HDR全局色调映射算法实现

简介

　　本篇主要对HDR功能，使用全局色调映射算法的实现。

具体实现

　　HDR相关实现步骤，前面预研中已经提到过。
1、图像配准：
   参考文档：点击打开链接，注意在这个步骤之后，加上一个稠密光流法配准，基本就可以用了。不过如果想优化时间，或者想得到更好的配准效果的话，就需要进一步研究，这里不深入了，本篇只做简单demo。

2、全亮度图像获取
   其核心为相机响应曲线的拟合,具体方法参考论文：Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs。其中的公式推导实现比较麻烦。不过在opencv3.1上已经有具体的c++实现代码，可以从如下路径直接获取：./samples/cpp/tutorial_code/photo/hdr_imaging/hdr_imaging.cpp。缺点就是计算奇异分解比较花时间。

 3、色调映射
   在opencv自带的例子hdr_imaging.cpp上，也有色调映射步骤，不过具体效果并不是很好，这里我根据论文：Tone-mapping high dynamic range images by novel histogram adjustment，对色调映射步骤，使用全局映射方法进行了重写，细节效果好了些，不过颜色有偏色，没做调整还。

色调映射实现

   具体公式为：

   Dmax和Dmin一般为255和0，Imax和Imin为全亮度图像的最大最小值。I为全亮度图像的pixel，t(打不出符号，代替了)为设置的参数。t越大，结果图像越暗，越小，合成图像越大。
   使用一个手动设置的t，也能得到结果图像，如果想算法对大多数图像能自动适配的话，那就需要求图像的自适应t。根据公式：
                               

   A,B根据书上说可以设置为0.4和2.不过我这里是设置为了0.4和0.1。求出Iave、Imax、Imin和K之后，使用牛顿迭代法求出t。

   牛顿迭代法核心代码为：

float g_T = 0.00001;
float x0=g_T;
do {
x0=g_T;
g_T=x0-f(x0, Iave, Imax, Imin, K)/f1(x0, Iave, Imax, Imin);
printf("x1:%f, f(x0):%f, f1(x0):%f\n",g_T, f(x0, Iave, Imax, Imin, K), f1(x0, Iave, Imax, Imin));
} while(fabs(g_T-x0) >=0.00001);

   其中f为公式4， f1为公式4的倒数。注意如果迭代的结果不是收敛而是发散的话，很有可能是预设的g_T也就是t太大了。

结果显示

　　显示的结果如下：

                   
                                                                被处理图像

                   
                                                                   结果图像

                   
                                                                被处理图像

                   
                                                              结果图像