發(fā)布時(shí)間：2021-02-25 13:31

　　實(shí)際應(yīng)用中,受限于專業(yè)設(shè)備的昂貴費(fèi)用,高質(zhì)量的高動(dòng)態(tài)范圍圖像（High Dynamic Range Image,HDRI）往往很難直接獲得。因此,人們主要使用軟件的方法將低動(dòng)態(tài)范圍圖像（Low Dynamic Range Image,LDRI）轉(zhuǎn)化為HDR圖像。使用LDR圖像生成HDR圖像的方法主要有兩種:基于多幀LDR圖像的生成方法與基于單幀LDR圖像的生成方法。基于多幀的方法由于場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)物體或圖像不對(duì)齊等原因,容易產(chǎn)生鬼影、鋸齒等偽影。而基于單幀的方法可以避開(kāi)這些問(wèn)題,故逐漸受到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注。本文研究的內(nèi)容主要為基于深度學(xué)習(xí)的單幀LDR圖像生成HDR圖像的方法,在HDR圖像重建的過(guò)程中,需要特別關(guān)注的問(wèn)題主要有兩個(gè):過(guò)曝光區(qū)域的高光抑制與欠曝光區(qū)域的噪聲消除。本文認(rèn)為這兩個(gè)任務(wù)屬于HDR圖像重建過(guò)程中的兩個(gè)可分離子任務(wù),且解決方法從根本上存在區(qū)別,不適合使用同一套方法解決。因此在數(shù)據(jù)上,本文對(duì)現(xiàn)有研究的數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)上的HDR圖像進(jìn)行大量采集,并精心設(shè)計(jì)了HDRI-LDRI數(shù)據(jù)集制作方式,對(duì)圖像中的不同曝光水平區(qū)域根據(jù)像素值分布的規(guī)律做專門(mén)的退化操作,用于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)圖像過(guò)... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

普通LDR圖像與HDR圖像對(duì)比示意

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-1數(shù)碼相機(jī)成像流程框圖下，雖然相機(jī)本身會(huì)通過(guò)一個(gè)主動(dòng)設(shè)計(jì)的暗噪聲在一定程度上抵消電流噪聲帶來(lái)的干擾，但這仍然無(wú)法完全避免最后成像噪聲的存在。當(dāng)我們將LDR圖像的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行拓展后，嘗試去顯示暗處的細(xì)節(jié)，這樣噪聲就會(huì)由于局部對(duì)比度的拉伸表現(xiàn)得相當(dāng)明顯，而這也是本文工作需要去解決的問(wèn)題。在A/D轉(zhuǎn)換的工程中，除了去除電流底噪帶來(lái)的影響，相機(jī)還會(huì)對(duì)存在的壞點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)并剔除，之后再經(jīng)過(guò)一些矯正操作，例如常見(jiàn)的漸暈現(xiàn)象（Vignetting），它是由于光傳播過(guò)程中不同光路使得光的能量損失不均勻所導(dǎo)致的，一般來(lái)說(shuō)，光線到達(dá)傳感器陣列中央的距離是比到達(dá)四周的要短的，這樣表現(xiàn)出來(lái)就是圖像的中心是較亮的，越往四周像素均值越低，圖像越暗，具體表現(xiàn)可見(jiàn)圖2-2。最后數(shù)字信號(hào)通過(guò)一個(gè)信號(hào)放大處理，就得到了我們常見(jiàn)的RAW圖，這個(gè)時(shí)候的RAW圖像素值與環(huán)境光線的強(qiáng)弱呈線性關(guān)系，它與HDR圖像是相當(dāng)接近的，除了它沒(méi)有一個(gè)足夠高的動(dòng)態(tài)范圍。在拿到RAW圖后，還需要經(jīng)過(guò)相機(jī)自帶的ISP（ImageSignalProcessor）的一系列操作，主要的操作包括：（1）白平衡：最基本的矯正方法主要有兩種：基于灰度世界假設(shè)與基于白度世界假設(shè)，該操作是為了讓人眼感知的白色在圖像中也能準(zhǔn)確呈現(xiàn)為白色。（2）解馬賽克：一般的感光元件陣記錄得到的信息是單通道的，RGB三個(gè)通道的信息呈Bayer模式排列，這就需要通過(guò)插值的方式解出對(duì)應(yīng)的RGB通道的具體數(shù)值。（3）噪聲抑制：將RGB三個(gè)通道補(bǔ)齊后，需要將相機(jī)成像過(guò)程中引入的各種噪聲做進(jìn)一步的抑制處理。（4）顏色空間轉(zhuǎn)換：將圖像信息從sensorRGB顏色空間轉(zhuǎn)換至與設(shè)備無(wú)關(guān)的sRGB體系，之后可以再?gòu)膕RGB體系轉(zhuǎn)化為各種與顯示相關(guān)的RGB體系。（5）色調(diào)映射：在得到

第二章基于單幀圖像的HDR成像技術(shù)11圖2-2漸暈現(xiàn)象。(a)均勻光線下的白墻；(b)原始圖像；(c)校正后圖像。調(diào)整空間，我們會(huì)在接下來(lái)的章節(jié)進(jìn)行更詳細(xì)的介紹。（6）圖像壓縮量化：將圖像文件壓縮為JPEG格式輸出，得到最終的LDR圖像。2.2HDR圖像概述本節(jié)主要對(duì)HDR圖像相關(guān)概念進(jìn)行具體的介紹，其中包括動(dòng)態(tài)范圍在不同場(chǎng)景中的表現(xiàn)、HDR圖像轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)DR圖像的方法并引出對(duì)HDR圖像生成方法的討論。2.2.1動(dòng)態(tài)范圍分辨率能夠用于權(quán)衡連續(xù)信號(hào)被離散化之后的信息準(zhǔn)確程度，對(duì)于數(shù)字圖像來(lái)說(shuō)，主要存在兩種分辨率，一種是空間上的分辨率，即單位空間內(nèi)的像素密度，另一種則是亮度上的分辨率，即記錄像素信息的比特位數(shù)，其又反應(yīng)了圖像所能表示的最大動(dòng)態(tài)范圍。人眼視覺(jué)系統(tǒng)擁有極其優(yōu)秀的亮度適應(yīng)機(jī)制，這使得我們能夠在相同光照?qǐng)鼍跋赂惺艿椒浅V的亮度范圍，能夠覆蓋的亮度值包括從610到8210cd/m的共1410個(gè)數(shù)量級(jí)。人眼視覺(jué)系統(tǒng)如此強(qiáng)大的亮度分辨率是眾多影像記錄設(shè)備所望塵莫及的，在光照條件不均勻的場(chǎng)景下，一般的相機(jī)無(wú)法像人眼一樣同時(shí)感受到不同光照區(qū)域的信息，這些硬件設(shè)備往往只能準(zhǔn)確記錄下某個(gè)小范圍亮度下的環(huán)境信息，再加上顯示設(shè)備本身就存在的動(dòng)態(tài)范圍限制，這就使得最終設(shè)備顯示的圖像與人類在真實(shí)世界中所觀察到的景象有所出入，使得整個(gè)視覺(jué)觀感上是有著明顯的區(qū)別的。為次，相關(guān)研究人員提出了HDR這一概念，HDR圖像需要最大程度的解決實(shí)際場(chǎng)景信息與被記錄場(chǎng)景信息的不對(duì)稱問(wèn)題。相對(duì)于普通的LDR圖像，它能夠展示出極高亮度場(chǎng)景的紋理與顏色細(xì)節(jié)的同時(shí)，也能兼顧到陰影區(qū)域的輪廓與色彩的清晰可辨，讓人們?cè)谟^賞HDR圖像的時(shí)候，就基本能夠獲得最接近于真實(shí)場(chǎng)景的光照信息。其中，圖像的動(dòng)態(tài)范圍可以被表示為式(2-2)，相應(yīng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高動(dòng)態(tài)范圍圖像及反色調(diào)映射算子[J]. 霍永青,彭啟琮.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2012(04)



本文編號(hào)：3051046