基于颜色视觉的高动态范围图像压缩算法

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1、中国印刷与包装研究第1期研究论文53基于颜色视觉的高动态范围图像压缩算法万晓霞，谢德红，甘朝华，张婧（武汉大学印刷与包装系，武汉430079）摘要高动态范围图像的亮度动态范围远远超过目前的显示设备所能显示的水平，为了适应这些显示设备输出视觉感知与真实场景相对一致的图像，需要把高动态范围（HDR）图像压缩成低动态范围（LDR）的图像。无论什么压缩算法，都会使图像阶调细节产生一定的丢失，同时图像的颜色也会发生不同程度的偏离。尽管各种阶调映射（tone-mapping）算法在减少阶调细节损失方面做出了一定的贡献，但是它们几乎都

2、没有考虑压缩所导致的图像颜色在视觉上的变化。本文提出一个基于人眼颜色视觉的高动态图像的压缩算法，该算法可保持图像细节和颜色在视觉上的恒定性。关键词高动态范围；颜色视觉；细节；颜色；显示中图分类号TN957.52文献标识码AColorVisionBasedHighDynamicImageRenderingAlgorithmWANXiaoxia,XIEDehong,GANChaohua,ZHANGJing(SchoolofPrintingandPackaging,WuhanUniversity,Wuhan430079,Chi

3、na)AbstractThealgorithms,mappingthehighdynamicrangeimagestothelowdynamicrangeimages,havebeendescribedinmanyliteratures.Especially,tonemappingoperatorsarethetypicalalgorithmswhicharedesignedtoproducevisibilityandtheoverallimpressionofbrightnessandcontrastofHDRimag

4、esontypicaldisplayswithlimitedluminancerange.ButalmostallalgorithmsmainlyfocusonrenderingdetailsofHDRimagesandfewalgorithmsconsiderthechangeofcolorwhentheimagesaredisplayedonthesetypicaldisplays.ThispaperproposesaHDRrenderingalgorithmbasedoncolorvisionofthehumane

5、yetomapHDRimagesontypicaldisplays,sothatnotonlydetailsbutalsocoloroftheHDRimagescanbereproducedinvisualpointofview.KeywordsHighdynamicrange;Colorvision;Details;Color;Display实亮度，既可以记录夜晚非常黑暗的亮度，也可以同0引言时记录阳光下非常刺眼的亮度，其动态范围可以达到1010∶1。但现存的显示输出设备的最大显示亮度约为2高动态范围图像成像技术是通过

6、融合多幅不同曝100cd/m,动态范围约为100∶1。不幸的是人眼所能光条件下的同一场景而成像的技术，就如人眼观察真识别的亮度动态范围也远远大于这些显示设备显示的实场景一样。它可以真实记录场景中每个对象的真动态范围，大量可被视觉察觉的信息被压缩，从而限收稿日期：2009-02-11修回日期：2009-02-1754RESEARCHPAPERSCHINAPRINTINGANDPACKAGINGSTUDY2009.01制了高动态范围图像的应用。为了解决这个问题，20沿会产生颜色泄漏等。[1-7]世纪90年代初开始出现了一些阶

7、调映射算法，这些算法大致可以分为两大类：全局阶调映射算法和局部1高动态范围图像的成像特征阶调映射算法。全局阶调映射算法本质上是一种点处理的方法，它是通过寻找最优压缩曲线的方式，把高高动态范围图像成像之所以比一般的图像成像动态范围图像压缩到所要显示的输出范围内，但这类（如一般的摄影成像）能获取相同场景更多的细节、算法并不适合动态范围非常大的图像，通常每种具体更多的颜色，是因为它具有两个特征：不同的曝光强的算法只适合某些特征的高动态图像；局部阶调算法度下产生的视觉响应曲线不同；融合了相同位置不同是一种耗时的邻域处理方法，它试

8、图拉伸被压缩的图响应曲线上的信号。多响应曲线的特征使得无论是图像局部阶调，此算法在图像细节增强方面表现优越，像整体的对比度还是局部对比度都被拉伸。例如，相但常常会产生噪声和虚假轮廓等问题。邻两色块A和B，它们色相相同，但明度或者反射率不当高动态范围图像被压缩时，图像不可避免地要同，分别为RA和RB，假设RA>RB。当