高动态范围图像采集及其双屏显示系统研究

为了更真实再现大范围亮度,获得更接近于真实的画面效果,设计并实现了高动态范围图像采集及其双屏显示系统.首先,研制了基于液晶光阀的光强连续选通成像系统,以实现高动态范围图像采集;其次,通过扩展动态范围图像处理算法将其合成高动态图像;最后,以液晶屏和LED组合作为显示源,双屏叠加,从而显示高动态范围图像.实验证明,所设计的系统图像对比度达到10 000∶1以上,功率减少了60.2％,LED亮度均匀性在95％以上.     

高动态范围图像色调映射算法研究

高动态范围(High Dynamic Range,HDR)图像依托自身场景性能的优越性,近年来备受瞩目.然而,HDR图像显示设备由于成本和技术问题而难以普及,HDR图像必须经过色调映射(Tone-Mapping,TM)才能由传统显示器生成自适应低动态范围(Low Dynamic Range,LDR)的数据.近年来,TM...     

基于交叉分解的高动态范围图像色调映射算法

为了提升高动态范围图像的显示效果,提出一种基于交叉分解的高动态范围图像色调映射算法.在分析图像边缘滤波的基础上,给出一种基于交叉分解的图像分解与重构算法,并对重构系数进行分析,再将其应用到色调映射中.首先在色度亮度空间中对色度、亮度信息进行分离.然后对亮度信息分别使用高斯滤波器和双边滤波器进行滤波以构造出一种交叉分解方...     

合成高动态图像有关技术综述分析

为了解决真实场景的动态范围与普通数字图像的动态范围不匹配的问题,众多研究工作者将高动态图像获取技术作为一个研究热点。文中简要介绍了高动态图像的成因以及研究意义,接着详细分析和总结了基于硬件和软件的高动态图像获取算法,指出各种算法的优缺点,最后对于高动态图像获取问题,提出了一些展望。     

图像传感器MT9M034输出图像数据的校正

针对高动态范围图像传感器MT9M034输出图像时进行实时数据压缩引入的误差,分析研究了该误差对基于CLAHE色调映射算法的影响,并给出了误差校正方法和FPGA实现电路。实验结果显示,误差校正方法减小了该误差影响,且改善了CLAHE色调映射处理的效果。     

自适应平台直方图高动态范围红外图像显示方法

针对不同场景高动态范围红外图像的自适应显示方法问题,提出了一种基于图像分割的自适应平台直方图显示方法,首先进行图像分割,再根据分割结果讨论平台阈值的选取,并分析了平台阈值的选取依据。试验结果表明本文方法对不同场景均获得了良好显示效果,具备实用性。     

基于DMD的高动态图像超高帧频显示方法

数字微镜器件(DMD)在用于高帧频探测系统的功能和性能测试时,必须保证DMD能够超高帧频显示图像,而传统的脉冲宽度调制(PWM)方法的显示帧频受限于DMD加载数据所需的最短耗时,无法满足实际需求.为了解决这一问题,驱动DMD超高帧频显示高动态范围的图像,在结合DMD硬件特性和传统PWM理论的基础上,利用图像叠加背景光显示技术,提出了一种改进的脉冲宽度调制DMD实现灰度图像显示的方法.适用于8位灰度以上的高动态范围图像的DMD超高帧频显示,实验表明,该方法将8位灰度图像的DMD显示帧频提高到1 kHz.     

一种基于CIE CAM16色貌模型的高动态范围图像颜色恢复方法

HDR图像经过压缩与分层处理后会改变它的亮度和纹理信息,使得HDR图像与最初图像的亮度分布比例出现偏差。为了保证图像处理前后的显示效果相近,需要对图像的颜色进行恢复处理。研究了在传统的基于图像色貌模型颜色恢复方法的基础上进行改进,通过引入最新的CIE CAM16色貌模型对图像进行色适应转换,有效地改善了HDR图像映射处理过程中的色貌偏移问题。     

基于LCD-FED双屏结构的高动态范围显示系统

针对采用投影仪、发光二极管(LED)阵列等双屏结构的高动态范围(HDR)显示系统存在体积庞大、局部对比度低等缺点,提出以场致发射显示器(FED)作为液晶显示器(LCD)的背光源。描述了FED背光的结构,提出前后面板点对点的控制,对HDR图像进行前后面板的分割。讨论了FED背光的光晕与运动伪像问题,并通过实验测试了系统的光晕与运动伪像。研究结果表明,本文提出的方法具有提高HDR LCD的局部对比度与减淡光晕和运动伪像的优点,FED背光的结构局部对比度提高到216∶1,具有较高的实用价值。     

基于亮度自适应分段的高动态图像色调映射算法

高动态范围图像(High Dynamic Range Image,HDRI)反映了真实场景的亮度值范围,具有较大的动态范围,而传统的显示设备的动态范围较低.若将高动态范围图像直接压缩到低动态范围显示设备时,可能会导致图像失真、细节丢失等问题.为解决上述问题,本文提出一种基于亮度自适应分段式的色调映射算法.首先,将高动态范围图像从RGB彩色空间转化到CIE XYZ彩色空间,使得亮度信息和彩色信息分离,并只对亮度信息进行处理且不改变颜色信息.其次,以对数亮度平均值作为关键值,从而得到划分区间段的低光区阈值和高光区阈值.然后,针对不同阶段亮度值的特点采用不同的亮度压缩算法,获得新的亮度分量.最后,恢复颜色信息,得到低动态范围图像.实验结果表明,本文的色调映射算法得到的结果整体亮度和细节效果较好.     

高动态范围电视显示的非线性转换特性

常规电视基于CRT低亮度范围显示技术已无法满足新型显示器要求.介绍了杜比和BBC公司的HDR光电转换特性,揭示了两种方案支持亮度高达2 000 ～ 10 000 cd/m2的技术细节.这两种方案基于人眼视觉系统特性,以较少的量化比特支持107高动态范围显示,对提高4K超高清图像质量有重大意义.     

一种基于图像色貌模型和分层模型的色调映射算法

针对目前高动态范围(HDR,high dynamic range) 图像色调映射算法存在效率低、效果欠佳的问题,提出了一 种基于色貌模型和分层模型的色调映射算法。首先,通过将高斯核离散化的方法加快双边滤 波;其次,在RGB 空间阶调压缩解决偏色问题;最后,对Stevens效应下的细节层增强效果进行调 整并对色彩饱和度增强,使映射 后的图像细节丰富,更加逼真。对比经典算法,不同场景的大量实验结果显示,主观质量和客 观指标均有所提高,与原始算法相比,本算法计算效 率提高了6倍以上,图像的熵平均提高0.046,清晰度平均提高0.159,边缘保持度平均提高 1.811。在主观效果上,减 少了偏色和光晕等现象,同时细节表现更清晰,色彩更丰富自然,分析表明,本文提出的色调 映射算法在高效、高视觉质量显示方面具有明显的优势,可用于高级图像编辑、显示设备开 发领域。     

高动态范围(HDR)技术综述

高动态范围技术由于能够提供更多亮度和细节信息,近年来已逐渐成为国内外热点研究领域。文章主要从高动态范围成像、合成以及显示等方面论述、分析了高动态范围技术的研究现状,对主要研究算法总结并分析了其优缺点,分析了高动态范围技术的发展趋势,并给出了提高显示器动态范围的软件、硬件方案。     

一种基于LCD-LED双调制显示器的HDR图像显示方法

提出一种针对HDR图像的显示方法,该方法应用于LCD-LED双调制高动态显示器,旨在使显示器更好地显示HDR图像要求的亮度细节,提高视觉质量。首先,建立HDR图像亮度与LED亮度范围对应关系,使用光扩散函数作为背光LED亮度取值范围的权重。然后,统计LED的亮度辐射区域内不同LED发光强度等级的权重,取权重最大者对应的亮度作为该背光LED亮度。最后,利用依据LED亮度生成LED背光扩散图像与HDR图像计算出LCD显示图像。仿真结果表明,该算法可以使显示器亮度失真率系数低至0.006以下。在LCD-LED双调制高动态显示器上实验验证结果表明,该算法可以有效提高图像的层次感,有效抑制LCD-LED双调制高动态显示器的"光晕"以及亮度截断现象,提高显示质量。     

Evaluation of feature point detection in high dynamic range imagery

This paper evaluates the suitability of High Dynamic Range (HDR) imaging techniques for Feature Point (FP) detection under demanding lighting conditions. The FPs are evaluated in HDR, tone mapped HDR, and traditional Low Dynamic Range (LDR) images. Eleven global and local tone mapping operators are evaluated and six widely used FP detectors are used in the experiments (Harris, Shi–Tomasi, DoG, Fast Hessian, FAST, and BRISK). The distribution and repeatability rate of FPs are studied under changes of camera viewpoint, camera distance, and scene lighting. The results of the experiments show that current FP detectors cannot cope with HDR images well. The best contemporary solution is thus tone mapping of HDR images using a local tone mapper as a pre-processing step.     

面向多用户的高动态范围视频动态范围可分级编码

提出了面向多用户的高动态范围(HDR,high dynamic range) 视频动态范围可分级编码方法,并利用视觉掩蔽特性抑制了噪声,提高了动态范围可 分级编码的效率。首先,考虑HDR视频感知特性,提出了动态范围可分级模型(DRSM,dynamic range scalable model),将不同动态范围级的HDR视频分解成为一个标准动态范围(SDR,s tandard dynamic range) 视频和多个残差信号帧(RSFs,residual signal frames)序列。然后,结合亮度掩蔽效应和 人眼感知特性,对 RSFs进行量化和滤波处理,滤除残差中的零散数据点,保留RSFs相邻动态范围级之间的整体 差异信息, 提高RSFs的编码效率。最后,在解码端重建得到SDR视频和各个动态范围级的HDR视频,以适 应多用 户端MDR显示设备。结果表明,所提出方法能在保持重建HDR视频的主观感知质量的同时降低 编码码率, 并在全帧内预测编码模式下,相同HDR-VDP-2.2和PSNR分值时,BD-rate (Bjntegaard D elta rate)平均节省了32.03%和31.28%,其编 码率失真性能有明显提升。     

基于ICC色彩空间转换的彩色印刷图像数字水印

对现有的数字水印方法应用到彩色印刷图像中存 在水印透明性和鲁棒性差等缺陷, 利用人眼视觉对黄-蓝颜色轴高频变化的敏感度低的特性,提出了基于ICC色彩空间转换 技术的彩色印刷图像数字水印方 法。首先选择与设备无关的CIE L*a*b*颜色空间,在Y-B分 量中嵌入有意义的水印信息;为了抵抗印刷-扫描过程中导致的 图像几何失真,同时避免在同一分量中多次嵌入水印信息导致的图像质量下降,在红- 绿(R-G)分量中嵌入了一个水印同步模 板信号;然后使用调幅加网技术对水印图像进行半色调化处理,使用胶印印刷方式输出;同 时,为了提高水印信号检测的正 确率,在水印检测时,对印刷-扫描图像进行了去网处理。实验结果表明,本文算法对彩 色印刷图像具有很好的水 印透明性,对印刷过程具有较强的鲁棒性,对常规的JPEG压 缩、放大/缩小、旋转等图像处理和几何变换攻击均具 有很强的鲁棒性,可以用于彩色数字图像和印刷图像版权的同步保护。     

Recovering high dynamic range by Multi-Exposure Retinex

The matter of generating high dynamic range (HDR) image from a number of differently exposed pictures arises to satisfy the needs of high-quality imaging and industrial applications. A number of HDR image generation algorithms have been proposed in the past. However, the HDR radiance map recovered by these classical methods cannot completely exclude the noisy pixels in the input images and thus are unable to produce the optimal result with highest possible SNR. In this paper we are going to introduce a new HDR generation algorithm based on the Multi-Exposure Retinex model deduced in this paper for HDR image composition. The luminance component L and the reflectance R are synthesized independently before being combined together. A novel R image composition method is introduced to help the composed result image reach the highest possible SNR. The method is tested on grey-level images in this paper, but it can be easily extended to the color-image version.