[发明专利]一种基于正规化分层的高动态范围图像阶调映射方法

摘要

本发明涉及一种基于正规化分层的高动态范围图像阶调映射方法，包括：读取一幅高动态范围图像，获取其亮度图像，再获取对数域亮度图像；建立基于边缘保持正规化图像分层的目标函数，通过最小化目标函数分解对数域的亮度图像，获得对数域的基础层图像；对对数域基础层图像取指数获得基础层图像，再获得相应细节层图像；利用动态S曲线压缩基础层图像的动态范围；动态范围压缩的基础层与细节层图像相乘获得动态范围压缩的亮度图像；转换回RGB值获得用于显示的低动态范围图像。本发明适用于高动态范围图像在相机、手机、显示器等普通终端显示设备上再现，能够避免光晕或阶调逆转现象，并具有良好的细节再现能力。

主权项

1.一种基于正规化分层的高动态范围图像阶调映射方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1，读取一幅高动态范围图像，获得图像各像素的RGB值，其中的R、G、B分别为高动态范围图像的红、绿、蓝三个通道的颜色值，通过RGB到Lab色空间的转换获得其亮度图像L；步骤2，对亮度图像L取对数，获得对数域的亮度图像Lg，具体计算如下：Lg＝log(max(L，10‑6))；步骤3，建立基于边缘保持正规化图像分层的目标函数E(·)，通过最小化目标函数分解对数域的亮度图像Lg，获得其对数域的基础层图像f，具体如下：E(f)＝E1(f)+λE2(f)，其中，为f的最优估计；E₁(f)为保真项，保证分解后图像f保留图像L_g的显著边缘；E₂(f)为正规化项，决定分解后图像f中显著边缘的锐度；λ为正规化参数，用于平衡保真项和正规化项，利用L曲线法确定其最佳取值范围；步骤4，对对数域的基础层图像f取指数，获得基础层图像B，再由亮度图像L计算得细节层图像D：B＝exp(f)，D＝L/B；步骤5，利用动态S曲线压缩基础层图像，得到动态范围压缩的基础层图像Bc，具体如下：式中，Yw为高动态范围图像在CIEXYZ色空间中的Y值通过高斯低通滤波器卷积所得，其中高斯低通滤波器的窗口半径为1/4图像大小；FL表示亮度因子，计算如下：FL＝0.2k4(5LA)+0.1(1‑k4)2(5LA)1/3，式中，高动态范围图像的适应性亮度值LA为Yw的20％；参数k的计算为k＝1/(5LA+1)；步骤6，基础层图像动态压缩后，与细节层图像合成动态范围压缩的亮度图像Lc：Lc＝Bc×D；步骤7，由动态范围压缩的亮度图像Lc转换回RGB值，新的红、绿、蓝三个通道的颜色值分别为Rc、Gc、Bc，具体如下：步骤8，裁切步骤7得到的颜色通道值的极小和极大阈值，并拉伸其他颜色值至区间[0，1]之间，S1表示极小颜色阈值，S2表示极大颜色阈值，其中极小颜色阈值和极大颜色阈值分别为1％和99％图像像素处的颜色值：