一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法，包括預處理，離散數(shù)據(jù)的連續(xù)化，連續(xù)區(qū)間分布最優(yōu)量化，結構特征因子計算，結構特征因子量化，綜合映射。經(jīng)本發(fā)明方法處理后，亮度值重新量化成Ri，j，0～255共256個量化等級，可以在普通顯示設備上進行顯示，充分考慮了結構特征，在邊緣比較明顯的地方，進行增大對比度的方法，使得邊緣更加清晰和明顯。普通顯示設備采用本發(fā)明對高動態(tài)圖像的處理之后，可顯示其圖像內(nèi)容；不僅進行亮度空間的優(yōu)化重構，確保亮度分布均勻；并考慮了邊緣特征的保留，在運算便捷的前提下保證邊緣特征。本方法只在離散數(shù)據(jù)的連續(xù)化這一環(huán)節(jié)采用了實數(shù)運算，其他采用整數(shù)運算，確保運算復雜度沒有明顯提升。
【專利說明】一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理中的再現(xiàn)【技術領域】，具體涉及一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)在普遍使用的、每個通道8位的圖像，稱之為低動態(tài)范圍圖像。此類圖像不能記錄場景中真實的亮度，只是記錄視覺編碼過的、有限的階調(diào)關系(通常每個通道只有256個階調(diào))，其最終所記錄場景的效果必須根據(jù)具體的顯示設備而決定。如果一顯示器的最大顯示亮度為100cd/m2，動態(tài)范圍為100: 1，那么只能正確顯示場景中l(wèi)cd/m2到100cd/m2亮度之間的光影效果，無法呈現(xiàn)原場景完整的光影效果。因此，它也稱為設備相關的圖像。高動態(tài)范圍圖像(High Dynamic Range image, HDRi)則為一種場景相關的圖像,其動態(tài)范圍一般超過1000: 1，且各像素記錄的是場景真實亮度?？梢杂涗浰幸曈X可以觀察到的場景(10-6cd/m2~108cd/m2亮度范圍的場景)。鑒于高動態(tài)范圍圖像的這些優(yōu)點，近年來，高清影片、游戲特效、航空航天、衛(wèi)星氣象、醫(yī)療、印刷以及交通金融等行業(yè)都期望高動態(tài)范圍圖像能代替 低動態(tài)范圍顯示設備上正確顯示再現(xiàn)高動態(tài)范圍圖像的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明在色調(diào)映射(Tone Mapping)的基礎上，結合亮度直方圖分布和特征分布將亮度數(shù)據(jù)重新映射到[0，255]等256個亮度級，從而實現(xiàn)普通顯示設備對HDRI的顯示支持。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法，包括以下步驟:
[0005]步驟一，預處理，讀入圖像，獲取圖像尺寸、圖像亮度最大值、最小值的信息；
[0006]步驟二，離散數(shù)據(jù)的連續(xù)化，確定亮度的最大值和最小值，并將其他亮度值重新變成實數(shù)范圍內(nèi)，實施對數(shù)運算，將其映射在[0，1]實數(shù)區(qū)間中；
[0007]步驟三，連續(xù)區(qū)間分布最優(yōu)量化，統(tǒng)計各亮度數(shù)據(jù)在連續(xù)區(qū)間中的分布特性，初步確定亮度直方圖；
[0008]步驟四，結構特征因子計算，使用結構特征模板計算結構特征因子Sm，其中
[0009]Su=PULivdij, I =0,1,2...,M-l, j = 0，1，2...，N-1，
(-1 -1 -η
I
[0010]-1 8 -1
1-1 -1 -1j
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【權利要求】
1.一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，預處理，讀入圖像，獲取圖像尺寸、圖像亮度最大值、最小值的信息； 步驟二，離散數(shù)據(jù)的連續(xù)化，確定亮度的最大值和最小值，并將其他亮度值重新變成實數(shù)范圍內(nèi)，實施對數(shù)運算，將其映射在[0，1]實數(shù)區(qū)間中； 步驟三，連續(xù)區(qū)間分布最優(yōu)量化，統(tǒng)計各亮度數(shù)據(jù)在連續(xù)區(qū)間中的分布特性，初步確定亮度直方圖； 步驟四，結構特征因子計算，使用結構特征模板計算結構特征因子Sm，其中
2.根據(jù)權利要求1所述的一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法，其特征在
于，所述步驟二中的對數(shù)運算如下
3.根據(jù)權利要求1所述的一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法，其特征在于，所述步驟三的確定量化方法是:按照分布特性確定255個量化點Φκ，k = 0，1，2...，
.255，使得分布函數(shù)滿足7；
4.根據(jù)權利要求1所述的一種在普通顯示設備上顯示高動態(tài)圖像的方法，其特征在于，亮度分布均勻原則，尋找最優(yōu)量化點，并對亮度數(shù)據(jù)進行量化，量化后圖像亮度變?yōu)檎麛?shù)O~255。
【文檔編號】H04N5/57GK103915077SQ201310000305
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月4日 優(yōu)先權日:2013年1月4日
【發(fā)明者】李衛(wèi)斌 申請人:李衛(wèi)斌