的顯示范圍內(nèi)；優(yōu)選地，在gamma 矯正過程中，將HDR圖像中每個(gè)像素點(diǎn)比例映射后的RGB值矯正映射到顯示區(qū)間【0,255】。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的系統(tǒng)，其 特征在于，HDR處理模塊還包括浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算子模塊，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算子模塊與HDR圖像合成子模 塊和色調(diào)映射子模塊連接，用于根據(jù)HDR圖像合成子模塊和色調(diào)映射子模塊提供的計(jì)算參 數(shù)和計(jì)算公式進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算； 優(yōu)選地，HDR處理模塊還包括DMA子模塊、FIFO子模塊和Registers子模塊用于與總 線上的中央處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；優(yōu)選地，HDR處理模塊根據(jù)中央處理 模塊提供的目標(biāo)圖像的基地址和數(shù)據(jù)讀取長度通過DM子模塊向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊發(fā)出數(shù)據(jù) 獲取請(qǐng)求，HDR處理模塊根據(jù)中央處理模塊提供的結(jié)果圖像的基地址和數(shù)據(jù)寫入長度通 過DM子模塊向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊發(fā)出數(shù)據(jù)寫入請(qǐng)求；優(yōu)選地，F(xiàn)IFO子模塊用于對(duì)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 模塊獲取的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)和需要寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的結(jié)果圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；優(yōu)選地， Registers子模塊用于對(duì)中央處理模塊提供的目標(biāo)圖像的基地址和結(jié)果圖像的基地址進(jìn)行 存儲(chǔ)； 優(yōu)選地，HDR處理模塊還包括輸入子模塊、中間子模塊和輸出子模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存 儲(chǔ)；優(yōu)選地，輸入子模塊用于對(duì)獲取的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以備HDR合成子模塊進(jìn)行HDR 合成處理；優(yōu)選地，中間子模塊用于對(duì)HDR合成子模塊合成的HDR圖像進(jìn)行存檔以備色調(diào)映 射子模塊進(jìn)行色調(diào)映射處理；優(yōu)選地，輸出子模塊用于對(duì)色調(diào)映射子模塊處理得到的結(jié)果 圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以備寫入。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的系統(tǒng)，其 特征在于，還包括圖像顯示模塊，中央處理模塊通過總線與圖像顯示模塊通信，圖像顯示模 塊用于對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的目標(biāo)場景的結(jié)果圖像進(jìn)行顯示。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的系統(tǒng)，其 特征在于，總線以集成電路IC形式實(shí)現(xiàn)； 優(yōu)選地，中央處理模塊CPU以集成電路IC形式實(shí)現(xiàn)； 優(yōu)選地，圖像采集模塊通過輸入接口連接到總線，輸入接口以集成電路IC形式實(shí)現(xiàn)， 優(yōu)選圖像采集模塊為CMOS相機(jī)； 優(yōu)選地，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通過SDRAM控制器連接到總線，SDRAM控制器以集成電路IC形 式實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為DDR ; 優(yōu)選地，圖像顯示模塊通過DVI控制器連接到總線，DVI控制器以集成電路IC形式實(shí) 現(xiàn)，優(yōu)選圖像顯示模塊為顯示器。
7. -種基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的方法，其特征在于，包括： 采集目標(biāo)場景在不同曝光度下的多幅目標(biāo)圖像并進(jìn)行存儲(chǔ)； 獲取目標(biāo)場景在不同曝光度下的多幅目標(biāo)圖像并進(jìn)行HDR合成處理得到HDR圖像，對(duì) HDR圖像進(jìn)行色調(diào)映射處理得到目標(biāo)場景的結(jié)果圖像并進(jìn)行存儲(chǔ)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的方法，其特征在于， 在HDR合成處理的步驟中，對(duì)目標(biāo)場景在不同曝光度下的多幅目標(biāo)圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行 加權(quán)處理和歸一處理合成得到HDR圖像中一個(gè)像素點(diǎn)的像素值，遍歷多幅目標(biāo)圖像中每個(gè) 像素點(diǎn)得到目標(biāo)場景的HDR圖像； 優(yōu)選地，在HDR合成處理的步驟中，其具體包括：計(jì)算目標(biāo)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的像素值 所對(duì)應(yīng)目標(biāo)場景的亮度、目標(biāo)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的像素值所對(duì)應(yīng)的高斯權(quán)重以及目標(biāo)圖像 的曝光時(shí)間，將目標(biāo)場景在不同曝光度下的多幅目標(biāo)圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的亮度和高斯權(quán)重 以及目標(biāo)圖像的曝光時(shí)間進(jìn)行加權(quán)處理，再根據(jù)多幅目標(biāo)圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的高斯權(quán)重之 和進(jìn)行歸一處理，從而得到HDR圖像中一個(gè)像素點(diǎn)的像素值； 優(yōu)選地，在HDR圖像合成中進(jìn)行加權(quán)歸一處理的計(jì)算公式如下：
在上式中，img_hdr(i)為合成得到HDR圖像中像素點(diǎn)i的像素值，img_linj(i)為第j 幅目標(biāo)圖像中像素點(diǎn)i的像素值所對(duì)應(yīng)目標(biāo)場景的亮度，stack_eXp〇Sure ^為第j幅目標(biāo) 圖像的曝光時(shí)間，weightJi)為第j幅目標(biāo)圖像中像素點(diǎn)i的像素值所對(duì)應(yīng)的高斯權(quán)重，η 為目標(biāo)場景在不同曝光度下的目標(biāo)圖像的數(shù)量； 優(yōu)選地，根據(jù)Debevec和Malik算法得到光照響應(yīng)曲線，將光照響應(yīng)曲線函數(shù)存儲(chǔ)到查 找表1utDeb中，通過查找表將目標(biāo)圖像中像素點(diǎn)的像素值對(duì)應(yīng)到光照響應(yīng)曲線反函數(shù)中 所表示的目標(biāo)場景的亮度img_lin ;優(yōu)選地，根據(jù)目標(biāo)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的流明值得到目 標(biāo)圖像的流明平均值，利用流明平均值得到目標(biāo)圖像的曝光時(shí)間stack_exposure，或者，由 圖像采集模塊CMOS相機(jī)提供目標(biāo)圖像的曝光時(shí)間stack_exposure ;優(yōu)選地，根據(jù)目標(biāo)圖像 中像素點(diǎn)的像素值所對(duì)應(yīng)目標(biāo)場景的亮度計(jì)算得到目標(biāo)圖像中像素點(diǎn)的像素值所對(duì)應(yīng)的 高斯權(quán)重weight。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的方法，其特征在 于，在色調(diào)映射處理的步驟中，對(duì)目標(biāo)場景的HDR圖像中每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行色調(diào)映射，再根據(jù) 色調(diào)映射前后比例對(duì)HDR圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的RGB值進(jìn)行等比例映射，遍歷HDR圖像中每 個(gè)像素點(diǎn)得到目標(biāo)場景的結(jié)果圖像； 優(yōu)選地，在色調(diào)映射處理的步驟中，其具體包括：根據(jù)HDR圖像中每個(gè)像素的RGB值 分別計(jì)算HDR圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的流明值L，對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行色調(diào)映射處理得到色調(diào)映 射后像素點(diǎn)的流明值，根據(jù)色調(diào)映射前后像素點(diǎn)的流明值比例對(duì)HDR圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的 RGB值進(jìn)行等比例映射得到映射后像素點(diǎn)的RGB值，然后進(jìn)行g(shù)amma矯正映射到顯示區(qū)間， 完成HDR圖像進(jìn)行色調(diào)映射處理得到目標(biāo)場景的結(jié)果圖像； 優(yōu)選地，在色調(diào)映射過程中對(duì)HDR圖像進(jìn)行壓縮的計(jì)算公式如下：
在上式中，Ld為色調(diào)映射后HDR圖像中像素點(diǎn)的流明值，Lscaled為像素點(diǎn)的參考掃描 流明值，Pwhite為純白色點(diǎn)判據(jù)閾值； 優(yōu)選地，根據(jù)HDR圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的流明值L計(jì)算得到HDR圖像中流明值的對(duì)數(shù)平 均值、平均值對(duì)數(shù)、最大值對(duì)數(shù)和最小值對(duì)數(shù)，然后計(jì)算HDR圖像的曝光度Palpha和純白色 點(diǎn)判據(jù)閾值Pwhite，再根據(jù)HDR圖像的曝光度Palpha計(jì)算參考掃描流明值Lscaled。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的方法， 其特征在于，還包括對(duì)存儲(chǔ)的目標(biāo)場景的結(jié)果圖像進(jìn)行顯示。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于IC實(shí)現(xiàn)HDR圖像生成及色調(diào)映射的系統(tǒng)及方法，中央處理模塊通過總線與圖像采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和HDR處理模塊通信，至少HDR處理模塊以集成電路IC形式實(shí)現(xiàn)；圖像采集模塊采集目標(biāo)場景在不同曝光度下的多幅目標(biāo)圖像；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊對(duì)圖像采集模塊采集的目標(biāo)圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，并對(duì)HDR處理模塊處理得到的結(jié)果圖像進(jìn)行存儲(chǔ)；HDR處理模塊從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中獲取目標(biāo)圖像，對(duì)目標(biāo)場景在不同曝光度下的多幅目標(biāo)圖像進(jìn)行HDR合成處理得到HDR圖像，對(duì)HDR圖像進(jìn)行色調(diào)映射處理得到目標(biāo)場景的結(jié)果圖像，將目標(biāo)場景的結(jié)果圖像進(jìn)行存儲(chǔ)。通過集成電路IC形式實(shí)現(xiàn)了HDR圖像合成和色調(diào)映射，提高了實(shí)時(shí)性，降低了軟件依賴，減少了系統(tǒng)資源開銷。
【IPC分類】G06T5-50
【公開號(hào)】CN104835131
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510188919
【發(fā)明人】王攀, 林嘯, 金西
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日