[发明专利]高动态范围图像压缩方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种高动态范围图像压缩方法及装置。

背景技术

高动态范围图像可以表示真实世界场景中高动态范围的亮度信息，其所能表现的层次更加丰富，场景中的高亮度区和低亮度区的细节信息都能很好的保留下来，可以得到更符合人视觉系统的效果，在视频监控领域具有巨大的应用价值。目前大多数常规显示设备都只支持较低动态范围的显示输出，而高动态范围图像很难在常规显示设备上显示出来，若直接显示会导致图像亮度信息丢失，人眼视觉感受差，图像细节丢失。色阶映射技术传统上属于计算机图形学的范畴，它的作用是把高动态范围压缩到低动态范围，或者说是把自然界真实的亮度范围缩小到显示器上能显示的亮度范围。所谓亮度范围是指一个范围或区域内，最大亮度值与最小亮度值的比值。

在图像处理领域，由于对数关系的变化非常接近于人眼对于亮度变化的模式，因此采用对数方程来对高动态范围图像进行压缩，能够取得较好的效果。该算法的核心思想是根据高动态范围图像中的不同区域，采用不同基数为底的对数曲线完成色阶映射过程。该算法处理速度很快，并且不会产生光晕的失真效果，可以处理较广动态范围的图像。但由于该方法基于经验模型，要想达到较好的效果，需要调整基数插值函数。在图像分布很密集的区域，对数压缩算法容易将很多亮度值映射成同一个整数值，造成映射后的图像细节的丢失，相反，在分布很稀疏的区间，较少的亮度值被映射到同一个整数值，造成了浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高动态范围图像压缩装置，该装置应用于显像设备上，该装置包括：

图像分层单元，用于将原始亮度图像减去基础层，获得该原始亮度图像的细节层，该基础层通过滤波器对原始亮度图像滤波获得；

局部亮度调整单元，用于在获得像素点的基础层亮度后，根据局部亮度映射曲线获得该像素点的局部亮度调整值；

自适应分区单元，用于根据原始亮度图像的亮度均值确认分段阈值，将原始亮度图像分为低光区、中光区以及高光区，并分别构造各光区的映射曲线，根据所述像素点所属光区，选择对应的光区映射曲线，计算该像素点的全局亮度映射值；

亮度映射输出单元，用于结合所述像素点的细节层亮度、局部亮度调整值以及全局亮度映射值计算该像素点的最终亮度值，进而得到整个压缩后的亮度图像。

本发明还提供了一种高动态范围图像压缩方法，该方法应用于显像设备上，该方法包括：

步骤A，将原始亮度图像减去基础层，获得该原始亮度图像的细节层，该基础层通过滤波器对原始亮度图像滤波获得；

步骤B，在获得像素点的基础层亮度后，根据局部亮度映射曲线获得该像素点的局部亮度调整值；

步骤C，根据原始亮度图像的亮度均值确认分段阈值，将原始亮度图像分为低光区、中光区以及高光区，并分别构造各光区的映射曲线，根据所述像素点所属光区，选择对应的光区映射曲线，计算该像素点的全局亮度映射值；

步骤D，结合所述像素点的细节层亮度、局部亮度调整值以及全局亮度映射值计算该像素点的最终亮度值，进而得到整个压缩后的亮度图像。

本发明使得高动态范围图像经过压缩后，其动态范围尽量饱满，图像更加清晰，细节更加完整。

附图说明

图1是本发明一种实施方式中高动态范围图像压缩装置的逻辑结构及其基础硬件环境的示意图。

图2是本发明一种实施方式中高动态范围图像压缩方法的流程图。

图3是本发明一种实施方式中高动态范围图像压缩过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

本发明提供一种高动态范围图像压缩装置，该装置应用于显像设备上，以下以软件实现为例进行说明，但是本发明并不排除诸如硬件或者逻辑器件等其他实现方式。如图1所示，该显像设备包括CPU、内存、非易失性存储器以及其他硬件。该高动态范围图像压缩装置作为一个逻辑层面的虚拟装置，其通过CPU来运行。该装置包括图像分层单元、局部亮度调整单元、自适应分区单元以及亮度映射输出单元。请参考图2，该装置的使用和运行过程包括以下步骤：

步骤101，图像分层单元将原始亮度图像减去基础层，获得该原始亮度图像的细节层，该基础层通过滤波器对原始亮度图像滤波获得；

步骤102，局部亮度调整单元在获得像素点的基础层亮度后，根据局部亮度映射曲线获得该像素点的局部亮度调整值；