High Dynamic Range Imaging

一.背景介绍

今天，大多数数字图像和成像设备每通道使用8位，因此将设备的动态范围限制为两个数量级（实际上是256级），而人眼可以适应变化十个数量级的照明条件。当我们拍摄现实世界场景的照片时，明亮区域可能曝光过度，而暗区域可能曝光不足，因此我们无法使用单次曝光捕获所有细节。HDR成像适用于每通道使用8位以上（通常为32位浮点值）的图像，从而允许更宽的动态范围。

获得HDR图像的方法有很多种，但最常见的方法是使用不同曝光值拍摄的场景照片。要结合这种曝光，了解相机的响应函数是有用的，并且有估算它的算法。混合HDR图像后，必须将其转换回8位以在常规显示器上查看。此过程称为色调映射。当场景或相机的物体在镜头之间移动时会出现额外的复杂性，因为应该注册和对齐具有不同曝光的图像。

在本教程中，我们将展示如何从曝光序列生成和显示HDR图像。在我们的例子中，图像已经对齐，没有移动的物体。我们还展示了一种称为曝光融合的替代方法，可产生低动态范围图像。

二.代码实现

#include <opencv2/photo.hpp>
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace cv;
using namespace std;
void loadExposureSeq(String, vector<Mat>&, vector<float>&);
int main(int, char**argv)
{vector<Mat> images;vector<float> times;loadExposureSeq(argv[1], images, times);Mat response;Ptr<CalibrateDebevec> calibrate = createCalibrateDebevec();calibrate->process(images, response, times);Mat hdr;Ptr<MergeDebevec> merge_debevec = createMergeDebevec();merge_debevec->process(images, hdr, times, response);Mat ldr;Ptr<TonemapDurand> tonemap = createTonemapDurand(2.2f);tonemap->process(hdr, ldr);Mat fusion;Ptr<MergeMertens> merge_mertens = createMergeMertens();merge_mertens->process(images, fusion);imwrite("fusion.png", fusion * 255);imwrite("ldr.png", ldr * 255);imwrite("hdr.hdr", hdr);return 0;
}
void loadExposureSeq(String path, vector<Mat>& images, vector<float>& times)
{path = path + std::string("/");ifstream list_file((path + "list.txt").c_str());string name;float val;while(list_file >> name >> val) {Mat img = imread(path + name);images.push_back(img);times.push_back(1 / val);}list_file.close();
}

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