[发明专利]一种图像的宽动态压缩方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像的宽动态压缩方法和装置。

背景技术

目前广泛应用的传统数字图像所能表示的动态范围是非常有限的，这使得场景中的亮度区域由于曝光过度丢失了细节，而黑暗区域由于曝光不足，细节信息也有丢失。高动态范围图像可以表示真实世界场景中高动态范围的亮度信息，其所能表现的层次更加丰富，场景中的高亮度区和低亮度区的细节信息都能很好的保留下来，可以得到更符合人视觉系统的效果，在视频监控领域具有巨大的应用价值。但是，目前多大多数常规显示设备都只支持较低动态范围的显示输出，而高动态范围图像很难在常规显示设备上显示出来，若直接显示会导致图像亮度信息丢失，人眼视觉感受差，图像细节丢失。为了将真实场景的亮度映射到常规显示设备上得到最优化的显示结果，再现高动态范围图像丰富的颜色以及细节信息，需要通过宽动态压缩（DRC，也称色阶映射Tone Mapping）的方法对图像亮度进行压缩，在动态压缩的基础上同时尽量保持图像的细节、颜色以及整体良好的人眼视觉效果。为了达到良好的视觉效果，既要注意细节信息的保持也要关注局部对比度的保持以及整体的感觉。

目前在图像处理领域最常用的宽动态压缩方案是直方图均衡化的宽动态压缩方案。该方案通过将图像的动态范围进行分割，在同一段内的高动态范围图像的像素点对应于低动态范围图像上的同一个值。该方案是基于人眼对图像亮度的相对变化敏感而对亮度值本身不敏感的这样一个假设前提的。因此在该方案中只考虑将亮区域显示得较亮，而暗的区域显示得较暗就可以了，该方案并未考虑确切的亮度的绝对强度值。该方案利用调整直方图的方式，使图像中的灰度级重新分布，模拟而不是最大化图像的可视性。该方案无法通过参数调整来控制显示图像的对比度，有时得到的是一个不理想的低对比度的结果。而且，由于该算法采用了直方图区段分区固定缩放因子，导致结果中极高和极低亮度被固定，整个图像依然损失了一些可见性信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种宽动态压缩装置和方法。

本发明提供的图像宽动态压缩装置，包括：压缩模块，用于对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；融合模块，用于对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据。

优选地，该原图像数据为该原图像中每个象素点（x,y）的亮度值L_in(x，y)；

该基础层图像数据F_L(x，y)为对原图像数据经过双边滤波处理得到的图像数据，计算公式为：

该压缩模块按照如下公式对基础层图像数据和原图像数据进行压缩处理得到L_out(x，y)：

其中，表示原图像象素点的亮度值最大值；m_min，m_max为两个非零的正数且满足0＜m_min＜m_max；ε为防止分母为零的正数。

优选地，该装置还包括残差模块；该残差模块用于将原图像数据和所述基础层图像数据进行残差处理得到所述细节层图像数据，该基础层图像数据为对原图像数据经过双边滤波处理得到；或者，

该残差模块用于将原图像数据和另一基础层图像数据进行残差处理得到的所述细节层图像数据，该另一基础层图像数据为对原图数据经过三边滤波处理得到的。

本发明的图像宽动态压缩方法，包括：

对基础层图像数据和原图像数据进行基于局部对比度保持的压缩处理；

对压缩处理后的图像数据和细节层图像数据进行融合处理得到宽动态压缩的图像数据。

优选地，该原图像数据为该原图像中每个象素点（x,y）的亮度值L_in(x，y)；

该基础层图像数据F_L(x，y)为对原图像数据经过双边滤波处理得到的图像数据，计算公式为：

对基础层图像数据和原图像数据进行压缩处理得到压缩处理后的图像数据L_out(x，y)具体为：

其中，表示原图像象素点的亮度值最大值；m_min，m_max为两个非零的正数且满足0＜m_min＜m_max；ε为防止分母为零的正数。