[发明专利]亮度可控与细节保持的色调映射方法

权利要求书

1.一种亮度可控与细节保持的色调映射方法，其特征在于，它包括：

第1步：输入一幅高动态范围图像； 

第2步：根据输入图像的RGB色彩通道值获取该图像的亮度值并转换为对数域；

第3步：分别计算图像的平均亮度与标准差，找出第2步得到的对数域公式                                               中的最小值以及最大值，然后划分区间并统计直方图，最后计算图像的平均亮度与标准差；

第4步：通过第3步得到的平均亮度与标准差从而得到分割点的值和，即可将直方图分割为三个区间段；

第5步：通过第4步得到的三段直方图，分别进行直方图修正，即对每段直方图进行剪切，补偿图像的细节部分，使得处理的图像的直方图与估计的模型有相似的形态；

第6步：预设输出的低动态范围图像的平均亮度mv与标准差std；

第7步：计算低动态范围图像的灰度级分割点和，首先，计算第4步得到的三段直方图各自的像素数量；其次，在计算低动态范围图像的灰度级分割点；

第8步：估计输出的低动态范围图像的平均亮度与标准差， 

第9步：通过重复第7步和第8步修正估计的标准差直到预设的标准差与估计的标准差相对误差小于；

第10步：对直方图分段进行色调映射； 

第11步：把色调映射后的亮度通道还原到RGB色彩空间。

2.根据权利要求1所述的亮度可控与细节保持的色调映射方法，其特征在于所述第5步的对得到的三段直方图，分别进行直方图修正，使得处理的图像的直方图与估计的模型有相似的形态，具体为：

步骤(1)：对划分为三段的直方图分别设置三个不同的阈值，其公式如下：

步骤(2)：对第一段直方图将裁剪出的像素点个数按递增的方式补偿即：

其中，表示最终经过裁剪和补偿的第一段直方图，为裁剪后的直方图，为第一段直方图经过裁剪出来的像素个数之和；

第二段直方图将裁剪出来的像素个数之和均匀补偿，即：

其中，是最终经过裁剪和补偿的第二段直方图，为裁剪后的直方图，为该段直方图经过裁剪出来的像素个数之和；

第三段直方图将裁剪出的多余的像素点个数在亮度级区间中按递减的方式补偿，即：

其中，是最终经过裁剪和补偿的第三段直方图，为裁剪后的直方图，为该段直方图经过裁剪出来的像素个数之和；

步骤(3)：对经过裁剪和补偿的子直方图合并，公式如下：

。

3.根据权利要求2所述的亮度可控与细节保持的色调映射方法，其特征在于，所述第7步的计算低动态范围图像的灰度级分割点，具体为：

步骤(11)：计算三段直方图各自的像素数量，公式如下：

步骤(12)：在反馈修正标准差的过程中计算低动态范围图像的灰度级分割点，公式如下：

其中，和表示低动态范围图像的灰度级分割点，已知的是第6步中预设的标准差初值std。

4.根据权利要求3所述的亮度可控与细节保持的色调映射方法，其特征在于所述第8步的估计输出的低动态范围图像的平均亮度与标准差，具体为：

假设估计的平均亮度与预设的平均亮度mv相等，由和的值再加上反馈修正标准差过程可求出估计的标准差，公式如下：

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5.根据权利要求4所述的亮度可控与细节保持的色调映射方法，其特征在于，所述第9步的修正估计的标准差直到预设的标准差与估计的标准差相对误差小于，相对误差E公式如下：

若E大于预设的误差程度，则令，重新求解和的值后继续计算，最终使得相对误差E小于预设的误差，此时获得的和就是最终源图像映射到低动态范围图像的灰度级分割点。

6.根据权利要求5所述的亮度可控与细节保持的色调映射方法，其特征在于，所述第9步的对直方图分段进行色调映射，由求得的分割点，分别求得、与三段直方图的累积分布函数，即，于是，每段直方图所对应的从高动态范围映射到低动态范围的映射函数公式如下：

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