基于多曝光图像的高动态范围图像生成

摘要

由于现实场景中的存在着非常大的动态范围，且具有很丰富的色彩以及光照信息。虽然人眼能在一定程度上观察到真实场景的动态范围。然而，常用的电子显示设备由于电荷耦合器和模数转换器的制约，其所显示的动态范围相当有限，只能记录真实场景中的局部范围内的对比度、亮度和颜色信息，很难达到人眼所记录的程度。当场景的动态范围超过了相机的采集范围时，摄影师通常会改变相机的曝光度来控制所捕捉的亮度信息。然而，由于相机硬件结构的限制，其调整只能在一定亮度范围内进行。最终得到的图像总会出现曝光过度或者曝光不足的区域，这样会造成场景中的细节信息丢失。针对这一问题，本文通过对同一静态场景拍摄多幅不同曝光度的图像。并从不同的融合角度生成高动态范围图像，其具体的研究内容如下：
　　(1)通过对原始场景进行拍摄所得到的不同曝光图像进行分块，结合三个不同的信息测度因子来选取同一序列块中的最优块，并利用特定的融合函数将最优块图进行融合，以消除最优块图边界不连续的现象，从而获得便于人眼识别的明暗对比层次丰富的合成图像。
　　(2)通过对不同曝光图像进行金字塔分解，同时结合三个不同测度因子生成不同序列的权重信息图，并对相应的权重信息图依次进行金字塔分解。将分解后的各层图像与权重信息图进行融合生成高动态范围图像。
　　(3)通过对不同曝光图像进行离散小波变换以及离散小波框架分解，将得到的不同子带成分分别进行融合，对低频子带采用三个测度因子的权重信息图进行融合，对高频子带采用局部能量信息进行加权融合，最后通过离散小波变换或离散小波框架的逆变换生成高动态范围图像。
　　(4)提出一种基于彩色图像的对称相似函数的多曝光图像评价系统，在一定程度上对以上不同方法所合成的高动态范围图像进行量化评估。
　　本文所提出的方法简单可行，使最终生成的图像细节得到了有效的增强。原始图像中的高亮处和阴暗处的细节信息一致显示在合成的图像中。合成的高动态范围图像不仅有助于改善传统的显示设备的不足，同时对后续的图像处理以及计算机视觉系统研究具有积极的意义。

目录

基于多曝光图像的高动态范围图像生成

HIGH DYNAMIC RANGE IMAGE GENERATED BASED ON MULTI-EXPOSURE IMAGES

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 课题来源及主要研究内容

1.3.1 课题来源

1.3.2 主要研究内容

第2章 基于最优块融合的高动态范围图像生成

2.1 引言

2.2 基于多信息测度因子的最优块选取

2.2.1 多信息测度因子

2.2.2 最优块的选取

2.3 基于多曝光图像加权平均融合算法

2.4 实验结果与分析

2.5 本章小结

第3章 基于金字塔融合的高动态范围图像生成

3.1 引言

3.2 基于拉普拉斯金字塔融合的算法研究

3.2.1 拉普拉斯金字塔融合理论

3.2.2 拉普拉斯金字塔融合策略

3.3 基于梯度金字塔融合算法的研究

3.3.1 建立图像的梯度金字塔形分解

3.3.2 原始图像的重构

3.4 实验结果与分析

3.5 本章小结

第4章 基于离散小波的高动态范围图像生成

4.1 引言

4.2 基于离散小波变换的图像融合算法研究

4.2.1 连续小波变换

4.2.2 图像的离散小波变换及Mallat算法

4.2.3 图像的离散小波变换融合策略

4.3 基于离散小波框架的图像融合算法研究

4.3.1 平移可变性分析

4.3.2 离散小波框架

4.3.3 基于离散小波框架的图像融合

4.4 实验结果与分析

4.5 本章小结

第5章 高动态范围图像的分析与评价

5.1 引言

5.2 图像融合方法质量评价的实验设置

5.3 图像融合的主观评价

5.4 图像融合的客观评价

5.4.1 传统的图像融合质量评价方

5.4.2 基于改进的相似函数图像融合质量评价

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢