[发明专利]基于无穷范数约束与最大熵原则的色调映射方法

摘要

本发明公开了一种基于无穷范数约束与最大熵原则的色调映射方法，主要用于解决高动态图像低动态映射时信息损失较大，易造成重要语义信息细节丢失的问题。其实现步骤为1)统计待映射图像中像素值的分布情况；2)根据统计结果建立图论模型；3)以图论模型为基础建立最优化方程；4)根据色调失真需求，设置最优化方程的约束条件；5)使用图论中K‑Links最长路径求解算法，求解最优化方程；6)根据最优化方程的解，完成映射操作。本发明可有效降低图像低动态映射时信息的损失，通过加入色调误差保护机制，可确保重要语义信息的细节不会损失，且运算复杂度低，并行性好，易于实时实现，可用于高动态图像的低动态映射及显示。

主权项

一种基于无穷范数约束与最大熵原则的色调映射方法，包括如下步骤：(1)依据待映射图像中像素点的值，将像素点分为2m个类别，并遍历待映射图像所有的像素点，统计出每个类别的出现概率Pm(a)，其中，m为待映射图像的位宽，0≤a≤2m‑1；(2)根据步骤(1)所得的统计信息，建立图论模型，即从2m个类别中选取出2n‑1个节点sj，并与初始节点s0组成节点集合S，其中，n为映射目标图像的位宽，0≤j≤2n‑1，s0＝0；(3)以最大熵为原则，建立如下最优化方程：maxSΣj=02n-1-Pn(sj)logPn(sj)---<1>]]>其中，Pn(sj)＝∑Pm(b)，sj≤b＜sj+1，0≤j≤2n‑1；(4)根据色调失真需求，对式<1>中各节点sk的最大长度进行约束，即得到<1>的约束条件：sj+1‑sj≤τ              <2>其中，0≤j≤2n‑1，τ为色调失真控制系数，根据实际需求设定；(5)使用图论中的K‑Links最长路径求解算法，在式<2>的约束情况下，优化步骤(2)中各节点sk的选取，得到使式<1>取得最大值时的最优集合Sb：(5a)从步骤(1)的2m个类别中，选取出1个节点，并与初始节点s0组成1次节点集合S1，遍历所有的节点选取情况，求得每种情况时的1次节点最大熵e(1,i)，其中0＜i＜2m‑1，e(1,i)表示选取节点为i时，∑‑Pn(sj)log Pn(sj)的最大值，其中sj∈S1；(5b)设置变量M＝2；(5c)从步骤(1)的2m个类别中，选取出满足式<2>的M个节点，并与初始节点s0组成M次节点集合SM，结合已经求得的M‑1次节点最大熵e(M‑1,i)，遍历所有的节点选取情况，求得每种情况时的M次节点最大熵e(M,i)，其中0＜i＜2m‑1，e(M,i)表示选取的最后一个节点为i时，∑‑Pn(sj)logPn(sj)的最大值，其中sj∈SM；(5d)设置变量M＝M+1，并判断M≤2n是否成立，若成立，则返回步骤(5c)，若不成立，则进行步骤(5e)；(5e)根据求得的2n‑1次节点最大熵结果，以取得最大值时对应的选取情况作为最优集合Sb，其中0＜i＜2m‑1；(6)根据步骤(5)中求得的最优集合Sb，完成待映射图像中每个像素点的映射操作，即将待映射图像中像素值为[sb,sb+1)的点的像素值赋为b，得到映射目标图像。