图像亮度自适应调整

简单介绍

  本篇主要是对论文:Automatic Exposure Correction of Consumer Photographs 的实现总结。
作用是为了让图像曝光、细节更好。
    论文地址:点击打开链接

实现原理

  依据对输入图像的亮度信息进行分析处理,进而获得该图片相应的S型Gamma曲线。利用这条曲线对输入图像进行处理,得到更好曝光和细节效果的图像。

算法实现

图像切割

  将输入图像缩放后。利用:graph-based segmentation方法进行图像切割。直接网上搜索该keyword,有相应的论文和直接的代码下载。代码做点小改动之后
能够直接opencv编译通过。
  得到的结果例如以下:
                     
               缩放后图像                                区域切割后图像

区域合并

  首先将图像归一化。接着依据亮度0.0、0.1....1.0将图像分为11层。

然后将之前切割出来的区域块,依据亮度层进行合并。

得到的结果例如以下: 区域合并后图像

细节提取

  将图像依据前面的分层和亮度中间值V为分界线。将图像分为暗区和两区两部分。,对图像分别用Gamma(2.2, 0.445)进行处理,得到欠曝和过曝图像。
接着对着三张图像进行canny 细节提取。

针对之前得到的前面分层。依据每层亮度是否大于V,计算出该层的细节占总细节的比例:Vb或者Vh。

区域尺寸比例

  计算出每层区域的像素占整个图像像素的比例。相应为:Ci;

相邻层直方图距离

  得到每层相应的直方图,计算两两相邻层之间。直方图重合区域最大时候移动的距离,记录为Dij。

区域层亮度重映射

  依据论文上公式:
  
             
    
  
  依据公式算法。枚举全部可能的的区域层亮度组合,算出每种组合的Z值,取Z值最小时候的组合。就是我们求得的新区域层亮度。
如本文图片范例所看到的:最開始的区域层亮度为:0 1 2 3 4 7 8;算法调整后为:2, 2, 2, 3, 5, 7, 8。亮处的区域层亮度没有变化,暗处区域层
亮度添加了不少。

S曲线调整

  前面得到的区域层亮度。就是用来求S曲线的Qs, Qh。例如以下图所看到的:
  
  Qs由例如以下公式求得:
            
        
  ei能够理解为区域层亮度调整前的区域亮度与区域size的比值。e'i为区域层亮度调整后的区域亮度与区域size的比值。
Qh也是类似方式求得,本文范例图像上,亮处区域调整为0。所以Qh计算出来为0。Qs为正数。

  接着便能够利用公式: 对原图像进行S曲线调整。

  处理后的结果对照方下: S曲线调整后结果对照

  能够明显的看到。暗处的亮度和细节已经起来了。

细节优化

  前面的调整。提高暗处亮度,本质上会压缩了中间区域的动态范围。将会导致图像看起来有些朦胧模糊。因此在这基础上,还须要
做些细节增强的处理。对原图像I做guided filter,到新图像F,用I - F得到用来增强细节的图像。

接着使用例如以下公式进行处理:

     处理后的结果对照方下:
        
     能够看到右边图像细节部分,得到了增强。

色彩调整

  前面能够看到,新图像亮度添加之后,饱和度会减少。所以。这里依据原图像亮度和色彩的比值。以及新图像的亮度,
来从新调整新图像的色彩。
     处理后的结果对照方下:
        
  能够看到新图像的色彩饱和度已经起来了。

另外须要注意,该算法的大缺点:会放大噪声。

  以上,图像调整完成。

结果显示

  最后。看几组该算法的处理结果:
        
        
        
        
        
  能够看到:该算法对弱光下拍摄的图像,暗处细节得到了明显的加强,同一时候对正常曝光的图像,也不会造成变坏的影响。
原文地址:https://www.cnblogs.com/clnchanpin/p/7352630.html