HDR图像显示

高动态范围图像

（High-Dynamic Range，简称HDR），相比普通的图像，可以提供更多的动态范围和图像细节，根据不同的曝光时间的LDR(Low-Dynamic Range)图像，利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像。

tone mapping

一张HDR图片，它记录了远远超出256个级别的实际场景的亮度值，超出的部分在屏幕上是显示不出来的。所以线性解码，总是导致图像一部分区域过于明亮，或者另一部分过于暗淡。

解决的方法就是tone mapping。这里我们将图像分解为两个层，一个基层（base layer or large-scale features）和一个细节层（detail layer）。只对基层进行对比度压缩，保持细节层不变。这里为将图像分解成两层，且保持边缘特性，就需要采取一些快速健壮的保边去噪的滤波器。比如说双边滤波（BF）等。

算法流程

根据《Fast Bilateral Filtering for the Display of High-Dynamic-Range Images 》给出了对比度缩减的流程：

1. input intensity= 1/61*(R*20+G*40+B)
2. r=R/(input intensity), g=G/input intensity, B=B/input intensity
3. log(base)=Bilateral(log(input intensity))
4. log(detail)=log(input intensity)-log(base)
5. log (output intensity)=log(base)*compressionfactor+log(detail) - log_absolute_scale
6. R output = r*10^(log(output intensity)), etc.

注：第一步是将原图像转换成其灰度图像，你可以使用其他你喜欢的转换公式。compressionfactor是对基层的压缩系数，log_absolute_scale是一个偏置参数，以确保基层压缩后最大像素值为1，这两个参数都与图像相关。这里作者建议取值
compressionfactor = targetContrast/(max(log(base)) - min(log(base)))，log_absolute_scale= max(log(base))*compressionfactor。

代码

通常算法最后还要进行gamma校正，示例如下，edge preserving fliter你可以换成其他：

%BFTONEMAP High Dynamic Range tonemapping using BF
%
%   The script reduces the dynamic range of an HDR image using the method
%   originally proposed by Durand and Dorsey, "Fast Bilateral Filtering
%   for the Display of High-Dynamic-Range Images",
%   ACM Transactions on Graphics, 2002.


%% Load HDR image from file and convert to greyscale
hdr = double(hdrread('smallOffice.hdr'));
I = 0.2989*hdr(:,:,1) + 0.587*hdr(:,:,2) + 0.114*hdr(:,:,3);
logI = log(I+eps);

%% Perform edge-preserving smoothing using bilateralFilter
base = log(bilateralFilter(I));

%% Compress the base layer and restore detail
compression = 0.25;
detail = logI - base;
OUT = base*compression + detail;
OUT = exp(OUT);

%% Restore color
OUT = OUT./I;
OUT = hdr .* padarray(OUT, [0 0 2], 'circular' , 'post');


%% Finally, shift, scale, and gamma correct the result
gamma = 1.0/2.2;
bias = -min(OUT(:));
gain = 0.45;
OUT = (gain*(OUT + bias)).^gamma;

imshow([hdr OUT]);

效果

bilateralFilter是双边滤波器，若是你找不到合适的，可以到这里下载。

参考

[1]: http://people.csail.mit.edu/fredo/PUBLI/Siggraph2002/

[2]: http://www.cnblogs.com/Imageshop/p/3428809.html

[3]:
http://baike.baidu.com/link?url=FeAX3SzIdJdyzL4JwHQhB_Nyv4-mDeNF1lUQe7vBBCe5K6RV7y9HGgJDIBmSvdn79OR17vwSWQjARC9U2xi7LJL38X2V27qqkJ6ESSCcAYgPDLZln8oE0JCiHnydMmdG
[4]: http://people.csail.mit.edu/sparis/bf/

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作者	日期	联系方式
风吹夏天	2015年5月1日	[email protected]