Gradient Domain HDRI Compression Final Report

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hdr融合算法

hdr融合算法

hdr融合算法一、HDR融合算法原理HDR融合算法是一种改善图像非均匀亮度造成的色彩和细节问题的图像处理技术,它通过从多个拍摄亮度不同的图像中融合出一张高动态范围图像,从而改善图像中的色彩,而且增强了图像的细节,它是一种非常有效的图像增强技术。

HDR融合算法的原理是:以多张有不同亮度的照片为原有图像,其中的每一张图像都可以用像素灰度值表示,从而构造范围更宽的图像,以便拥有更强的强对比度和更多的色彩值,以及更多的细节,同时,也可以得到更丰富的尺度变换空间,利用图像和对比度拉伸算法等,可以使图像更加清晰,通过使用现有的HDR融合算法,可以增加图像的锐度和动态范围,从而实现HDR图像的亮度增强处理。

二、HDR融合算法的实现1、计算多张图像的动态范围在进行HDR融合处理前,首先需要计算出所有图像的动态范围,以便根据结果来确定图像的最终动态范围。

动态范围的计算通常采用像素灰度值的方法,即以图像中的每个像素点的灰度值最低值和最高值的差值,来确定图像的动态范围。

2、线性拉伸算法HDR融合算法的线性拉伸算法可以有效地增强图像的动态范围。

该算法的原理是:对于每个像素点的灰度值,根据原图的灰度值最大值和最小值,将灰度值规范为[0,1]范围内的值,并将其映射到新的动态范围中,以达到增强图像的动态范围的目的。

3、图像和对比度拉伸算法HDR融合算法中的图像和对比度拉伸算法,是一种使图像更加清晰,并使图像的动态范围更大,以便达到最优的对比度和细节的技术。

该算法的原理是:根据图像的最大亮度和最小亮度值来调整图像的中等对比度,以增强图像的细节,并增加图像的动态范围。

4、线性混合融合算法线性混合融合算法是HDR融合算法中常用的一种技术,它可以有效地合并多幅具有不同动态范围的图像,产生出一幅可以完全表达所有图像动态范围的图像。

该算法的原理是:首先将多幅具有不同动态范围的图像减去它们的均值,然后用均值减去图像的乘积,最后将这一变换的结果加上原始图像的均值,从而得到一幅新的图像,它表示的是多幅图像的动态范围。

图像编码中的高动态范围处理技巧(四)

图像编码中的高动态范围处理技巧(四)

图像编码中的高动态范围处理技巧随着数字摄影技术的不断发展,越来越多的摄影师和摄影爱好者开始使用高动态范围(High Dynamic Range,简称HDR)技术来捕捉图像。

HDR技术能够在一幅图像中同时保留高亮部分和暗部的细节,使得照片更加真实,更好地还原实景。

然而,在图像编码中,由于HDR图像的数据量巨大,如何高效地处理和编码HDR图像成为了一个值得探讨的问题。

本文将就图像编码中的高动态范围处理技巧进行深入论述。

1. 动态范围压缩技术为了更好地适应亮度范围广泛的HDR图像,我们需要将其动态范围压缩到合适的范围内。

传统的算法中,常使用的动态范围压缩方法有Tone Mapping和Gamma校正。

Tone Mapping是一种将高动态范围图像编码为低动态范围图像的技术。

它通过改变图像的亮度曲线和颜色映射方式,将亮度范围较宽的高动态范围图像映射到较窄的低动态范围图像。

这样做可以减小HDR 图像的数据量,并且保持照片的美感。

常用的Tone Mapping算法有Reinhard、Mantiuk等。

Gamma校正是一种将线性的输入图像映射为非线性的输出图像的技术。

人眼对亮度的感知是非线性的,而相机捕捉到的图像数据是线性变化的。

通过应用Gamma校正,可以使得图像在显示设备上显示出符合人眼感知的亮度。

常见的Gamma校正值有和。

2. 图像压缩算法在图像编码中,压缩是必不可少的环节。

对于HDR图像,由于其数据量巨大,传统的编码算法往往无法满足要求。

因此,我们需要将HDR图像进行压缩,以减小数据量,并且保持图像质量。

无损压缩算法在图像编码中得到了广泛的应用。

JPEG2000是一种常见的无损压缩算法,它在保持图像质量的前提下可将图像的数据量压缩到很小。

对于HDR图像的编码,可以使用基于JPEG2000的无损压缩算法来实现。

此外,还有一种常见的压缩算法是有损压缩算法。

有损压缩算法通过牺牲图像的一些细节来达到更小的数据量。

高分辨率修复 放大算法

高分辨率修复 放大算法

算法介绍下面补充这些算法都是什么意思,方便理解:ESRGAN算法ESRGAN是Enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Network的缩写,是一种基于生成对抗网络(GAN)的图像超分辨率算法。

其主要思想是通过学习低分辨率(LR)图像与其高分辨率(HR)对应物之间的映射,来实现从LR图像到HR图像的映射过程,从而实现图像的超分辨率。

相较于传统的基于插值的超分辨率算法,ESRGAN 可以生成更加清晰、细节更加丰富的高分辨率图像。

ESRGAN的训练数据集通常包括低分辨率图像及其对应的高分辨率图像,其训练过程中通过生成器网络(Generator)和判别器网络(Discriminator)相互对抗,以提高生成器的超分辨率效果。

ESRGAN_4x是一种基于超分辨率技术的图像增强算法。

它是ESRGAN 算法的一种改进版本,可以将低分辨率的图像通过神经网络模型增强到4倍的分辨率。

ESRGAN_4x算法主要利用超分辨率技术中的单图像超分辨率重建方法,通过对低分辨率图像进行学习和训练,学习到图像的高频细节信息,然后将这些信息用于重建高分辨率图像。

相比于传统的插值方法,ESRGAN_4x算法在增强图像的细节信息和保留图像质量方面有了明显的提升。

LDSR算法LDSR是一种用于图像超分辨率的深度学习算法,其全称为"Deep Laplacian Pyramid Super-Resolution"。

LDSR算法通过学习图像的低分辨率版本和高分辨率版本之间的关系来实现图像的超分辨率。

LDSR算法采用了一种名为"深度拉普拉斯金字塔"的方法,该方法可以将原始图像分解为多个图像金字塔,以便更好地捕捉图像的细节和结构。

LDSR算法的核心思想是使用深度学习网络来学习输入图像的低分辨率版本与高分辨率版本之间的映射关系。

具体来说,LDSR算法将输入图像的低分辨率版本作为网络的输入,将高分辨率版本作为网络的输出,并训练网络以最小化两者之间的差异。

raw域hdr融合算法

raw域hdr融合算法

RAW域HDR融合算法是一种图像处理技术,它可以将不同曝光程度的图像融合成一张高动态范围图像,以获得更丰富的色彩和更细腻的细节。

以下是对RAW域HDR融合算法的简要介绍和讨论。

首先,HDR融合算法通常分为三个步骤:曝光合成、色彩映射和RAW域融合。

曝光合成是将不同曝光度的图像进行合并,以获得一张曝光度均匀的图像;色彩映射是将合并后的图像转换为正确的色彩空间,以获得更加自然和逼真的色彩效果;RAW域融合则是将原始图像数据进行融合,以获得更高质量的图像数据。

在RAW域HDR融合算法中,可以使用多种技术来提高图像质量。

例如,可以利用数字微分和空间域滤波器来减少噪声和细节损失,以获得更加清晰和细腻的图像。

此外,还可以使用色彩映射技术来提高色彩的饱和度和准确性,以获得更加自然和逼真的色彩效果。

此外,RAW域HDR融合算法还可以利用HDR技术的优势来提高图像的动态范围。

HDR技术可以将不同亮度的细节都包含在一张图像中,从而获得更加丰富和细腻的细节表现。

在RAW 域HDR融合算法中,可以利用高动态范围技术来扩展原始图像的动态范围,以获得更加自然和逼真的色彩和细节表现。

在实际应用中,RAW域HDR融合算法可以应用于许多领域,如电影制作、摄影、医学影像等。

它可以帮助摄影师获得更加自然和逼真的色彩效果,提高照片的质量和表现力;可以帮助医生获得更加清晰和细腻的医学影像,提高诊断的准确性和效率。

总之,RAW域HDR融合算法是一种重要的图像处理技术,它可以将不同曝光度的图像融合成一张高动态范围图像,以获得更丰富的色彩和更细腻的细节。

该算法可以通过数字微分、空间域滤波器、色彩映射和高动态范围技术等技术来提高图像质量,并应用于许多领域。

随着技术的不断发展和应用领域的不断扩大,RAW域HDR融合算法的应用前景将会更加广阔。

达芬奇 滤镜算法

达芬奇 滤镜算法

达芬奇滤镜算法
达芬奇滤镜算法是一种图像处理算法,它可以对图像进行各种各样的处理,从而达到不同的效果。

这种算法的原理是基于图像的颜色和亮度信息,通过一系列的计算和处理,来改变图像的外观和质感。

达芬奇滤镜算法最初是由达芬奇公司开发的,用于电影和电视制作中的图像处理。

随着技术的不断发展,这种算法也被应用到了普通用户的图像处理软件中,如Photoshop、Lightroom等。

达芬奇滤镜算法的主要特点是可以对图像进行非常细致的调整,从而达到非常精细的效果。

它可以对图像的颜色、亮度、对比度、饱和度等进行调整,还可以对图像的锐度、模糊度、噪点等进行处理。

这些调整可以单独进行,也可以组合在一起,从而得到各种各样的效果。

达芬奇滤镜算法的应用非常广泛,它可以用于电影、电视、广告、摄影等领域的图像处理。

在电影和电视制作中,达芬奇滤镜算法可以用于调整画面的色调、色温、对比度等,从而达到更好的视觉效果。

在广告和摄影中,达芬奇滤镜算法可以用于调整照片的色彩、亮度、对比度等,从而让照片更加生动、鲜明。

达芬奇滤镜算法是一种非常强大的图像处理算法,它可以对图像进行各种各样的调整,从而达到不同的效果。

无论是电影、电视、广告、摄影,还是普通用户的图像处理软件,都可以受益于这种算法
的应用。

高动态范围(hdr)数据转换和色彩空间映射的制作方法

高动态范围(hdr)数据转换和色彩空间映射的制作方法

高动态范围(hdr)数据转换和色彩空间映射的制作方法
高动态范围(HDR)数据转换和色彩空间映射是将HDR图像转换为低动态范围(LDR)图像的过程。

这个过程是通过映射HDR图像的亮度范围到LDR图像的亮度范围来实现的。

以下是制作HDR数据转换和色彩空间映射的一般步骤:
1. 收集多张具有不同曝光水平的照片。

这些照片应涵盖整个动态范围,从最暗的阴影部分到最亮的高光部分。

2. 将这些曝光不同的照片合成为一张HDR图像。

这可以通过将每张照片的像素值与其曝光时间权重进行加权平均来实现。

3. 进行色彩空间映射。

由于HDR图像的色彩范围可能超出LDR图像所能表示的范围,所以需要将HDR图像的颜色映射到LDR图像的颜色空间中。

这可以通过应用色彩映射函数来完成。

常用的映射函数包括线性映射、Tone Mapping(色调映射)和Gamma校正等。

4. 应用调整和后处理。

在进行HDR数据转换和色彩空间映射后,可能需要对结果进行进一步调整和后处理,以获得所需的最终效果。

这可能包括调整对比度、饱和度和颜色平衡等。

总之,制作高动态范围数据转换和色彩空间映射的方法涉及到收集曝光不同的照片、合成HDR图像、色彩空间映射和调整后处理。

这些步骤的目标是将HDR图像转换为LDR图像,以在标准显示设备上显示或传输。

HDR原理与实现

HDR原理与实现

HDR原理与实现HDR(High Dynamic Range)即高动态范围技术,是一种使用多个曝光水平的图像,通过合成来提高图像的动态范围的技术。

传统的摄影技术仅能呈现有限的动态范围,而HDR技术则能够更好地还原现实世界中宽广的亮度范围。

下面将详细介绍HDR技术的原理和实现方法。

1.HDR原理:传统的相机或摄影器材仅能同时记录一种曝光水平下的光照信息,因此当场景中包含明亮和暗部分时,摄影师必须在两者之间做出折中选择,导致亮部或暗部细节的丢失。

而HDR技术则通过在相机中采集多个不同曝光水平的图像,再通过合成算法将这些图像合并成一幅具有更广泛动态范围的图像。

具体原理如下:-曝光:使用自动或手动曝光控制,拍摄多张不同曝光水平的图像,通常包括亮度适中、亮度较低、和亮度较高的图像。

-对齐:将这些图像进行对齐对准,以保证后续的图像合成过程中各个图像对应区域的一致性。

-合成:通过合成算法,将亮度适中、亮度较低、亮度较低的图像进行加权叠加,得到高动态范围的图像。

-映射:对合成得到的高动态范围图像进行色调映射,以适应普通显示设备的有限动态范围,使图像能够在常规设备上显示。

2.HDR实现:实现HDR技术主要分为硬件实现和软件实现两种方式。

硬件实现:-多曝光传感器:一些相机设备中已经内置了多个传感器,可以同时捕捉多个曝光水平的图像。

-可变ND滤镜:通过在相机中使用可变中性密度(ND)滤镜,可调节进光量,以获取不同曝光水平的图像。

-曝光时间调节:通过控制相机的曝光时间,可以获取不同曝光水平的图像。

软件实现:- 图像融合:使用图像融合算法(如加权平均或基于像素值的选择)对不同曝光水平的图像进行合成,可使用Photoshop等软件进行处理。

- 色调映射:使用色调映射算法(如Reinhard,Durand等算法),将HDR图像映射到低动态范围显示设备上。

-色彩校正:通过色彩校正算法,对合成结果进行色彩修正,以达到更好的视觉效果。

【技术前沿】HDR转换曲线比较

【技术前沿】HDR转换曲线比较

【技术前沿】HDR转换曲线比较展开全文1背景随着显示技术的发展以及消费者对更极致观影体验的追求,超高清电视(UHDTV)逐渐成为热点话题,高分辨率、高帧率、高动态范围(HDR)、宽色域(WCG)是超高清电视的主要特征,其中高动态范围是近年的热点研究问题。

目前已推出的HDR技术标准以杜比视觉(Dolby Vision)、HDR 10、HLG为主流。

EOTF(光电转换函数)是HDR技术标准中的关键技术,主要分为两种PQ(perceptual quantizer)和HLG(Hybrid Log-Gamma),前者由杜比公司研制推出,后者由NHK和BBC联合制定推出。

那么对于HDR为什么要设定新的EOTF而不沿用SDR的设定呢?目前大部分SDR显示器峰值显示亮度在100 nits左右,其EOTF 采用的是gamma曲线,而HDR需要能够显示10000 nits的峰值亮度,如果继续采用SDR的EOTF那么需要14 bits位深的像素来编码,这对于传输和存储都极为不利,好在人眼对于高亮度区域不如暗处敏感,利用这个特点,通过模拟人眼的生理特性提出的新的EOTF可以在不引入任何伪影的情况下用10bit或12 bit的像素来编码HDR内容。

PQ曲线就是以此为基础提出的[1]。

而HLG主要是基于如何使HDR内容与目前广泛运用的广播基础设施及SDR内容兼容而提出的。

所以HLG曲线在低动态范围时与SDR 的gamma曲线一致,同时根据韦伯定律对高动态范围的曲线重新进行了定义,从而完成对HDR和SDR内容的兼容[2]。

2基本概念介绍色彩值(color value)色彩值是用于描述一张图像中特定颜色分量(如R、G、B或Y)的数值。

数字编码值(digital code value)一张图像信号值的数字表示,通常是非线性的颜色值。

电光转换函数(EOTF)用于描述输入显示器的非线性颜色值(数字编码像素值)和显示器所显示的线性颜色值之间的关系。

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256*256
Original 512*512
128*128
64*64
32*32 16*16
Fig 5. Gaussian pyramid of Lena
At each level k, we compute the gradients using central differences:
∇H k = ( H k ( x + 1, y) − H k ( x −1, y) H k ( x, y + 1) − H k ( x, y −1) , ) k +1 k +1 2 2
Note: All the computations are done on the logarithm of the luminance rather than the luminance itself (a) The logarithm of the luminance is a crude approximation to the perceived brightness; (b) gradients in the log domain correspond to ratios in the luminance domain.
Final Report
Speaker: Fang Ying 2011.12.6
Content
Ⅰ. Introduction
1. What is HDRI? *Dynamic range: dimensionless quantity, a single extreme ratio between the max and min image intensities. The dynamic range of natural scenes exceeds three log units. *High Dynamic Range Image(HDRI) : Accuracy (1)Entire color gamut; (2)Full range of luminance that is visible to a human observer. *Applications: surveillance, remote sensing, space research, medical applications,…
(x,y-1) (x-1,y) (x, y) (x,y+1) (x+1,y)
For boundaries: Padding for boundaries
(2) At each level k a scaling factor φk(x,y) is determined for each pixel based on the magnitude of the gradient there:
(1) Construct a Gaussian pyramid H0,H1,…,Hd, H0: the full resolution HDR image Hd: the coarsest level in the pyramid
Fig 4. Gaussian Pyramid
As we move up the pyramid, both size and resolution decrease.
4. Generate the attenuated G
G( x, y) = ∇H ( x, y)φ ( x, y)
5. Get div G
divG ≈Gx (x, y) −Gx (x −1, y) +Gy (x, y) −Gy (x, y −1)
G 6. Solve the Poisson Equation ∇²I=div How to solve Poisson equation? *Use FFT to solve ∇²I=div G First consider the continuous Poisson equation:
Fig 3. Flow chart of gradient domain HDR compression
Detailed Description
0. Input the original HDR image 1. Get the radiance map of the input image (RGB→YUV) Y= 0.299R + 0.587G + 0.114B
the first item of the left could be discrete as:
i.e. K=1: K=2: …… K=6:
H1 ( x +1, y) − H1 ( x −1, y) H1 ( x, y +1) − H1 ( x, y −1) ∇H1 = ( , ) 2 2 2 2 H ( x +1, y) − H2 ( x −1, y) H2 ( x, y +1) − H2 ( x, y −1) ∇H2 = ( 2 , ) 3 3 2 2
ϕk (x, y) =
α
|| ∇Hk (x, y)||
|| ∇Hk (x, y)|| β ( )
α
Set α to 0.1 times the average gradient magnitude, β between 0.8 and 0.9
(3) The full resolution gradient attenuation function Ф(x,y) is computed in a top-down fashion:
φd ( x, y) = ϕd ( x, y) φk ( x, y) = L(φk +1 )( x, y)ϕk ( x, y) φ ( x, y) = φ0 ( x, y)
L is an upsampling operator with linear interpolation.
Bilinear interpolation
(1,1) (1,1) (2,1) (1,2) (2,2) (2,1) (1,2) (2,2) (3,2) (4,2) (1,3) (2,3) (3,3) (4,3) (1,4) (2,4) (3,4) (4,4)

(3,1) (4,1)
H1: 2*2
H2: 4*4
H2(1,1)=H1(1,1); H2(1,2)=(H1(1,1)+H1(1,2))/2; H2(1,3)=(H1(1,1)+H1(2,1))/2; H2(1,4)=((H1(1,1)+H1(1,2)+H1(2,1)+H1(2,2))/4;
2. Get gradient map ∇H(x,y)
3. Generate attenuation factor Ф(x,y) -----A multi-resolution edge detection scheme This method achieves HDR compression by attenuating the magnitudes of the HDR image gradients by a factor of Ф(x,y) at each pixel. Real-world images contain edges at multiple scales. In order to detect all of the significant intensity transitions, we must employ a multi-resolution edge detection scheme. Our solution is to propagate the desired attenuation from the level it was detect at to the full resolution image.
* TRCs: Advantage: simplicity and computational efficiency Disadvantage: must be one-to-one and monotonic in order to avoid reversals of local edge contrast, hard to preserve local contrasts * TROs: Advantage: take local spatial context into account when deciding how to map a particular pixel Disadvantage: suffer from halo artifacts and dark bands around small bright visible light sources, overemphasize details, take a substantial amount of time
Fig 1. A series of differently exposed photographs
Fig 2. A model of HDR compression
3. How?
(1). Global (spatially invariant) mappings;
--- Tone reproduction curves (TRCs) Ward Larson (1997) (2). Local (spatially variant) mappings. --- Tone reproduction operators (TROs) Low curvature image simplifier (LCIS)
Gradient domain high dynamic range compression
Raanan Fattal Dani Lischinski Michael Werman School of Computer Science and Engineering The Hebrew University of Jerusalem
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