CN105427270A - 一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，包括：通过亮度区域调整算子将长曝光图像中的高亮区域提取出来；对步骤S1得到的结果求均值，利用均值进行二值化处理，得到一个由0和1组成的二值化蒙板；对二值化蒙板进行高斯滤波，使其产生羽化效果，得到羽化蒙板；提取短曝光信息及长曝光信息：（1）将步骤S3得到的羽化蒙板与短曝光图像做乘法操作；（2）将步骤S3得到的羽化蒙板图像取反，并与长曝光图像做乘法操作；将步骤S4得到的结果做加法操作；对步骤S5的结果进行数据修正，然后输出。本发明适合FPGA实现，实现简单，占用硬件资源较少，而且该融合方法直接对原有像素融合，实时性很高。

Description

一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法

技术领域

本发明涉及一种宽动态融合算法，特别是涉及一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法。

背景技术

在各种宽动态技术中，基于多帧融合的宽动态技术是较为普遍的一种，而融合算法也多种多样，如金字塔式的融合、分块融合等方法，相比较而言，这些算法实现复杂，占用硬件资源较多，实时性较差，不利于产品实现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在尽量不改变原始图像像素值的前提下，对长短曝光图像直接融合、适合硬件实现的基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，包括以下步骤：

S1：提取高亮区域，通过亮度区域调整算子将长曝光图像中的高亮区域提取出来；

S2：建立二值化蒙板，对步骤S1得到的结果求均值，利用均值进行二值化处理，得到一个由0和1组成的二值化蒙板；

S3：蒙板羽化，对二值化蒙板进行高斯滤波，使其产生羽化效果，得到羽化蒙板L″(x,y)；

S4：提取短曝光信息及长曝光信息：

(1)将步骤S3得到的羽化蒙板与短曝光图像做乘法操作；

(2)将步骤S3得到的羽化蒙板图像取反，并与长曝光图像做乘法操作；

S5：长短曝光信息融合，将步骤S4得到的结果做加法操作；

S6：对步骤S5的结果进行数据修正，然后输出。

所述的提取高亮区域方法为：先将长曝光图像F的每一个像素点F(x,y)进行归一化，然后带入公式L(x,y)＝1/(1+F(x,y)^-10)得到高亮度区域图像L。

所述建立二值化蒙板的方法为：先求取步骤S1中高亮度区域图像L的均值M，均值M的求取方法为将所有像素点相加，并除以图像的总像素数；

遍历高亮度区域图像L，对每一个像素点L(x,y)进行如下操作：当L(x,y)值大于等于M时，L′(x,y)＝1，当L(x,y)值小于M时，L′(x,y)＝0，即：

$L^{\&prime;}(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}1& L(x,y)\&GreaterEqual;M\\ 0& L(x,y)<M\end{array}\right.$

其中，M为高亮度区域图像L的均值，L′为得到的二值化蒙板。

所述提取短曝光信息及长曝光信息的方法是：

(1)将步骤S3得到的羽化蒙板L″(x,y)与短曝光图像B做乘法操作，得到一个短曝光信息图像B′，即：

B′(x,y)＝L″(x,y)·B(x,y)

其中，B′为短曝光信息图像，B为短曝光图像；

(2)将步骤S3得到的羽化蒙板图像取反，并与长曝光图像F做乘法操作，得到一个长曝光信息图像F′，即：

F′(x,y)＝F(x,y)·[1-L″(x,y)]

其中，F′为长曝光信息图像，F为长曝光图像。

所述长短曝光信息融合的方法是：将S4得到的长曝光信息图像F′和短曝光信息图像B′进行相加融合，得到融合后的图像O，为了调节融合效果，乘以一个系数σ做效果调节，即：

O(x,y)＝σ·B′(x,y)+(1-σ)·F′(x,y)

其中，σ取值范围为[0，1]，O为融合后的图像。

所述数据修正的方法是：遍历图像O的每一个像素点O(x,y)，判断O(x,y)的值大小，当O(x,y)大于255时，将数据的值设为255；当O(x,y)的值小于0时，将数据的值设为0，即：

$O(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}255& O(x,y)>255\\ 0& O(x,y)<0\end{array}\right..$

本发明的有益效果是：相比传统金字塔式的融合、分块融合等融合算法而言，本融合算法实现简单，占用硬件资源较少，而且该融合方法直接对图像像素融合，实时性很高。

(1)本融合方法除了蒙板羽化需要采用卷积实现外，其他步骤都是基于像素点的操作，适合FPGA实现，实现简单；

(2)该融合方法是基于像素的融合，将长短曝光信息直接融合，因此融合后的图像最大程度的保持了原图信息，不会产生不可预知的问题。

附图说明

图1为本发明融合方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，包括以下步骤：

S1：提取高亮区域，通过亮度区域调整算子将长曝光图像中的高亮区域提取出来；

所述的提取高亮区域方法为：先将长曝光图像F的每一个像素点F(x,y)进行归一化，然后带入公式L(x,y)＝1/(1+F(x,y)^-10)得到高亮度区域图像L。

S2：建立二值化蒙板，对步骤S1得到的结果求均值，利用均值进行二值化处理，得到一个由0和1组成的二值化蒙板；

所述建立二值化蒙板的方法为：先求取步骤S1中高亮度区域图像L的均值M，均值M的求取方法为将所有像素点相加，并除以图像的总像素数；

遍历高亮度区域图像L，对每一个像素点L(x,y)进行如下操作：当L(x,y)值大于等于M时，L′(x,y)＝1，当L(x,y)值小于M时，L′(x,y)＝0，即：

$L^{\&prime;}(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}1& L(x,y)\&GreaterEqual;M\\ 0& L(x,y)<M\end{array}\right.$

其中，M为高亮度区域图像L的均值，L′为得到的二值化蒙板。

S3：蒙板羽化，对二值化蒙板进行高斯滤波，使其产生羽化效果，得到羽化蒙板L″(x,y)；

所述建立二值化蒙板羽化的方法为：将S2中得到的二值化蒙板采用公知的高斯滤波方法，使其产生羽化效果，并得到一个羽化蒙板L″(x,y)。

S4：提取短曝光信息及长曝光信息：

(1)将步骤S3得到的羽化蒙板L″(x,y)与短曝光图像B做乘法操作，得到一个短曝光信息图像B′，即：

B′(x,y)＝L″(x,y)·B(x,y)

其中，B′为短曝光信息图像，B为短曝光图像；

(2)将步骤S3得到的羽化蒙板图像取反，并与长曝光图像F做乘法操作，得到一个长曝光信息图像F′，即：

F′(x,y)＝F(x,y)·[1-L″(x,y)]

其中，F′为长曝光信息图像，F为长曝光图像。

S5：长短曝光信息融合，将步骤S4得到的结果做加法操作；

所述长短曝光信息融合的方法是：将S4得到的长曝光信息图像F′和短曝光信息图像B′进行相加融合，得到融合后的图像O，为了调节融合效果，乘以一个系数σ做效果调节，即：

O(x,y)＝σ·B′(x,y)+(1-σ)·F′(x,y)

其中，σ取值范围为[0，1]，O为融合后的图像。

S6：对步骤S5的结果进行数据修正，然后输出；

所述数据修正的方法是：遍历图像O的每一个像素点O(x,y)，判断O(x,y)的值大小，当O(x,y)大于255时，将数据的值设为255；当O(x,y)的值小于0时，将数据的值设为0，即：

$O(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}255& O(x,y)>255\\ 0& O(x,y)<0\end{array}\right..$

本发明需要解决的技术问题有：

(1)将长曝光图像和短曝光图像中各自有用信息分割出来；

(2)如何建立羽化蒙板(采用高斯)；

(3)如何利用羽化蒙板将两幅图像对应区域分割出来；

(4)如何将两部分有用信息合成一张无拼接痕迹的图像。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，并能够在本文所述构想范围内，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 (6)

1.一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：提取高亮区域，通过亮度区域调整算子将长曝光图像中的高亮区域提取出来；

S2：建立二值化蒙板，对步骤S1得到的结果求均值，利用均值进行二值化处理，得到一个由0和1组成的二值化蒙板；

S3：蒙板羽化，对二值化蒙板进行高斯滤波，使其产生羽化效果，得到羽化蒙板；

S4：提取短曝光信息及长曝光信息：

(1)将步骤S3得到的羽化蒙板与短曝光图像做乘法操作；

(2)将步骤S3得到的羽化蒙板图像取反，并与长曝光图像做乘法操作；

S5：长短曝光信息融合，将步骤S4得到的结果做加法操作；

S6：对步骤S5的结果进行数据修正，然后输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，其特征在于：所述的提取高亮区域方法为：先将长曝光图像F的每一个像素点F(x,y)进行归一化，然后带入公式L(x,y)＝1/(1+F(x,y)^-10)得到高亮度区域图像L。

3.根据权利要求1所述的一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，其特征在于：所述建立二值化蒙板的方法为：先求取步骤S1中高亮度区域图像L的均值M，均值M的求取方法为将所有像素点相加，并除以图像的总像素数；

遍历高亮度区域图像L，对每一个像素点L(x,y)进行如下操作：当L(x,y)值大于等于M时，L′(x,y)＝1，当L(x,y)值小于M时，L′(x,y)＝0，即：

$L^{\&prime;}(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}1& L(x,y)\&GreaterEqual;M\\ 0& L(x,y)<M\end{array}\right.$

其中，M为高亮度区域图像L的均值，L′为得到的二值化蒙板。

4.根据权利要求1所述的一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，其特征在于：所述提取短曝光信息及长曝光信息的方法是：

(1)将步骤S3得到的羽化蒙板L″(x,y)与短曝光图像B做乘法操作，得到一个短曝光信息图像B′，即：

B′(x,y)＝L″(x,y)·B(x,y)

其中，B′为短曝光信息图像，B为短曝光图像；

(2)将步骤S3得到的羽化蒙板图像取反，并与长曝光图像F做乘法操作，得到一个长曝光信息图像F′，即：

F′(x,y)＝F(x,y)·[1-L″(x,y)]

其中，F′为长曝光信息图像，F为长曝光图像。

5.根据权利要求1所述的一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，其特征在于：所述长短曝光信息融合的方法是：将S4得到的长曝光信息图像F′和短曝光信息图像B′进行相加融合，得到融合后的图像O，为了调节融合效果，乘以一个系数σ做效果调节，即：

O(x,y)＝σ·B′(x,y)+(1-σ)·F′(x,y)

其中，σ取值范围为[0，1]，O为融合后的图像。

6.根据权利要求1所述的一种基于高斯滤波的长短曝光宽动态羽化融合方法，其特征在于：所述数据修正的方法是：遍历图像O的每一个像素点O(x,y)，判断O(x,y)的值大小，当O(x,y)大于255时，将数据的值设为255；当O(x,y)的值小于0时，将数据的值设为0，即： $O(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}255& O(x,y)>255\\ 0& O(x,y)<0\end{array}\right..$