[发明专利]一种基于自适应双伽玛变换的HDR图像生成方法

权利要求书

1.一种基于自适应双伽玛变换的HDR图像生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1)、基于图像统计特性双伽玛变换值的获取，计算输入的LDR原始图像双伽玛变换值，该计算过程又包括以下3个小步骤：

(1)对图像进行分区：在一幅图像中，任意亮度值i出现的次数占图像总像素数的比例为亮度i的概率，这里的i为任意一幅图像Y通道的亮度值，根据图像的统计学特性进行分区，计算公式如下：

N_i表示亮度为i的像素个数，N为图像总的像素数，以i为上限的累积概率为

其中，p_m为亮度值为m的像素出现的概率，将累积概率为0.5的亮度值L_middle作为划分区域的阈值点，亮度大于此值为“明区”中的像素点,小于此值的为“暗区”中的像素点；

(2)分别计算“明区”与“暗区”的亮度倾向指数：

亮度划分后，在每一区域内根据以下计算公式得出明区与暗区的亮度倾向指数k_d、k_b：

其中，log L_max和log L_min分别表示原图像的亮度最大值与最小值的对数，log L_davg、logL_bavg分别表示暗区和明区像素亮度对数值的平均值，其计算公式如公式(5)、(6)所示，L(x,y)为图像在(x,y)处的像素亮度值，Ω_d、Ω_b分别表示暗区和明区，n_d、n_b为暗区与明区的像素个数，δ是为了避免因L(x,y)为零时对数值趋于负无穷而设的小数；

(3)由所得亮度倾向指数k_b计算伽玛变换参数：

假设变换所需的伽玛值与图像的色调值相关，并成线性关系，即：

γ＝a×k+b (7)

其中，k为(2)中得到的亮度倾向指数，a、b为线性变换系数；

步骤(2)、对输入图像进行伽玛变换：

分别在R、G、B三个通道进行两次伽玛变换，得两幅变换后的图像I₁、I₂，变换公式如下：

γ₁、γ₂分别为步骤1中所得伽玛变换值，R、G、B分别为原图像三个通道的色度值，表示对原图像R通道做参数为γ₁的伽马变换，表示对原图像R通道做参数为γ₂的伽马变换，得到的R₁、G₁、B₁为I₁的三个通道色度值，R₂、G₂、B₂为I₂的三个通道色度值；

步骤(3)、将两幅生成的图像进行曝光融合：

对两幅以不同伽玛值变换后的图像以对比度、饱和度和适度曝光量为三个测度因子生成权重图，进行多分辨率金字塔融合，生成具有HDR效果的图像；融合的具体公式如下：

其中，R_ij为融合生成的结果图像在(i,j)位置处的像素值，I_ij,k为第k幅输入图像对应位置像素值，为归一化后的权重值；

三个测度因子的计算公式为：

对比度，具体计算公式如下：

C＝|h*I| (16)

其中，C表示对比度，I为待求对比度的图像，h为拉普拉斯滤波器；

饱和度，饱和度通过计算三个色度通道的标准差获得，具体计算公式如下：

其中，S表示饱和度，I_R、I_G、I_B分别为R、G、B三个色彩通道的像素值，μ为其三者的均值；

适度曝光量，通过高斯曲线来估计，具体计算公式为：

E＝E_R×E_G×E_B (20)

其中，E为图像总体的适度曝光量，E_R、E_G、E_B分别为每一通道的适度曝光量，这里我们规定σ＝0.2；

w_C＝w_S＝w_E＝1 (25)

其中，C_ij,k、S_ij,k、E_ij,k分别为在第k幅图像中(i,j)位置处像素点的对比度、饱和度和适度曝光量；对三个测度因子相乘得到最终的权重值w_C、w_S、w_E，表示三个测度因子在生成权重图中的“影响”大小。