基于重映射和曝光融合的HDR成像

吴玲风， 李 娜， 胡骏保

(1． 广东科技学院 机电工程学院，广东 东莞 523083；2. 西安邮电大学 通信与信息工程学院，陕西 西安 710121；3． 深圳大学 微纳光电子学研究院，广东 深圳 518060)

1 引 言

近年来，光学成像技术在生物医学、遥感、天文观测、计量学等领域发挥重要的作用[1]，而光学成像技术的发展离不开图像传感器件CCD/CMOS制造工艺上的进步。随着图像传感器件不断优化，图像的成像质量在分辨率、位深度上都得到了极大提高[2]。但是，由于普通图像传感器件的动态范围是有限的，远小于真实的自然场景，因此只能采集到低动态范围图像(Low Dynamic Range, LDR)。如果增加曝光时间以使曝光不足区域显示信息，则原本曝光良好的区域会出现曝光过度甚至饱和的情况；如果减少曝光时间以使曝光过度区域显示，则原本曝光良好的区域又会出现曝光不足。为了解决该问题，高动态范围(High Dynamic Range, HDR)成像技术应运而生[3]，且已经有了许多算法。这些算法主要分为两大类：色调映射(Tone Mapping, TM)和多尺度曝光融合(Multiscale Exposure Fusion, MEF)。TM[4]需要能反演相机响应函数(Camera Response Function, CRF)并在辐射域中进行HDR重建。因此，这类算法需要对多曝光图像序列进行辐照度恢复(求解相机响应函数与曝光参数)，并压缩HDR图像的动态范围以方便在标准显示器上显示HDR图像。虽然这类技术重建的图像可以实现符合人眼的视觉效果，但因程序过于繁琐，已经无法满足当下HDR成像的需求。另一类技术MEF[5-6]可在强度域中通过一定的融合规则直接生成一幅HDR图像，因此提供了一种更简单，更直接有效的方法，且该方法已在移动设备中广泛用于HDR成像。……