梯度域多曝光圖像融合*

(中國西南電子技術(shù)研究所，成都 610036)

1 引 言

眾所周知,普通成像設(shè)備是無法捕獲場景中的整個亮度動態(tài)范圍的。即使高端的單反相機(jī)具有擴(kuò)展位寬的記錄能力，但是其內(nèi)部的數(shù)字感光器件仍只有有限動態(tài)范圍的接受能力，這限制了普通消費(fèi)級別的相機(jī)不能在一次曝光中產(chǎn)生真正的高動態(tài)范圍(High Dynamic Range,HDR)圖像[1]。有效的解決辦法是利用多張不同曝光的圖像融合成高動態(tài)范圍圖像[2]。公認(rèn)的多曝光圖像合成高動態(tài)范圍圖像的過程有3個步驟,即相機(jī)的標(biāo)定、多曝光圖像合成、動態(tài)范圍壓縮。遵循這3個傳統(tǒng)的步驟，雖然過程清晰、效果好，但是計算太繁瑣。首先，相機(jī)的標(biāo)定需要已知相機(jī)的一些參數(shù)，但是在實際應(yīng)用中，例如圖像是從網(wǎng)上下載的，就無法得知這些參數(shù)。另外，多曝光圖像合成的目的是為了能夠正常顯示，第二步得到的高動態(tài)范圍圖像成了中間結(jié)果，而最終結(jié)果是動態(tài)范圍壓縮的低動態(tài)范圍(Low Dynamic Range,LDR)圖像。因此，本文將討論如何采用圖像融合的方法直接將多曝光圖像融合成適合顯示的結(jié)果圖像，以避免繁瑣的3個步驟，使計算效率更高，實用性更強(qiáng)。常見的方法是在梯度域融合圖像[3]，較像素域加權(quán)平均像素值的方法更能突出圖像中豐富的邊緣和細(xì)節(jié)信息，更適合人眼觀看。本文在梯度域融合多曝光圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)算法，使其能夠融合含運(yùn)動景物的圖像，消除多曝光圖像的不一致處。

在獲取多張曝光圖像的過程中，有曝光時間和拍攝兩幅圖像之間的間隔時間，在這段時間內(nèi)，難免會出現(xiàn)景物移動位置。……