一种合成高动态范围图像的方法与流程

技术特征：

1.一种合成高动态范围图像的方法，其特征在于：在计算机中装有Lumincept9.31.1软件，按以下步骤完成：

步骤1、选择合适的场景，场景中只包括一个塔尖形状的物体，塔尖形状的物体远高于场景中的其他物体,场景中还包括没有云彩的天空，这样的场景记为Scene；

步骤2、获取塔尖形状的物体的底部到顶部之间的距离，用变量Bulid_H表示，距离的单位为米；获取塔尖形状的物体在WGS84坐标系下的经度和纬度，分别用变量Location_longitude1、Location_latitude1表示;

步骤3、调节相机的位置和姿态，使Scene中塔尖形状的物体的最高处位于相机的取景器的中心位置;始终保持相机的位置和姿态不变，获取相机在WGS84坐标系下的经度和纬度，分别用变量Location_longitude2、Location_latitude2表示；由小到大的改变相机的曝光时间A次，相机的其他参数不变，通过相机获取每个曝光时间对应的一张Scene照片，第I张照片的曝光时间设为S(I)，曝光时间的单位为秒，第I张照片用Image(I)表示，I=1,2,...,A；记录拍摄第一张照片时的当地时间，用变量Time表示;

步骤4、查看谷歌地图，分别找到相机和Scene中塔尖形状的物体在谷歌地图中的位置，获得他们之间的距离，用变量Distance表示，利用Distance和Build_H的值，在Lumicept软件中模拟相机的位置和方向;

步骤5、Lumicept软件中使用CIE(Commission Internationale de L’Eclairage )标准天空模型，根据Time、Bulid_H、Location_longitude1、Location_latitude1和Location_longitude2、Location_latitude2，在Lumicept软件中复现Image(1)中的场景，将复现的场景记为Simulated_model;

步骤6、设，寻找Image(k)中所有的天空区域，用Sky表示，将Sky中所有像素点按照从左到右，从上到下的顺序构成矩阵Z；将矩阵Z的行数设为m,列数设为n，

Z(c,d)=(R(c,d),G(c,d),B(c,d))为矩阵Z的第c行第d列元素，其中R(c,d)、G(c,d)、B(c,d)分别为Z(c,d)的RGB值，c=1,2,…,m；d=1,2,…,n;

步骤7、构造矩阵Gy，设元素Gy（c,d）是矩阵Gy的第c行第d列元素，Gy(c,d)=B(c,d)，c=1,2,...,m；d=1,2,...,n;

设矩阵Gy中元素的最大值用maxGy表示，矩阵Gy中元素的最小值用minGy表示;

步骤8、根据矩阵Gy中的元素的最大值和最小值来确定采样点的个数N，只需满足方程：

步骤9、构造向量Lrange，Lrange(t)为向量Lrange中的第t个元素，

;

步骤10、构造向量RandNumber，RandNumber(e)为RandNumber的第e个元素，且RandNumber(e)为整数，;

步骤11、设在矩阵Gy中与RandNumber(e)相同元素的个数为size(e)，e=1,2….,N；构造矩阵Hp，设元素Hp(i,j)是矩阵Hp的第i行第j列元素，i=1,2,…,size(p)；j=1,2；p=1,2,…,N；构造向量w，w(q)为向量w的第q个元素，w(q)=1，q=1,2,…,size(p)，p=1,2,…,N;

步骤12、按照从上到下，从左到右的顺序，如果Gy(c,d)等于 RandNumber(e)，那么Hp(w(p),1)=c；Hp(w(p),2)=d，w(p)=w(p)+1；构造向量random (i)为向量random的第i个值，random(i)的值是大于1并且小于的任意一个整数，c=1,2,…,m；d=1,2,…,n，i=1,2,…,size(p)，e=p=1,2,…,N;

步骤13、构造矩阵RandTest，其中RandTest(i,j)是矩阵RandTest中的第i行第j列元素，i=1,2,…,N；j=1,2；RandTest(i,1)=Hp(random(i),1)，RandTest(i,2)=Hp(random(i),2)，i=1,2,…,N;

步骤14、将Image(L)上所有像素点按照从左到右，从上到下的顺序构成矩阵ZL，将矩阵ZL的行数设为r,列数设为s,设元素ZL(i,j)=(R_L(i,j),G_L(i,j),B_L(i,j))，ZL(i,j)是矩阵ZL的第i行第j列元素，其中R_L(i,j)、G_L(i,j)、B_L(i,j)分别为ZL(i,j)的RGB值i=1,2,…,r；j=1,2,…,s；L=1,2,…,A;

步骤15、构造一个向量U_R，其中U_R(X)为向量U_R中第X个元素；U_R(X)=R_L(RandTest(i,1),RandTest(i,2))，其中X=(L-1)*N+i；L=1,2,…,A，i=1,2,…,N;

步骤16、构造一个向量U_G，其中U_G(X)为向量U_G中第X个元素;当U_G(X)=G_L(RandTest(i,1),RandTest(i,2))，其中X=(L-1)*N+i；L=1,2,…,A，i=1,2,…,N;

步骤17、构造一个向量U_B，其中U_B (X)为向量U_B中第X个元素;当U_B(X)=B_L(RandTest(i,1),RandTest(i,2))，其中X=(L-1)*N+i；L=1,2,…,A，i=1,2,…,N;

步骤18、构造向量Luminance_R，Luminance_R(Y)为向量Luminance_R中的第Y个元素;使用Lumicept，读取Simulated_model中坐标为(RandTest(i,1),RandTest(i,2))的像素点R通道Luminance值，记为LuminanceR(RandTest(i,1),RandTest(i,2))；则Luminance_R(Y)=S(I)*LuminanceR(RandTest(i,1),RandTest(i,2))，其中Y=(I-1)*N+i，I=1,2,…,A，i=1,2,…,N;

步骤19、构造向量Luminance_G，Luminance_G(Y)为向量Luminance_G中的第Y个元素;使用Lumicept，读取Simulated_model中坐标为(RandTest(i,1), RandTest(i,2))的像素点的G通道Luminance值，记为LuminanceG(RandTest(i,1),RandTest(i,2))；则Luminance_G(Y)=S(I)*LuminanceG(RandTest(i,1),RandTest(i,2))，其中Y=(I-1)*N+i，I=1,2,…,A，i=1,2,…,N;

步骤20、构造向量Luminance_B，Luminance_B(Y)为向量Luminance_B中的第Y个元素;使用Lumicept，读取Simulated_model中坐标为(RandTest(i,1), RandTest(i,2))的像素点的B通道Luminance值，记为LuminanceB(RandTest(i,1),RandTest(i,2))；则Luminance_B(Y)=S(I)*LuminanceB(RandTest(i,1),RandTest(i,2))，其中Y=(I-1)*N+i，I=1,2,…,A，i=1,2,…,N;

步骤21、构造一个矩阵表示矩阵的第ii行第jj列元素，

，

ii=0,1,2,3,4；jj=0,1,2,3,4;构造向量F1，F1(ii)表示向量F1的第ii个元素，

，ii=0,1,2,3,4；

则可根据下式

计算的值，R通道的相机响应曲线可用函数表示，

步骤22、构造一个矩阵表示矩阵的第ii行第jj列元素，

，

ii=0,1,2,3,4； jj=0,1,2,3,4;构造向量F2，F2(ii)为向量F2的第ii个元素，

，ii=0,1,2,3,4;

则可根据下式

计算的值，G通道的相机响应曲线可用函数表示，

步骤23、构造一个矩阵表示矩阵的第ii行第jj列元素，

，

ii=0,1,2,3,4；jj=0,1,2,3,4;构造向量F3，F3(ii)为向量F3的第ii个元素，

，ii=0,1,2,3,4;

则可根据下式

计算值，B通道的相机响应曲线可用函数表示，

步骤24、用相机1拍摄任意场景，获得一张照片，用变量Picture_cloud表示；拍摄Picture_cloud时相机1的曝光时间用变量ExposureTime_cloud表示;

步骤25、将Picture_cloud中所有像素点按照从左到右，从上到下的顺序构成矩阵；设矩阵P_C的行数为r，列数为s，P_C(i,j)=(P_CR(i,j), P_CG(i,j), P_CB(i,j))为矩阵P_C第i行第j列元素，P_CR(i,j)、P_CG(i,j)、P_CB(i,j))分别为P_C(i,j)的RGB值，i=1,2,…,r；j=1,2,…,s;

步骤26、令CIE_R=0.25100031242007470，CIE_G=0.6646797942289187，CIE_B=0.08431989，构造矩阵L_total，L_total(i，j)为矩阵L_total的第i行第j列元素，则L_total(i,j)可表示为：

i=1,2,…,r；j=1,2,…,s;

步骤27、Picture_cloud对应的高动态范围图像的RGB值分别用矩阵表示，分别为的第i行第j列元素，

;

通过上述步骤可以快速、高精度地生成高动态范围图像。