zhuǎn)以及需要人工設(shè)置參數(shù)等問題。針對這些問題，本文提出了一種改進型局部色調(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)估計等方而對傳統(tǒng)算法進行改進。通過動態(tài)范圍獨立客觀評價，新算法消除了單色通道像素點集中在暗處的情況下出現(xiàn)的顏色失真以及在高對比度邊緣出現(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)的視覺模型，解釋了人類視覺系統(tǒng)(Human Visual System，HVS)是如何感知自然場景中的亮度和顏色。但是傳統(tǒng)的中心/環(huán)繞型Retinex算法在處理HDR圖像時會遇到設(shè)置參數(shù)眾多，光暈偽影以及對比度過低等問題，為此本文提出了一種改進型Retinex算法，在濾波方式，增益/偏移方式以及參數(shù)整合等方面對傳統(tǒng)的Retinex算法進行改進。實驗結(jié)果證明，改進型算法消除了傳統(tǒng)算法中的光

4、暈偽影現(xiàn)象，增強了結(jié)果圖像的對比度，通過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條件的變化對HDR圖像觀測效果的影響，而基于色貌模型的色調(diào)映射算法為了預(yù)測復(fù)雜場景圖像的色貌特征，采用了復(fù)雜的計算模型．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)各種觀測條件，而且算法效率不高。為此本文提出了一個簡化的集成了正反雙向視覺模型色調(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。通過實驗證明，新算法不僅可以在各種觀測條件下對HDR圖像進行真實感重構(gòu)，而且在計算效率方面有很大的優(yōu)勢。⑷基于經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷纳{(diào)映射算法沒有模擬HVS，導(dǎo)致最后的結(jié)果圖像的真實感不強。針對該問題，基于人眼視覺注意機制，本文提出了一種對經(jīng)過經(jīng)驗型色調(diào)映射算法處理后的圖像進行真實感渲染的方法。實驗結(jié)果證明，該方法改善了以細節(jié)最大化為目的的經(jīng)驗型色調(diào)映射的真實感水平，并且通過用戶調(diào)節(jié)參數(shù)可以