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1、高动态范围图像合成与显示技术研究ResearchonHighDynamicRangeImageFusionandDisplayTechnology学科专业：信息与通信工程研究生：孙婧指导教师：徐岩副教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十一月摘要由于受到现有硬件发展水平的制约，普通照相机拍摄的图像往往会发生欠曝光或者过曝光的现象，并不能记录人眼所观察到的场景的真实信息，其亮度、对比度、颜色等方面都受到限制。高动态范围图像可以涵盖场景中所有的动态范围，在色彩饱和度和细节信息方面都有较好的效果，带给观看者更为真实的感官体验。高动态范围技术近年来逐渐应用于卫星遥感、医学影像、视频监控以及3D游
2、戏产业等领域，并取得了很好的应用效果。本课题主要围绕高动态范围技术展开研究，首先介绍并分析了在生成与显示时所涉及的相关技术，包括高动态范围成像技术、图像配准、鬼影去除、多曝光图像融合以及高动态范围图像的显示技术等，对每个方面都讨论了其发展现状和现有技术的优缺点。之后，本文着重研究了多曝光图像融合技术。按照融合方式的不同，分为基于金字塔变换的高动态范围图像生成方法和多曝光图像直接融合方法两种。基于金字塔的融合方法在不同尺度、不同分辨率下进行融合，可以得到细节信息丰富的高动态范围图像。本文主要研究了基于拉普拉斯金字塔和梯度金字塔两种融合算法，并用实验对比的方式分析了其各自的优缺点。直接融合方
3、式通常采用不同方法生成权重图，之后对多曝光图像序列进行加权融合。提出一种有效的权重图生成算法，基于图像梯度和亮度两个因子生成权重图，并用多组图像序列对该算法进行实验分析。实验结果表明该算法可有效检测出图像序列中曝光度最佳的像素点，尤其对于图像的暗区部分效果较好。本文在主观和客观两方面对实验结果进行评价，评价结果表明本文算法可有效扩展图像的动态范围，融合结果无论是在色彩饱和度还是像素清晰度方面都取得较好效果。关键词：高动态范围技术显示技术多曝光图像融合金字塔变换加权融合ABSTRACTDuetotheconstraintsofthecurrenthardwarelevel,theimage
4、takenbyordinarycamerasusuallysufferfromunder-exposedorover-exposed.Itcan’trecordtherealinformationofthesceneobservedbythehumaneye,becauseofitsrestrictioninbrightness,contrast,colorandotheraspects.Highdynamicrangeimagescancoverallthedynamicrangeofthescene,whichhasabettereffectintermsofcolorsaturat
5、ionanddetailinformation,anditcouldbringthevieweramorerealisticsensoryexperience.Highdynamicrangetechnologyhasenjoyedwideapplicationinrecentyears,suchassatelliteremotesensing,medicalimaging,videosurveillance,3Dgameindustry,andachievedgoodapplicationeffect.Thisthesismainlyfocusesontherelevanttechno
6、logiesofhighdynamicrange.First,itintroducedandanalyzedtherelatedtechnologiesusedinimaginganddisplay,includinghighdynamicrangeimagingtechnology,imageregistration,ghostremoval,multi-exposureimagefusionanddisplaytechnologyofhighdynamicrangeimage.Thispaperdiscussedthedevelopmentstatusofeachaspectanda
7、nalyzedtheadvantagesanddisadvantagesofexistingtechnology.Then,thispaperfocusesonthemulti-exposureimagesfusiontechnology.Accordingtodifferenceoffusionmethods,itcanbedividedintotwokindsofhighdynamicrangeimagegenerationme
