基于修正iCAM的HDR图像阶调压缩研究

论文摘要

图像是信息传播和复制的主要表现形式之一,图像的复制水平很大程度上决定了印刷复制的质量。阶调层次作为图像的一大重要属性,影响着图像复制水平。高端印刷复制领域越来越需要具有尽可能多层次和细节的原稿图像。高动态范围（High Dynamic Range,HDR）图像以其丰富的阶调层次,广阔的亮度范围,正逐步取代常规图像成为高保真印刷复制的原稿图像。由于设备的性能限制,在不做任何处理的情况下,使用低动态范围输出设备输出HDR图像并不能准确地还原出原始场景的动态范围以及场景中不同对象之间的对比度关系,得不到令人满意的复制效果。因此,需要根据人眼视觉系统和图像本身的特征,对HDR图像中的大范围原始场景亮度信息进行合理压缩和处理,尽可能完整的保留原始亮调和暗调区域的层次和细节,以达到忠实再现原始场景的目的。鉴于图像色貌模型（Image Color Appearance Model, iCAM）在印刷复制中的独特优势,本文实现了一种基于修正iCAM的HDR图像阶调压缩算法,具体工作如下：1.对现有的HDR图像阶调压缩算法和评价方法进行了阐述与分析,确定了以iCAM为基础的新算法框架,同时采用成对比较法和VIS-VDP算法作为本文的主客观评价方法；2.以iCAM为框架,将双滤波算法用于图像分层、保留iCAM中的色适应部分、将非线性遮罩技术用于基础层阶调压缩、加入对亨特效应的预测,确立了新算法；3.将新算法压缩效果与几种经典算法压缩效果进行主、客观实验评价比较,对实验结果进行分析与总结,确定新算法对HDR图像的阶调压缩效果最佳；4.利用Java和Matlab实现了HDR图像阶调压缩软件模块。本论文的创新点主要有：1.本文将用于常规图像阶调压缩的非线性遮罩技术推广到HDR图像阶调压缩中,以iCAM为框架,提出了一种适用于HDR图像阶调压缩的算法,并且将非线性遮罩与幂指数、非线性响应三种不同的阶调压缩算子进行了比较；2.在对各种HDR图像算法阶调压缩效果评价时,本文采用了主观与客观相结合的方式,既考虑了人的主观视觉感受,又对评价结果进行了量化的客观表示,获得了更全面的结果。本课题的研究不仅在高保真印刷复制领域具有十分重要的应用价值,对其他领域的研究也有着重要意义,如物理照明渲染、卫星遥感图像处理、虚拟现实、人眼视觉仿真技术、医疗影像分析等。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 研究现状分析
• 1.3 研究的目标
• 1.4 研究内容、创新点与论文结构
• 1.4.1 研究内容和创新点
• 1.4.2 论文结构
• 第二章 理论分析
• 2.1 高动态范围图像概述
• 2.1.1 动态范围
• 2.1.2 高动态范围图像
• 2.1.3 高动态范围图像处理技术
• 2.2 高动态范围图像阶调压缩算法
• 2.2.1 全局阶调压缩算法
• 2.2.2 局部阶调压缩算法
• 2.2.3 基于色貌模型的阶调压缩算法
• 2.2.4 算法分析
• 2.2.5 新算法方案的提出
• 2.3 高动态范围图像的评价方法
• 2.3.1 主观评价方法
• 2.3.2 客观评价方法
• 2.3.3 评价方法分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于修正iCAM的HDR图像阶调压缩算法实现
• 3.1 新算法流程
• 3.1.1 双滤波
• 3.1.2 色适应
• 3.1.3 非线性遮罩压缩
• 3.1.4 色貌现象预测
• 3.2 实验内容与结果分析
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 主观评价
• 3.2.3 客观评价
• 3.2.4 结果分析
• 3.3 HDR图像阶调压缩软件模块的实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 结语
• 4.1 论文总结
• 4.2 论文的创新点
• 4.3 论文存在的不足和展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 详细摘要
• Abstract