一种立体图像的高动态范围成像方法

技术领域

本发明涉及高动态范围成像技术领域，具体为一种立体图像的高动态范围成像方法。

背景技术

信号的动态范围是指可变化信号的最大值和最小值的比值。在图像领域动态范围则是指图像能捕捉的场景中的光亮度的范围。数字成像的目标之一是尽可能的还原真实世界的光学信息，其中能够捕获更大的动态范围是其发展及研究的重要方向。目前常用的方法是采集多帧不同曝光量下图像并进行合成为高动态图像。但是该方法在拍摄高动态场景会出现重影问题，另外该方法合成过程耗时较长无法实现高实时性。

目前在很多专业领域中立体显微成像技术具有3D成像效果好，实时性高，优良特性，鉴于以上优良特性，其已经大规模推广应用。其中立体成像技术，采用具有一定视差角度的双路摄像光路，双摄像光路采集两路具有视差的数字图像并通过3D显示器显示。实际使用过程中，由于拍摄场景的复杂光照等情况，现有的成像技术动态范围已经难以满足某些拍摄场景的需求，同时用户对立体成像的动态范围提出了更高的要求。针对立体成像的场景，采用传统方法无法处理高变化场景，同时也无法充分利用视点的信息。为了满足现有应用环境的新需求及克服现有技术的不足，本发明提供了一种立体视频高动态范围成像方法。通过使用立体相机同时捕获高和低曝光图像来产生高动态范围视差图像。本方法具有在极低的时间延迟的情况下完成高动态范围成像，实时性较高等有益效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体图像的高动态范围成像方法，包含以下步骤：

步骤1：利用立体显微手术摄像模块获得场景中的左右视差图像，对立体摄像模块左右双光路的曝光量进行控制，其中一路配置曝光时间为Δt1采集获得图像为I

步骤2：对左右两路图像进行曝光鲁棒立体匹配，曝光鲁棒立体匹配方法为：

1)对输入的I

2)遍历滤波后的左右图像的像素，并进行极线距变换，所述变换公式为

其中o

步骤3：采用基于置信度传播的立体匹配算法对灰度变换后的图像对进行立体匹配，所述基于置信度传播的立体匹配算法分为以下步骤，全局立体匹配的能量函数公式

E＝∑

其中ρ

步骤4：对立体匹配的像素点进行滤波操作，所述滤波操作包括，将其中步骤3中匹配能量值低于E平均能量的值剔除，对于匹配的像素点满足条件当Δt1＞Δt2时，I(x

步骤5：将步骤4获得的像素点集Q中的像素按照灰度大小，将其分为10个等间距的部分，并从每部分提取像素样本，计算亮度响应函数，其中右视点图像I

v

步骤6：拟合出左右图像的I

式中，Δt

E

步骤7：将图像像素带入以下值，拟合出相机响应曲线后，下式求得E

其中w(V

步骤8：对步骤7得到的图像照度进行色调映射，步骤7获得的图像I，进行平滑滤波，优选的采用双边滤波，得到高动态范围图像的低频部分I

log

I

优选的，所述步骤2中优选的采用中值滤波算法。

优选的，步骤2中σ

优选的，所述步骤8中优选的采用双边滤波。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过使用立体相机同时捕获高和低曝光图像来产生高动态范围视差图像。本方法具有在极低的时间延迟的情况下完成高动态范围成像，实时性较高等特点。

附图说明

图1为本发明实施方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种立体图像的高动态范围成像方法，包含以下步骤：

步骤1：利用立体显微手术摄像模块获得场景中的左右视差图像，对立体摄像模块左右双光路的曝光量进行控制，其中一路配置曝光时间为Δt1采集获得图像为I

步骤2：对左右两路图像进行曝光鲁棒立体匹配，曝光鲁棒立体匹配方法为：

1)对输入的I

2)遍历滤波后的左右图像的像素，并进行极线距变换，所述变换公式为

/>

其中o

步骤3：采用基于置信度传播的立体匹配算法对灰度变换后的图像对进行立体匹配，所述基于置信度传播的立体匹配算法分为以下步骤，全局立体匹配的能量函数公式

E＝∑

其中ρ

步骤4：对立体匹配的像素点进行滤波操作，所述滤波操作包括，将其中步骤3中匹配能量值低于E平均能量的值剔除，对于匹配的像素点满足条件当Δt1＞Δt2时，I(x

步骤5：将步骤4获得的像素点集Q中的像素按照灰度大小，将其分为10个等间距的部分，并从每部分提取像素样本，计算亮度响应函数，其中右视点图像I

v

步骤6：拟合出左右图像的I

式中，Δt

E

步骤7：将图像像素带入以下值，拟合出相机响应曲线后，下式求得E

其中w(V

步骤8：对步骤7得到的图像照度进行色调映射，步骤7获得的图像I，进行平滑滤波，得到高动态范围图像的低频部分I

log

I

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。