CN113570519B - 一种hdr图像快速映射显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HDR图像快速映射显示方法，包括以下步骤：S1：获取HDR图像的RGB颜色空间；S2：RGB颜色空间转换到HSV颜色空间；S3：将HSV颜色空间的亮度值V通道分成高频图和低频图。本发明对图像进行分层后能够很好地得到边缘信息，保证了图像的丰富的细节，从而能够显示视觉更好的图片，能够产生近似人眼观察真实场景一样的视觉感受；计算处理速度快，效率高，能达到实时处理效果；能适用于不同显示器，兼容性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像映射显示方法，特别是涉及一种HDR图像快速映射显示方法。
背景技术
医用内窥镜领域，因为人体体腔比较小，所以医用内窥镜的硬件设备做的很小。当在人体内的腔体区域时候，人体腔道复杂，距离灯光近处，会出现过曝或远补光不足的情况，曝光过度或曝光不足会引起图像部分细节丢失和图像失真，这些情况对医生读片有一定的影响。
在真实世界中人眼能辨别很高的亮度范围，但是普通图像传感器获取的图像亮度范围都很低。为了能够更真实地显示现实场景中高动态范围亮度、细节信息丰富的图像，通常是取多张不同曝光度的图像，根据相机响应函数来合成得到高动态范围(High DynamicRange,HDR)图像，但是一般的显示器无法来显示HDR图像。
因此，需要对内镜图像序列进行合成得到HDR图像，然后再HDR图像映射变换后在普通显示器显示，保留图像的细节信息，这样有利于提高医生读片，获取更多的图片信息。
目前HDR图像技术多是对多幅不同曝光度的图像根据相机响应函数合成HDR图,然后使其专门的高动态范围显示器显示出来。高动态范围显示器价格昂贵，目前没有普及使用，所以需要将HDR图通过色调映射算法压缩动态范围到普通显示器来显示,专利文件CN110599418A公开了一种变换域融合的全局色调映射方法，使用Reinhard全局色调映处理效果很好，但是效率低，不能实时处理视频显示。
专利文件CN109448640A公开了一种基于LCD-LED双调制高动态显示器的HDR图像显示方法中，匹配HDR图像亮度最大值与显示器显示亮度的最大值，生成LED亮度矩阵与LCD面板显示图像，将HDR图像亮度分解LED透射率LED亮度的乘积显示HDR图像，本专利的缺点是算法涉及到硬件，要根据显示器的背光的参数，得到HDR亮度与LED取值范围才能显示，对于不同的显示器参数，不能友好兼容匹配。
因此本领域技术人员致力于开发一种视觉效果好，效率高的HDR图像快速映射显示方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种视觉效果好，效率高的HDR图像快速映射显示方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种HDR图像快速映射显示方法，包括以下步骤：
S1：获取HDR图像的RGB颜色空间；
S2：RGB颜色空间转换到HSV颜色空间；
在HSV颜色模型中色调H表示颜色角度度量，取值范围为0°～360°，饱和度S表示接近光谱色的程度，明度V表示颜色明亮的程度，明度值与发光体的光亮度有关，三个通道分别独立进行图像处理，处理后也不会影响其它通道。
S3：将HSV颜色空间的亮度值V通道分成高频图和低频图，
其中对于低频图的求取方法为：
图像原图为I(x,y)，P(x,y)为局部图即是以点(m,n)为中心点，r为半径的局部图，图像的低频图为L(m,n)，
其中，对于图像I(x,y)的高频图H(x,y)的求取方法为：
H(x,y)＝I(x,y)-L(x,y)。
较佳的，还包括步骤S4：对低频图进行对比度压缩，具体包括步骤：
S41：Log对数求解压缩比例,
rate＝ln(const)/(max(L(x,y))-min(L(x,y)))
S42：根据压缩比例调整低频图；
L'(x,y)＝rate×L(x,y)
其中L'(x,y)压缩后的低频图，rate是对比度压缩比例，const为微调效果的常数，const的取值范围为1～1000，min(L(x,y)为L(x,y)最小且大于0的值，max(L(x,y))为L(x,y)的最大值。
通过分层后的图像，低频部分能够反映出图像整体的亮度分布，所以低频部分的亮度动态范围较大，高频部分能够反映图像的细节部分，亮度范围整体平滑。所以要对低频部分进行对比度压缩。
较佳的，还包括步骤S5：对高频图拉伸处理，公式如下：
H'(x,y)为拉伸后的高频图，max(H(x,y))为H(x,y)的最大值。
本发明高频部分使用sin非线性函数来拉伸，sin函数特点是对两端的数据拉伸很大，中间部分拉伸较小，拉伸后的细节信息对比度更加明显。可以使细节平滑部位得到拉伸，使图像细节更清晰。低频滤波部分用使用图像的平均值来代替，可以快速处理，达到实时显示的目的，从而实现简单,效率较高。
较佳的，还包括步骤S6：合并，将所述步骤S4得到的经压缩的低频图和经所述步骤S5拉伸处理的高频图相加，得到图像新的V通道图像I′(x,y)，I'(x,y)＝L'(x,y)+H'(x,y)。
较佳的，还包括步骤：
S7：将步骤S6所得新的V通道图像I′(x,y)和原HSV颜色空间的H,S,通道合并；
S8：将图像转换到RGB空间，完成HDR图像快速映射。
本发明的有益效果是：本发明对图像进行分层后能够很好地得到边缘信息，保证了图像的丰富的细节，从而能够显示视觉更好的图片，能够产生近似人眼观察真实场景一样的视觉感受；计算处理速度快，效率高，能达到实时处理效果；能适用于不同显示器，兼容性好。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种HDR图像快速映射显示方法，包括以下步骤：
S1：获取HDR图像的RGB颜色空间；
S2：RGB颜色空间转换到HSV颜色空间；
S3：将HSV颜色空间的亮度值V通道分成高频图和低频图，
其中对于低频图的求取方法为：
图像原图为I(x,y)，P(x,y)为局部图即是以点(m,n)为中心点，r为半径的局部图，图像的低频图为L(m,n)，
其中，对于图像I(x,y)的高频图H(x,y)的求取方法为：
H(x,y)＝I(x,y)-L(x,y)。
S4：对低频图进行对比度压缩，具体包括步骤：
S41：Log对数求解压缩比例,
rate＝ln(const)/(max(L(x,y))-min(L(x,y)))
S42：根据压缩比例调整低频图；
L'(x,y)＝rate×L(x,y)
其中L'(x,y)压缩后的低频图，rate是对比度压缩比例，const为微调效果的常数，const的取值范围为1～1000，const的取值可根据图像像素的最大值和最小值的差来调整，经验值取512，一般一幅图像的对比度范围越大，取值越大，对比度范围越小，取值越小。min(L(x,y)为L(x,y)最小且大于0的值，max(L(x,y))为L(x,y)的最大值。
S5：对高频图拉伸处理，公式如下：
H'(x,y)为拉伸后的高频图，max(H(x,y))为H(x,y)的最大值。
S6：合并，将所述步骤S4得到的经压缩的低频图和经所述步骤S5拉伸处理的高频图相加，得到图像新的V通道图像I′(x,y)，I'(x,y)＝L'(x,y)+H'(x,y)。
S7：将步骤S6所得新的V通道图像I′(x,y)和原HSV颜色空间的H,S,通道合并；
S8：将图像转换到RGB空间，完成HDR图像快速映射，从而在普通显示器上能显示高视觉效果图。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种HDR图像快速映射显示方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：获取HDR图像的RGB颜色空间；
S2：RGB颜色空间转换到HSV颜色空间；
S3：将HSV颜色空间的亮度值V通道分成高频图和低频图，
其中对于低频图的求取方法为：
图像原图为I(x,y)，P(x,y)为局部图即是以点(m,n)为中心点，r为半径的局部图，图像的低频图为L(m,n)
其中，对于图像I(x,y)的高频图H(x,y)的求取方法为：
H(x,y)＝I(x,y)-L(x,y)；
还包括步骤S4：对低频图进行对比度压缩，具体包括步骤：
S41：Log对数求解压缩比例,
rate＝ln(const)/(max(L(x,y))-min(L(x,y)))
S42：根据压缩比例调整低频图；
L'(x,y)＝rate×L(x,y)
其中L'(x,y)压缩后的低频图，rate是对比度压缩比例，const为微调效果的常数，const的取值范围为1～1000，min(L(x,y))为L(x,y)最小且大于0的值，max(L(x,y))为L(x,y)的最大值。
2.如权利要求1所述的HDR图像快速映射显示方法，其特征是，还包括步骤S5：对高频图拉伸处理，公式如下：
H'(x,y)为拉伸后的高频图，max(H(x,y))为H(x,y)的最大值。
3.如权利要求2所述的HDR图像快速映射显示方法，其特征是，
还包括步骤S6：合并，将所述步骤S4得到的经压缩的低频图和经所述步骤S5拉伸处理的高频图相加，得到图像新的V通道图像I'(x,y)，
I'(x,y)＝L'(x,y)+H'(x,y)。
4.如权利要求3所述的HDR图像快速映射显示方法，其特征是：还包括步骤：
S7：将步骤S6所得新的V通道图像I'(x,y)和原HSV颜色空间的H,S,通道合并；
S8：将图像转换到RGB空间，完成HDR图像快速映射。
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