[发明专利]全景图像色调一致性纠正方法及系统

摘要

本发明提出的全景图像色调一致性纠正方法及系统，包括对所有相邻图像对的重叠区域提取内容一致区域，并根据内容一致区域的累积概率直方图等概率间隔的提取图像间的颜色对应关系；定义灵活度较高的色调变换模型，设计全局能量函数同时优化全局色调一致性、图像对比度和梯度细节；经求解具有严格全局最优性的模型参数，对所有图像应用各自的色调纠正模型进行色调一致性纠正，输出处理结果。本发明利用相邻影像间重叠区域的色调对应关系，能有效地消除图像间存在的较大的色调差异；能够在纠正色调一致性的同时抑制色调溢出、动态范围缩小以及相对于原始图像的梯度损失问题，全局联合优化的纠正方式无需定义特定的参考图像，能有效降低累积误差问题。

主权项

1.一种全景图像色调一致性纠正方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，在RGB空间，对所有相邻图像对的重叠区域提取内容一致区域，包括以下子步骤，/n步骤1.1，统计所有相邻图像对的重叠区域像素值集合，设相邻图像对包括图像I_i和I_j，将其重叠区域的对应像素三通道的灰度值分别存入向量V_ij和V_ji；/n步骤1.2，检测向量V_ij和V_ji中内容发生变化的像素，输出二值掩膜向量0值代表变化区域的像素，1值代表内容一致区域的像素；/n步骤2，将各图像分别转至YC_bC_r空间，在各相邻图像对的内容一致区域分别统计各通道的累积概率直方图，并在等概率间隔的离散点提取相邻图像对的M个灰度对应值，获得图像间的颜色对应关系，其中M是预先设定的灰色对应值数量；设p_k表示等概率间隔选取的第k个概率值，k的取值为1,2,…,M，对应的灰度值是图像I_i上的图像I_j上的在等概率间隔的离散点提取相邻图像对的M个灰度对应值记为/n步骤3，定义色调纠正模型，实现如下，/n采用包含m个控制点的分段二次的样条曲线，样条曲线决定于均匀分布于坐标系中横轴的控制点坐标系中横轴为影像原始灰度值，纵轴表示经函数映射后的灰度值，设I_i在单通道的变换函数表示为作为色调纠正模型；/n步骤4，根据所有相邻图像对的灰度对应值，定义全局优化的能量函数如下，/n /n 其中，f_i是I_i在单通道的变换函数，f_j是I_j在单通道的变换函数，n是输入图像张数，w_ij表示正比于I_i和I_j之间重叠区域面积的权系数，λ表示不同能量项之间的平衡参数；/n数据项E_data(f_i,f_j)表达最小化图像重叠区域的色调差异，如下式，/n /n其中，对于给定灰度值假设落入三个连续的控制点的控制范围，则该灰度值的映射值由样条曲线的差值公式得到，/n /n其中，t为内插系数；/n参数正则项E_regulation(f_i)约束优化参数的变化规律，保证纠正结果的对比度和稳定性，如下式，/n /n其中，表示样条曲线的分段中点；表示影像I_i的累积概率直方图于概率值为α处的灰度值，α＝0.05或0.95；η为通道相应系数；/n构造满足色调纠正模型相应映射函数要求的约束项C_rigid(f_i)，使单调递增性以及映射范围不超过对应通道的取值范围，如下式，/n /n其中，τ_b和τ_u共同定义了映射函数曲率取值的上下界；[v_start,v_end]表示对应通道的灰度值取值范围；为色调纠正模型相应映射曲线在处的曲率或一阶导数；/n步骤5，对步骤4所得全局优化的能量函数进行优化求解，得到所有图像的色调纠正模型参数，并对所有图像在YC_bC_r空间应用各自的色调纠正模型进行色调一致性纠正，最后转回RGB空间并输出结果。/n