多尺度细节融合的多曝光高动态图像重建

同一场景不同曝光的图像序列,常出现曝光不足或曝光过度的区域,造成高亮或阴暗处的细节损失。针对这一问题,提出的多尺度细节融合的多曝光高动态图像重建方法,根据图像的对比度、饱和度、适度曝光量等三个测度因子生成原始多曝光图像的权重图,对分解的权重高斯金字塔进行Dirichlet函数映射,保证信息丰富区域权值最大,通过拉普拉斯金字塔重建,使得融合图像所包含的细节信息最大化并且最大限度地减少失真。     

基于灰度级映射函数建模的多曝光高动态图像重建

为解决传统多曝光图像融合的实时性和动态场景鬼影消除问题,提出了基于灰度级映射函数建模的多曝光高动态图像重建算法。对任意大小的低动态范围（Low dynamic range,LDR）图像序列,仅需拟合与灰阶数目相同个数而不是与相机分辨率个数相同的视觉适应的S形曲线,利用最佳成像值判别方法直接融合,提高了算法的融合效率,能够达到实时性图像融合要求。对动态场景的融合,设计灰度级映射关系恢复理想状态的多曝光图像,利用差分法检测运动目标区域,作鬼影消除处理,融合得到一幅能够反映真实场景信息且不受鬼影影响的高动态范围图像。     

中值直方图均衡的动态场景多曝光图像融合算法

为解决动态场景下多曝光融合图像出现鬼影的问题,提出一种新的动态多曝光图像融合算法。引入中值图像均衡对输入图像和参考图像的直方图进行处理,将获取的图像对做差分,并对差分图进行阈值分割和形态学优化得到运动权重图。中值直方图均衡可以为一对图像分配相同的直方图,同时保持其灰度动态,因此对多曝光图像对调整其亮度差异,有利于运动区域检测的准确性。通过强度映射函数将参考图像分别映射为各个输入图像的亮度,并将输入图像的运动区域替换为参考图像的一部分,得到具有亮度过渡自然的图像序列。在此基础上,对静态图像序列进行融合得到最终的融合图像。实验结果表明,该算法可有效地避免鬼影现象,且能够获得细节丰富、视觉效果良好的高动态范围图像,经该算法融合后的图像在标准差、边缘强度、相关系数和动态场景结构一致4个指标上与DGF、FMSD等算法相比具有明显的优势。     

高动态实时图像采集与半实物仿真系统设计

针对半实物仿真系统中的高实时性动态序列图像采集技术开展研究。研究成果在军事和民用上都有着广泛的用途,可应用于具有高动态虚拟图像采集需求的各种半实物实时仿真应用。在方案论证及关键技术突破的基础之上,采用GPU硬件加速平台和分布式架构,对大范围动态场景区进行了初步仿真。仿真结果表明,目前采用的软硬件方案可以满足对动态场景区进行高动态实时仿真和虚拟图像采集的要求。     

基于Retinex理论的多曝光图像融合算法

多曝光图像融合技术是将一组场景相同但曝光程度不同的图像序列直接融合成为一幅含有更多场景细节信息的高质量图像。针对现有算法局部对比度差和色彩失真的问题，结合Retinex理论模型提出了一种新的多曝光图像融合算法。首先，基于Retinex理论模型，利用光照估计算法将曝光序列图像分为入射光分量序列和反射光分量序列，然后分别采用不同的融合方法对这两组序列进行处理。对于入射光分量，要保证场景的全局亮度的变化特性并且削弱过曝光和欠曝光区域的影响；而对于反射光分量，要采用适度曝光的评价参数来更好地保留场景的色彩及细节信息。分别从主观和客观两方面对所提算法进行了分析。实验结果表明，同传统基于图像域合成的算法相比，该算法在结构相似度（SSIM）上平均提升了1.7%，另外在图像色彩和局部细节上的处理效果更好。     

大动态范围多曝光图像融合方法

提出一种基于动态范围扩展的多曝光图像多尺度融合方法。讨论融合目标与动态范围分布、细节及颜色的处理策略。在融合规则中提出全局动态范围系数来反映全局照度范围,并指导亮度融合来突出融合结果的动态范围;使用局部对比度和色彩饱和度来反映原始图像的曝光程度,并用于指导色彩融合;使用小波分析作为多尺度融合工具。对算法进行测试并与已有算法的结果进行信息熵和动态范围比较,结果表明该算法对于信息熵和动态范围均有提高。     

虚拟场景实时渲染软件优化方法

针对影响虚拟场景实时渲染速度与场景精细度的矛盾,研究了虚拟场景实时渲染的软件优化方法.对虚拟场景构建的设计阶段进行场景分割与预存储,对建模阶段进行模型与贴图的优化处理,对运行控制阶段进行可见性细节层次设置与多线程控制.使用这些优化方法后,在保持视觉效果的同时,有效降低场景的复杂度,减少硬件设备的负担,从而提高实时渲染的速度与交互操作的流畅性.     

基于自适应分块的动态场景HDR图像合成算法

通过提出基于梯度上升优化处理的自适应分块算法与基于图像序列梯度域运动检测与去除相结合的方法,自适应调整分块大小及动态区域块的融合权值,最终达到混淆去除的目的.同时,利用Gaussian中心函数窗口滤波,去除在分块融合过程中引入的块边缘不连续性痕迹.实验结果表明,该方法能快速有效地增强多曝光图像融合生成HDRI并去除混淆问题.     

湿地场景的实时动态模拟

实现了一个湿地场景的实时模拟系统,能实时模拟包含数万棵树、数十万棵草,以及自然地形、水面等丰富景观元素的动态湿地场景.为增强场景真实感,提出一种基于环境遮挡的光照算法,以改进几何-图像混合式树木模型的绘制效果;还提出一些高效率的方法近似模拟水面的折射、反射等光学现象,以及晴天、雨天等各种天气条件下的光照效果.在动态模拟方面,结合预计算的关节式形变以及过程式动画2种方法,模拟了树木及花草的随风摇曳效果;还模拟了湖面的微波以及雨天的雨线效果及在水面形成的涟漪,为了提高模拟效率,采用了多种细节层次技术以及最新的GPU加速技术.     

交会对接航天员训练电视图像实时高动态范围渲染

应用基于人眼视觉系统的高动态范围实时渲染技术处理交会对接仿真场景,可以为航天员手控交会对接训练提供高逼真度的电视图像.文中结合交会对接电视图像的特点,分析了交会对接航天员训练电视图像高动态范围实时渲染的关键技术;根据两航天器相对距离,将交会对接过程分为远、中和近3个距离段,采用S-curve算法、自适应对数算法和Reinhard算法分别对每个距离段进行调和映射处理;改进了自适应对数算法和Reinhard算法,并基于GPU处理技术实现仿真电视图像的实时显示.实验结果表明,采用基于距离变化调整调和映射算法的方法处理交会对接仿真电视图像可以高逼真地模拟实录视频场景,为航天员手控交会对接训练提供了视景支持.     

免疫粒子群优化算法在图像融合中的应用

提出了一种基于图像分块的小波多聚焦图像融合方法,并将免疫粒子群优化搜索策略应用于多聚焦图像融合子块寻优中。将图像子块作为粒子,以寻求最优组合分块形成的融合图像。利用两种评价参量,即信息熵和交叉熵进行不同图像融合方法的分析及效果评价,实验结果表明,其融合性能优于对图像只进行分块而不作小波分解的融合方法和只作小波分解而不进行分块的融合方法,该方法既能消除块痕迹,又能节约运算量,取得了很好的融合效果。与标准粒子群相比,免疫粒子群的收敛性能和达优率更好。     

Observation of image quality for HDR micro LED display

This paper compared a high-dynamic range (HDR) micro-light-emitting diode (Micro LED) display with an LCD (Liquid Crystal Display) with a relatively low luminance range to determine the relationship between HDR and its factors and the effect of quality factors on the final image quality evaluation. The experimental subjects were general consumers, who evaluated images displayed on a Micro LED 4 K (110 in.) and an LCD 8 K (85 in.). The image-quality characteristics of the Micro LED reinforced texture analysis of the surface and clear image quality especially for the microscopic image group. Vividness perceptions have shown to affect all items, indicating that the increase in vividness due to the color gamut extension of Micro LED has a significant impact on the analytical evaluation of the details of an image. This study revealed that HDR is an important factor for image contrast that is comparable to the high resolution of the 8 K display. Among the currently commercialized displays, the Micro LED has the widest HDR, and clear, high-quality images are expected using this new display.     

耦合边缘检测与优化的多尺度遥感图像融合法

为了使融合图像在显著提高空间分辨率的同时,最大限度地融入多光谱图像的光谱信息,提出了一种结合Canny算子与非下采样Contourlet变换的粒子群优化的遥感图像融合方法。首先在IHS变换的基础上,利用Canny算子对全色图像进行边缘提取,根据边缘分布特征对全色图像和多光谱图像[I]分量进行边缘特征融合得到边缘加强的全色图像,然后对新的全色图像和多光谱图像[I]分量分别进行非下采样Contourlet变换,并在低频子带采用有选择性的加权求和融合规则,对于高频方向子带先利用粒子群优化算法寻找结构相似度的最优阈值[p],再采用基于区域结构相似度的融合规则,最后经NSCT和IHS逆变换获得融合图像。仿真实验结果表明：提出的算法能很好地兼顾全色图像细节信息的保留和多光谱图像光谱信息的保持。     

二代小波变换及其在图像融合中的应用

介绍了比较新颖的二代小波变换技术,即通过分裂、预测和更新三个步骤实现小波变换的方法,并且把这种技术成功的应用于图像融合技术中。实践表明,这是一种比较成功的图像融合解决方案。     

核Fisher判别分析在多聚焦图像融合中的应用

提出一种基于核Fisher判别分析与图像块分割的多聚焦图像融合方法。该方法首先将源图像进行块分割,计算反映图像块聚焦程度的清晰度特征;再将源图像的部分区域作为训练样本,获得训练后的核Fisher判别分析参数;然后利用已知的核Fisher判别分析获得初步融合图像;最后对位于源图像清晰与模糊区域交界处的源图像块利用冗余小波变换进行处理后,得到最终融合图像。实验结果表明,该方法的图像融合效果优于常用图像融合方法,可在有效提高图像融合质量与减少计算量之间获得较好的折衷。     

基于形态非抽样小波的实时图像融合方法

提出一种适合实时图像融合的形态非抽样小波(MUDW)变换,该变换采用膨胀和腐蚀操作的平均值作为分解过程中的分析算子,以相邻尺度图像之间的差作为细节图像,使尺度刻画更精细,细节描述更准确;采用随尺度增加而大小递增的结构元素,使尺度间差异更大,应用于图像融合可得到更好的图像融合效果。相比现有的实时图像融合方法,因为膨胀和腐蚀操作的便捷性,所以具有更高的实时性。通过实验证明了该方法具有良好的多尺度分解特性,取得了更好的融合效果;进一步在重构时设立增强因子能显著增强融合图像的效果。因此,在实时图像融合上具有较强的应用价值。     

曝光融合在单幅图像去雾中的应用

针对雾天拍摄图像的降质现象,提出一种简单、有效的单幅图像去雾算法。首先利用暗原色先验知识估计出大气光亮度;然后根据雾天图像的成像物理模型,对每一像素的景深进行较高精度的亚采样,生成对应的虚拟无雾图像备选序列;最后,根据曝光融合算法提出的像素曝光评价指标,利用多分辨率形式的图像融合方法从备选序列中提取出清晰的无雾图像。实验结果表明,该算法既保证了复原图像清晰度,又具有较好的实时性。     

基于模拟多曝光融合的低照度图像增强方法

针对部分低照度图像整体亮度偏暗、对比度差和视觉信息偏弱等问题，提出一种基于模拟多曝光融合的低照度图像增强方法。首先，利用改进的变分Retinex模型和形态学的结合产生基准图来保证曝光图像集中的主体信息；其次，结合Sigmoid函数和伽马矫正构造新的光照补偿归一化函数，同时提出了一种基于高斯引导滤波的反锐化掩模算法，用于调整基准图的细节；最后，分别从亮度、色调和曝光率设计曝光图集的加权值，通过多尺度融合得到最终增强结果，有效地避免了增强结果中的光晕和颜色失真。在不同的公开数据集上的实验结果表明，与传统的低照度图像增强方法进行相比，所提方法降低了亮度失真率，提升了视觉信息保真度。该方法能够有效地保留视觉信息，有利于实现低照度图像增强的实时性应用。     

图像融合在微体古生物分析领域的研究与应用

针对多聚焦微体古生物图像的融合,提出了基于HSI变换和Laplace分解的融合方法。首先对待融合的图像进行HSI变换,用Laplace算子对图像的I分量进行多级分解,分解后的低频分量和高频分量分别采用基于Robert梯度和区域加权均值的融合规则进行融合,最后再进行HSI反变换得到融合图像。在融合过程中,同时考虑了融合结构的影响。实验结果表明,该方法不但高效,而且根据多种图像评价标准,融合图像均优于文中提到的其他方法。     

基于曝光融合的单幅图像去雾算法

针对雾霾等恶劣天气导致户外图像降质的问题,设计了一种简单、高效的图像去雾算法。首先通过空域高通滤波对降质图像进行处理,达到压制低频分量、增强图像边缘细节的目的;然后,对滤波后的图像进行空间线性对比度拉伸,增强图像的对比度;最后通过拉普拉斯金字塔的多曝光图像融合方法,将滤波结果与对比度拉伸结果进行融合,得到最终的去雾图像。实验结果表明,所提算法实时性较高,对雾霾、沙尘、水下等降质图像均有较好的增强效果。