基于视觉适应机制的高动态图像增强算法研究

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1、毛ｉ种成＊葦ＵＮＩＥＮＩＮＡＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣ亡ＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨ专业学位硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ？论文题目基于视觉适应机制的高动态图像增强算法研究专业学位类别工程硕±？：■０学号２１３２２０９０５０６：名作者姓璧壁指导教师李永杰教授Ａ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢

2、的地方夕ｈ，也不包含为，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果获得电子科技火学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我＾同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论义中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：巷骑良口期：公年６巧论文使用授权本学化论文作巧完全了解化子科技火学有关保留、使用学位论义：，的规定，有权保留并向劇家巧关部ｎ或机构送交论文的复印件和磁盘允许论义被瓷闕和借阅。本人授权电子科技火学ＷＷ将学位论文的全、部或部分内容编入巧关数据库进行检索，可Ｗ巧用影印缩印或扫描等狂制手段化隹、汇编

3、学位论义。（保密的学位论文在解密后賊遵守此规巧）作巧寐名：餐魏导师签名：右ｎ巧ｊ：年鬥Ｉ！分类号密级注1UDC学位论文基于视觉适应机制的高动态图像增强算法研究（题名和副题名）普璇（作者姓名）指导教师李永杰教授电子科技大学成都申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称生物医学工程提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchofHighDynamicRangeImageEnhancementBa

4、sedonVisualAdaptationMechanismAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:XuanPuSupervisor:YongjieLiSchool:SchoolofLifeScienceandTechnology摘要摘要随着人们对图像质量的要求不断提高，高动态范围图像（HighDynamicRangeImage，HDRI）因其涵盖的场景信息更加丰富，获取成本又日

5、益降低，所以被广泛应用。由于HDR图像拥有极大的动态范围，导致其在传统的显示设备上显示效果受到限制，无法完整的展现所包含的数据信息。由此，对HDR图像的动态范围进行压缩，并尽可能保留原有的图像信息，使其匹配低动态范围显示器是非常有必要的。人眼可感知的亮度范围十分巨大，从晴天中午的太阳到夜晚的星星都在人眼的感知范围内。本文基于人眼的生理学知识，视网膜的明暗适应机制以及已有的心理物理学实验结果，提出了两个基于人眼视觉适应机制的HDR图像动态范围压缩算法。两个算法均是静态的，自适应的局部算法。算法一主要是利用了Tumblin提出的基于视觉特性的色调映射

6、框架，将HDR图像映射前场景输入端和映射后显示器输出端引起的人眼响应进行等值匹配，运用一个正向模型和一个逆向模型来计算映射后的图像。我们的算法利用了感光色素的漂白机制来计算感光细胞的响应值，同时还在原有算法框架的基础上引入了色适应变换。算法二中我们创新性地提出了一个高动态图像增强算法框架，旨在通过模拟真实的视觉适应机制来压缩图像的动态范围。我们参考了人眼在亮度适应过程中的生理机制，通过搭建感光细胞的亮度模型、感光细胞的响应模型、神经节细胞的感受野模型、视杆视锥的信息融合模型以及颜色变换模型来模拟视觉的适应机制，并以此来压缩HDR图像的动态范围。结

7、果表明，我们的两个算法都能够有效的压缩HDR图像的动态范围，无论是过亮区域还是过暗区域都能够在处理后很好的显示出信息，并且细节清晰，无色偏和伪影出现。关键词：图像增强，视觉系统，明暗适应，高动态范围图像，色调映射IABSTRACTABSTRACTWithourincreasingdemandoftheImagequality,HighDynamicRangeImage(HighDynamicRangeImage,HDRI)isbeingwidelyusedduetoitsrichercoversceneinformationandlowercos

8、t.However,thedynamicrangesofmostcurrentoutputdevicesaretoorestricted