基于4Cell图像传感器的高动态范围成像算法与移动端优化

发布时间：2021-06-05 05:16

　　目前,智能手机等移动设备已经成为我们日常生活中使用最广泛的拍照设备。在使用移动设备进行拍照的时候,经常会遇到一些高动态范围的场景。在这种场景下拍摄所得到的图像往往会出现场景中部分欠曝光或者部分过曝光的情况,造成图像细节丢失。因此,高动态范围成像成为目前移动端拍照的一个主要研究方向。与此同时,在当前的移动设备上,一种4Cell图像传感器凭借其在暗光下优异的拍照表现,逐渐成为高端移动设备的标配。本文基于4Cell图像传感器提出了高动态范围成像算法并在移动端对算法进行优化与实现。首先,为了解决高动态范围图像的获取问题,本文利用4Cell图像传感器的结构,针对性地提出了传感器上曝光参数局部变化的多曝光图像拍摄方法。这种方法可以通过单次拍摄获取多曝光图像,理论上能够抑制后续合成的高动态范围图像中鬼影的产生。随后,使用多曝光图像合成高动态范围图像,本文使用了RAW图像进行合成,并且在合成过程中对图像噪声进行了抑制,从而进一步提高了合成图像的动态范围和图像质量。实验表明,本算法在多个场景下的HIGRADE评分和图像信息熵均高于其他合成算法。其次,为了使高动态范围图像在移动设备上能够显示,本文提出了一... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自然场

浙江大学硕士学位论文绪论11绪论1.1课题背景1.1.1高动态范围成像动态范围是指一段可变信号的最大值和最小值的比值，而对于数字图像来说，动态范围指量化后图像记录下来的最大亮度和最小亮度的比值[1]。人们通过眼睛视觉获取自然界中复杂的信息，从而实现对丰富多彩大自然的感知，自然界的场景拥有着非常广阔的亮度范围，亮度变化可以从白天阳光直射的105cd/m2到夜晚星空下的10-4cd/m2，动态范围可达9个数量级[2]，图1.1表示了一般场景的亮度分布。图1.1自然场景的亮度范围由于人眼能够自适应动态调节，我们可以观察到大部分的高动态场景，但是对于一般的数码相机传感器而言，其能够捕获的动态范围有限，一般只有3~4个数量级[2]。上述原因导致真实世界场景的动态范围远远超过了一般成像设备所能捕获的动态范围，所以使用普通的成像设备时，经常发现场景中各个部分的细节不能被同时记录。如图1.2所示，当选择短曝光捕捉室外较亮的场景信息时，就会导致室内的场景欠曝光，室内场景的信息丢失严重；而选择长曝光捕捉室内较暗处的场景时，就会导致室外的场景过曝光，室外场景的信息丢失严重。（a）短曝光室内场景（b）长曝光室内场景图1.2普通模式下拍摄的室内场景图像为了解决上述问题，许多学者对高动态范围成像（HighDynamicRangImaging，HDRI）展开了深入的研究。通过动态范围成像获取的图像相比普通相机直接获取的低动态范围图像能够展现更高的动态范围，使图像中的暗处和亮处都能看得清楚，不丢失或者很少丢失Lum(cd/m2)10-41021-10610410-210-6星光月光阳光直射室内照明室外光线

浙江大学硕士学位论文绪论11绪论1.1课题背景1.1.1高动态范围成像动态范围是指一段可变信号的最大值和最小值的比值，而对于数字图像来说，动态范围指量化后图像记录下来的最大亮度和最小亮度的比值[1]。人们通过眼睛视觉获取自然界中复杂的信息，从而实现对丰富多彩大自然的感知，自然界的场景拥有着非常广阔的亮度范围，亮度变化可以从白天阳光直射的105cd/m2到夜晚星空下的10-4cd/m2，动态范围可达9个数量级[2]，图1.1表示了一般场景的亮度分布。图1.1自然场景的亮度范围由于人眼能够自适应动态调节，我们可以观察到大部分的高动态场景，但是对于一般的数码相机传感器而言，其能够捕获的动态范围有限，一般只有3~4个数量级[2]。上述原因导致真实世界场景的动态范围远远超过了一般成像设备所能捕获的动态范围，所以使用普通的成像设备时，经常发现场景中各个部分的细节不能被同时记录。如图1.2所示，当选择短曝光捕捉室外较亮的场景信息时，就会导致室内的场景欠曝光，室内场景的信息丢失严重；而选择长曝光捕捉室内较暗处的场景时，就会导致室外的场景过曝光，室外场景的信息丢失严重。（a）短曝光室内场景（b）长曝光室内场景图1.2普通模式下拍摄的室内场景图像为了解决上述问题，许多学者对高动态范围成像（HighDynamicRangImaging，HDRI）展开了深入的研究。通过动态范围成像获取的图像相比普通相机直接获取的低动态范围图像能够展现更高的动态范围，使图像中的暗处和亮处都能看得清楚，不丢失或者很少丢失Lum(cd/m2)10-41021-10610410-210-6星光月光阳光直射室内照明室外光线


本文编号：3211512