CN112702537A - 基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，包括：两个颜色不同的反射球；放置在两个反射球球心连线的中垂线上的相机；反射球一、反射球二及相机固定在固定架上；在光照一定的环境下标定两个反射球的反照率，随后固定有反射球及相机的固定架在目标环境中移动，移动过程中，相机拍摄反射球一及反射球二表面内容清晰可见的采集视频。本发明无需多重曝光，单张照片即可获取高动态范围图像；设备要求低，普通相机的拍摄结果也能够获取动态的环境光信息；鲁棒性高，采集系统有一定抖动的情况下也能得到稳定的结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高动态范围环境光的采集方法，用于动态地采集环境的高动态范围光照信息，属于计算机视觉、影视特效等领域。
背景技术
环境光采集通常是指获取拍摄目标所处环境的光照信息。高动态范围是指存储图像时使用更多位数来表达真实光照的信息存储方式。
目前的环境光采集，多是使用放置反射球采集环境信息，并将反射球表面内容依据经纬度展开的方法。高动态范围信息的采集则需要对同一拍摄场景进行多重曝光，并对相机传感器的感光曲线进行拟合。由于多重曝光需要保持拍摄内容静止，传统的环境光采集技术与高动态范围信息采集技术的简单结合并不能够动态地提供高动态范围的环境光信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：传统的环境光采集方式不能动态地提供高动态范围环境光信息。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，包括：
两个颜色不同的反射球，分别定义为反射球一与反射球二；
放置在两个反射球球心连线的中垂线上的相机，相机镜头中央与反射球一球心的连线以及相机镜头中央与反射球二球心的连线与中垂线之间呈一夹角α，使得反射球一及反射球二的表面内容在相机中清晰可见；
反射球一、反射球二及相机固定在固定架上；
在光照一定的环境下标定两个反射球的反照率，随后固定有反射球及相机的固定架在目标环境中移动，移动过程中，相机拍摄反射球一及反射球二表面内容清晰可见的采集视频；
对于采集视频中每一帧图像进行以下处理：
对当前一帧图像中的反射球一及反射球二进行识别，对识别到的反射球一及反射球二依据经纬度展开得到分别与反射球一及反射球二相对应的两张环境光图片，将获得的两张环境光图片视作不同曝光时长下的两张照片，再将上述两张照片合成一张高动态范围图片，视作当前一帧图像所对应的当前时刻下的环境光信息；
对采集视频中每一帧图像进行上述处理后得到每一帧图像所对应的环境光信息，所有环境光信息构成环境光序列，对环境光序列使用滑窗平均，得到动态的高动态范围环境光序列，实现高动态范围环境光的动态采集。
优选地，两个所述反射球的球心之间的距离为d，d＝20cm。
优选地，所述固定架为T型铁架台，所述反射球一及所述反射球二分别固定在T型铁架台的水平段的左右两端，所述相机固定T型铁架台的竖直段的端部。
优选地，使用Hough变换对所述当前一帧图像中的所述反射球一及所述反射球二进行识别。
优选地，所述夹角α为45度。
优选地，所述相机光心正对两个所述反射球球心连线的中点。
本发明所采用的技术方案实现了动态采集高动态范围环境光的后期特效需求。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)无需多重曝光，单张照片即可获取高动态范围图像；2)设备要求低，普通相机的拍摄结果也能够获取动态的环境光信息；3)鲁棒性高，采集系统有一定抖动的情况下也能得到稳定的结果。
附图说明
图1为本发明的采集装置示意图；
图2为本发明的处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明提供的一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统采用如图1所示的采集装置，包括两个颜色不同的反射球，分别定义为反射球一1与反射球二2，采集装置还包括相机3。本实施例中，反射球一1为无色镜面反射球，反射球二2为黑色镜面反射球。反射球一1、反射球二2以及相机3均固定在T型铁架台4上。其中，反射球一1及反射球二2分别固定在T型铁架台4的水平段的左右两端，相机3固定T型铁架台4的竖直段的端部，从而使得相机3位于两个反射球球心连线的中垂线上，相机3光心正对两个反射球球心连线的中点。两个反射球的球心之间的距离为d，d＝20cm。相机镜头中央与反射球一1球心的连线以及相机镜头中央与反射球二2球心的连线与中垂线之间呈一夹角α，本实施例中，该夹角α为45度，使得反射球一1及反射球二2的表面内容在相机3中清晰可见。
结合图2，基于上述采集装置，本发明提供的一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统处理流程如下：
步骤1、在光照一定的环境下标定反射球一1及反射球二2的反照率；
步骤2、如图1所示的采集装置在目标环境中移动，移动过程中，相机3拍摄反射球一1及反射球二2表面内容清晰可见的采集视频；
步骤3、对于采集视频中每一帧图像进行以下处理：
使用Hough变换对当前一帧图像中的反射球一1及反射球二2进行识别，对识别到的反射球一1及反射球二2依据经纬度展开得到分别与反射球一1及反射球二2相对应的两张环境光图片，将获得的两张环境光图片视作不同曝光时长下的两张照片，再将上述两张照片合成一张高动态范围图片，视作当前一帧图像所对应的当前时刻下的环境光信息；
步骤4、对采集视频中每一帧图像进行步骤3处理后得到每一帧图像所对应的环境光信息，所有环境光信息构成环境光序列；
步骤5、考虑采集装置的抖动，对环境光序列使用滑窗平均，进行长度为10的滑窗平均，得到动态的高动态范围环境光序列，实现高动态范围环境光的动态采集。
Claims (6)
1.一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，包括：
两个颜色不同的反射球，分别定义为反射球一与反射球二；
放置在两个反射球球心连线的中垂线上的相机，相机镜头中央与反射球一球心的连线以及相机镜头中央与反射球二球心的连线与中垂线之间呈一夹角α，使得反射球一及反射球二的表面内容在相机中清晰可见；
反射球一、反射球二及相机固定在固定架上；
在光照一定的环境下标定两个反射球的反照率，随后固定有反射球及相机的固定架在目标环境中移动，移动过程中，相机拍摄反射球一及反射球二表面内容清晰可见的采集视频；
对于采集视频中每一帧图像进行以下处理：
对当前一帧图像中的反射球一及反射球二进行识别，对识别到的反射球一及反射球二依据经纬度展开得到分别与反射球一及反射球二相对应的两张环境光图片，将获得的两张环境光图片视作不同曝光时长下的两张照片，再将上述两张照片合成一张高动态范围图片，视作当前一帧图像所对应的当前时刻下的环境光信息；
对采集视频中每一帧图像进行上述处理后得到每一帧图像所对应的环境光信息，所有环境光信息构成环境光序列，对环境光序列使用滑窗平均，得到动态的高动态范围环境光序列，实现高动态范围环境光的动态采集。
2.如权利要求1所述的一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，两个所述反射球的球心之间的距离为d，d＝20cm。
3.如权利要求1所述的一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，所述固定架为T型铁架台，所述反射球一及所述反射球二分别固定在T型铁架台的水平段的左右两端，所述相机固定T型铁架台的竖直段的端部。
4.如权利要求1所述的一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，使用Hough变换对所述当前一帧图像中的所述反射球一及所述反射球二进行识别。
5.如权利要求1所述的一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，所述夹角α为45度。
6.如权利要求1所述的一种基于反照率差的高动态范围环境光动态采集系统，其特征在于，所述相机光心正对两个所述反射球球心连线的中点。
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