CN103795991A - 一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其对图像分别进行色阶调整、曲线调整、锐化处理，通过色阶调整增强图像的对比度和提高图像的空间层次感，通过曲线调整增大图像最亮点与最暗点之间的跨度，并通过锐化处理提高图像的清晰度和细节，从而获得高动态范围图像效果图；其仅通过调整单张图片的色阶、亮度、清晰度来提高图片的空间层次感、亮暗跨度和细节，从而仿真出HDR效果，方法简单且效果良好。

Description

一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法
技术领域
本发明涉及一种高动态范围图像生成方法，特别是一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法。
背景技术
高动态范围图像(High-Dynamic Range，简称HDR)，相比普通的图像，可以提供更多的动态范围和图像细节，特别是在明暗相差较大的室内环境中拍照时，开启相机HDR功能的拍照效果明显更加柔和清晰，目前很多相机均带有该功能，但传统的HDR图像生成方法是根据不同的曝光时间的LDR(Low-Dynamic Range)图像，利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像，能够更好的反映人真实环境中的视觉效果。这种HDR图像生成方法比较复杂而且对于单张图片是没办法生成HDR效果图的。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种方法更简单的基于单张图片的高动态范围图像生成方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.获取待处理图像；
20.对图像进行色阶调整，增强图像的对比度；
30.对图像进行曲线调整，增大图像最亮点与最暗点之间的跨度；
40.对图像进行锐化处理；
50.输出高动态范围图像效果图。
优选的，所述步骤20中进行色阶调整进一步包括：
21.定义最小输入色阶值m_inputMin和最大输入色阶值m_inputMax；
22.定义最小输出色阶值m_outMin和最大输出色阶值m_outMax；
23.将小于最小输入色阶值m_inputMin的色阶均置为最小输出色阶值m_outMin；
24.将介于最大输入色阶值m_inputMax和最小输入色阶值m_inputMin之间的色阶根据线性拉伸方法拉伸为输出色阶；
25.将大于最大输入色阶值m_inputMax的色阶均置为m_outMax最大输出色阶值m_outMax。
优选的，所述步骤24中的线性拉伸方法为：
Byte res＝m_outMax+(Byte)floor((double)(value-m_inputMin)/(double)(m_inputMax-m_inputMin)*(double)(m_outMax-m_outMin)+0.5)；
其中，res为拉伸结果的输出色阶值；value为介于最大输入色阶值m_inputMax和最小输入色阶值m_inputMin之间的色阶值；floor为四舍五入函数；m_inputMax为最大输入色阶值；m_inputMin为最小输入色阶值；m_outMin为最小输出色阶值；m_outMax为最大输出色阶值。
优选的，所述的步骤30中对图像进行曲线调整，包括提高图像的亮部的亮度，并降低图像的暗部的亮度，使得图像最亮点与最暗点之间的跨度更大。
优选的，所述的曲线为贝塞尔曲线。
所述图像包括蓝色通道、绿色通道和红色通道，优选的，所述蓝色通道的最小输入色阶值小于最大输入色阶值，其中最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255。
优选的，所述绿色通道的最小输入色阶值小于最大输入色阶值，其中最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255。
优选的，所述红色通道的最小输入色阶值小于最大输入色阶值，其中最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255。
优选的，上述所有通道的最小输出色阶值小于最大输出色阶值，其中最小输出色阶值m_outMin均取0，最大输出色阶值m_outMax均取255。
优选的，所述的步骤40中对图像进行锐化处理，主要是采用usmsharp锐化方法。
本发明的有益效果是：
本发明的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其对图像分别进行色阶调整、曲线调整、锐化处理，通过色阶调整增强图像的对比度和提高图像的空间层次感，通过曲线调整增大图像最亮点与最暗点之间的跨度，并通过锐化处理提高图像的清晰度和细节，从而获得高动态范围图像效果图；其仅通过调整单张图片的色阶、亮度、清晰度来提高图片的空间层次感、亮暗跨度和细节，从而仿真出HDR效果，方法简单且效果良好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法的流程简图；
图2为说明本发明效果的待处理图像；
图3为说明本发明效果的高动态范围图像的效果图像。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其包括以下步骤：
10.获取待处理图像；
20.对图像进行色阶调整，增强图像的对比度；
30.对图像进行曲线调整，增大图像最亮点与最暗点之间的跨度；
40.对图像进行锐化处理；
50.输出高动态范围图像效果图。
本实施例中，所述步骤20中进行色阶调整进一步包括：
21.定义最小输入色阶值m_inputMin和最大输入色阶值m_inputMax；
22.定义最小输出色阶值m_outMin和最大输出色阶值m_outMax；
23.将小于最小输入色阶值m_inputMin的色阶均置为最小输出色阶值m_outMin；
24.将介于最大输入色阶值m_inputMax和最小输入色阶值m_inputMin之间的色阶根据线性拉伸方法拉伸为输出色阶；
25.将大于最大输入色阶值m_inputMax的色阶均置为m_outMax最大输出色阶值m_outMax。
上述步骤24中的线性拉伸方法为：
Byte res＝m_outMax+(Byte)floor((double)(value-m_inputMin)/(double)(m_inputMax-m_inputMin)*(double)(m_outMax-m_outMin)+0.5)；
其中，res为拉伸结果的输出色阶值；value为介于最大输入色阶值m_inputMax和最小输入色阶值m_inputMin之间的色阶值；floor为四舍五入函数；m_inputMax为最大输入色阶值；m_inputMin为最小输入色阶值；m_outMin为最小输出色阶值；m_outMax为最大输出色阶值。
所述图像包括蓝色通道、绿色通道和红色通道，各个通道的最小输入色阶值小于最大输入色阶值，最小输出色阶值小于最大输出色阶值；作为优选的实施例，所述蓝色通道的最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255；所述绿色通道的最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255；所述红色通道的最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255；所有通道的最小输出色阶值m_outMin均取0，最大输出色阶值m_outMax均取255。
所述的步骤30中对图像进行曲线调整，本实施例中的曲线采用贝塞尔曲线，该曲线调整包括提高图像的亮部的亮度，并降低图像的暗部的亮度，使得图像最亮点与最暗点之间的跨度更大。
所述的步骤40中对图像进行锐化处理，本实施例主要是采用usmsharp锐化方法，该方法简称USM，是用来锐化图像中的边缘的，可以快速调整图像边缘细节的对比度，并在边缘的两侧生成一条亮线一条暗线，使画面整体更加清晰。该锐化方法的主要调节参数包括数量和半径：数量，控制锐化效果的强度；半径，指定锐化的半径，该设置决定了边缘像素周围影响锐化的像素数。图像的分辨率越高，半径设置应越大。
本发明通过对待处理图像(如图2)分别进行色阶调整、曲线调整、锐化处理，从而获得高动态范围图像效果图(如图3)，其仅通过调整单张图片的色阶、亮度、清晰度来提高图片的空间层次感、亮暗跨度和细节，从而仿真出HDR效果，方法简单且效果良好。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于，包括以下步骤： 
10.获取待处理图像； 
20.对图像进行色阶调整，增强图像的对比度； 
30.对图像进行曲线调整，增大图像最亮点与最暗点之间的跨度； 
40.对图像进行锐化处理； 
50.输出高动态范围图像效果图。 
2.根据权利要求1所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述步骤20中进行色阶调整进一步包括： 
21.定义最小输入色阶值m_inputMin和最大输入色阶值m_inputMax； 
22.定义最小输出色阶值m_outMin和最大输出色阶值m_outMax； 
23.将小于最小输入色阶值m_inputMin的色阶均置为最小输出色阶值m_outMin； 
24.将介于最大输入色阶值m_inputMax和最小输入色阶值m_inputMin之间的色阶根据线性拉伸方法拉伸为输出色阶； 
25.将大于最大输入色阶值m_inputMax的色阶均置为m_outMax最大输出色阶值m_outMax。 
3.根据权利要求2所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述步骤24中的线性拉伸方法为： 
Byte res＝m_outMax+(Byte)floor((double)(value-m_inputMin)/(double)(m_inputMax-m_inputMin)*(double)(m_outMax-m_outMin)+0.5)； 
其中，res为拉伸结果的输出色阶值；value为介于最大输入色阶值 m_inputMax和最小输入色阶值m_inputMin之间的色阶值；f1oor为四舍五入函数；m_inputMax为最大输入色阶值；m_inputMin为最小输入色阶值；m_outMin为最小输出色阶值；m_outMax为最大输出色阶值。 
4.根据权利要求1所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述的步骤30中对图像进行曲线调整，包括提高图像的亮部的亮度，并降低图像的暗部的亮度，使得图像最亮点与最暗点之间的跨度更大。 
5.根据权利要求4所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述的曲线为贝塞尔曲线。 
6.根据权利要求2所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述图像包括蓝色通道、绿色通道和红色通道，所述蓝色通道的最小输入色阶值小于最大输入色阶值，其中最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255。 
7.根据权利要求2所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述图像包括蓝色通道、绿色通道和红色通道，所述绿色通道的最小输入色阶值小于最大输入色阶值，其中最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128到255。 
8.根据权利要求2所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述图像包括蓝色通道、绿色通道和红色通道，所述红色通道的最小输入色阶值小于最大输入色阶值，其中最小输入色阶值m_inputMin的范围为0到128，最大输入色阶值m_inputMax的范围为128 到255。 
9.根据权利要求2所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述图像包括蓝色通道、绿色通道和红色通道，该所有通道的最小输出色阶值小于最大输出色阶值，其中最小输出色阶值m_outMin均取0，最大输出色阶值m_outMax均取255。 
10.根据权利要求1所述的一种基于单张图片的高动态范围图像生成方法，其特征在于：所述的步骤40中对图像进行锐化处理，主要是采用usmsharp锐化方法。 
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