[发明专利]多光源图片生成方法

说明书

一种多光源图片生成方法，包括如下步骤：S1、通过高斯随机分布生成模拟随机的光源位置的二维高斯概率图；S2、利用导向滤波对所述二维高斯概率图的边缘进行引导，从而使其沿输入单光源图片的边缘分布，生成光源分布概率图；S3、进行基于真实光源分布的候选光源选择，选取来自同一组数据集中的光源数据乘到滤波后的光源分布概率图上，生成多光源图片的光源分布图，并进一步生成多光源图片。本发明的多光源图片生成方法克服目前多光源色彩恒常问题中缺乏良好标注质量的数据集的问题，能够利用现有的单光源图片及其光源分布生成符合物理规律的多光源图片，是一种应用前景很好的数据扩增方案。

技术领域

本发明涉及计算摄影学技术，特别是涉及一种多光源图片生成方法。

背景技术

对于数据驱动的色彩恒常算法来说，数据的数量和质量直接决定了算法的表现能力。

常见的色彩恒常研究的数据增强方法主要有两类。一类是将原本的图片进行切割，从而得到不同光源的图片，这类方法优点是简单快速，能够快速获得大量的不同光源的图片，缺点是实际上损失了图片中的语义信息，同时不同光源之间相互不连续，导致该方法无法真正的作用在多光源预测任务中(现实中的光源分布多是连续的)。另一类是直接对图片加上类似滤镜的遮罩，从而改变图片本身的光源，这类方法的优点是能够在保留原图语义以及结构信息的基础上生成多光源图片，但目前该方案采用的大多是如矩形，梯形一类的遮罩，这类遮罩产生的都是较为硬的边界，并不符合真实光源分布的物理现象，同时这些遮罩大多是直接叠加到sRGB图片上，遮罩的直接叠加往往改变了原始图片本身的光源值，也就导致其不符合朗伯假设。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种多光源图片生成方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多光源图片生成方法，包括如下步骤：

S1、通过高斯随机分布生成模拟随机的光源位置的二维高斯概率图；

S2、利用导向滤波对所述二维高斯概率图的边缘进行引导，从而使其沿输入单光源图片的边缘分布，生成光源分布概率图；

S3、进行基于真实光源分布的候选光源选择，选取来自同一组数据集中的光源数据乘到滤波后的光源分布概率图上，生成多光源图片的光源分布图，并进一步生成多光源图片。

进一步地：

步骤S1中，采用随机二维高斯分布f(x₁,x₂)模拟光源点：

其中，(μ₁,μ₂)为随机分布的光源原点，(σ₁,σ₂)表示光源过渡减弱的程度，其中(μ₁,μ₂)根据输入图片的大小在全图范围内随机产生，(σ₁,σ₂)中的两个变量独立随机生成，(x₁,x₂)分别代表横轴与纵轴的变量。

步骤S2中，将原始单光源图I作为导向图，图片可视作一个矩阵，矩阵大小为(H,W,3)，以二维高斯概率图p作为输入图，矩阵大小为(H,W,1)，其中(H,W,C)代表三维矩阵的大小，H代表矩阵原始高度，W代表矩阵原始宽度，C代表矩阵的通道数，C＝3表示RGB彩色图像，C＝1对应二维灰度图像；

针对输入图p中的像素i，导向滤波根据导向图I变换后得到的输出图像q，矩阵大小为(H,W,1)，利用导向图I去除原始输入图中的噪声，计算过程为：