Tone Mapping(色调映射) 认识

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Tone Mapping(色调映射) 认识

【背景 - 高动态图像】
【起源】
【定义】
【举个例子】
【研究分类】

详细

1. 【背景 - 高动态图像】

图像的动态范围：图像的 Max(亮度值) / Min(亮度值)

高动态图像：动态范围大的图像

高动态 VS 普通：高动态图像(位数 > 8位) 普通灰度图像(位数 = 8位一般情况) 显示器的灰度Only 8位

怎么办 -处理：将高动态图像的颜色 -> 变换才能显示出来；

另外高动态图像的灰度值分布的很不均匀，只有少数的像素点较亮，所以如果直接对图像进行线性的归一化（把灰度最大值映射为255，最小值映射为0）再显示，则图像会一片黑（参考左下图）。色调映射（tone mapping）就是为了解决这个问题而生。

--- 延伸：自然图像亮度特点。亮度单位是坎德拉/平方米(cd/m2), 自然界中的亮度从星光(10^-2 cd/m2数量级)，到日光(10^4 cd/m2数量级),动态范围为10^6，非常大。

2. 【起源】

eg1 ：在18世纪时，画家在作画的时候面临着这样一个问题：自然界中光线亮度的范围非常大，而颜料颜色的范围却非常有限。

因此，找出一套行之有效的颜色转换方法，用范围有限的颜料，画出颜色范围很宽的自然光，变得尤为重要。现如今，这种颜色的转换的方法，就成为色调映射。

eg2 ：在摄影学中，底片的对比度往往很低，直接冲洗的话，很难表现图片中的细节。

所以也需要对底片进行处理（Dodging and Burning），这也引入了色调映射的一类方法，详细内容会在后面叙述。

eg3 ：在20世纪70年代，电子相机的出现，人们开始使用模拟电路，来处理图像。

之后随着数字相机的出现与发展，发展出了现在的各种色调映射（Tone mapping）算法

3. 【定义】

色调映射算法：指对图像颜色进行映射变换的算法。

目的，调整图像的灰度，使得处理后的图像人眼看起来更加舒适，能更好的表达原图里的信息与特征。

理解：通常被理解为将颜色值从高动态范围（HDR）映射到低动态范围（LDR）的过程。

在Unity(虚拟现实引擎软件)中，这意味着对于大多数平台上任意16 位的浮点型颜色值将被映射为 [0，1] 范围内的传统8位颜色值。

4. 【举个例子】

Gamma校正

5. 【研究分类】

色调映射研究方法大致分为两类：全局 / 局部

1> 全局算法

特点：

1. 任意相同颜色的像素点，在映射后，还是相同的颜色；

2.全局算法一般较简单，速度快；

3.全局算法的性能一般劣于局部方法；

存在算法：直方图均衡化、Gamma、对数校正、直方图规定化、分段灰度变换

2>局部算法

特点：

1.映射前颜色相同的像素点，映射后颜色可能不同

2.局部算法一般较全局方法更复杂，速度相对较慢；

3.局部算法的性能一般优于全局方法；

4.会出现光晕等现象

存在算法：分块中值直方图等

特别感谢新浪博客作者 陈法圣 资料链接： http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a5781350102w707.html

相关公式参考链接：http://www.cnblogs.com/bigbigtree/p/3458797.html

相关优秀算法示例：https://wenku.baidu.com/view/d5996bb8be23482fb5da4c26.html

以上内容只是简单搭起框架，日后在做项目或研究过程中会持续更新。。。

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