一种动态图像显示系统的制作方法

一种动态图像显示系统
1.【技术领域】本申请涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种动态图像显示系统。
2.

背景技术：
在以往传统的视觉传达设计中，主要以静态图像设计为主，以二维画面为主。人们生活的空间是三维立体的，二维图像很难把立体的三维空间视觉效果更好地展示。而在新媒体下的视觉传达设计则是通过动态立体化的图像，进行信息的利用。在现如今动态图像为主要发展趋势的环境下，通过动态图像的呈现方式，把受众在社会生活中所要接触的画面更为真实地还原出来，在传达信息的过程中，效果更为真实，会有身临其境的感觉。越接近真实场景的图像往往具有很宽的亮度动态范围,在计算机图形学中,场景的动态范围指场景中最大亮度值与最小亮度值之间的比值。
3.自然界中的真实场景的动态范围高达810:1,人眼视觉系统能够处理和适应的动态范围约为410:1,而普通摄像机捕获的图像的动态范围仅为210:1。随着高动态范围hdr成像技术的出现,使得场景中低亮度和高亮度区域的细节信息能在一帧图像中同时清晰地呈现出来,这类图像即为hdr图像。由于hdr图像有着ldr图像无法比拟的优势,因此hdr成像是目前图像处理领域中的一个重要研究方向。扩展图像动态范围的技术主要有基于硬件和软件的hdr成像方法。如何有效进行动态图像显示已成为了亟需解决的技术问题。
4.

技术实现要素：
本申请提供了一种动态图像显示系统。本申请所采用的技术方案如下：一种动态图像显示系统，该系统用于实现如下方法：步骤1、接收一组多视点图像，所述多视点图像中各视点的曝光度存在区别，从一组多视点图像中选取欲进行视差估计的两个不同曝光度的视点，对这两个不同曝光度的视点进行曝光度转换，保持其中一个视点的曝光度不变，将另一个视点的曝光度转换到与该曝光度不变的视点相同；步骤2、针对曝光度转换后的两个视点，建立两个视点间的像素对应关系，计算所述曝光度转换后的两个视点之间的像素偏移量，并根据所述像素偏移量计算得到对应的视差图；步骤3、根据步骤2中获得的所述视差图绘制得到相应的虚拟曝光视点，结合参考曝光视点与绘制曝光视点空洞周围信息进行置信度检测，去除绘制不准确的区域，以得到绘制曝光视点；步骤4、对所述绘制曝光视点进行空洞填补，将填补后的绘制曝光视点与参考曝光视点进行边缘检测，修复并平滑边缘区域信息，获得修复后的虚拟曝光视点，并根据所述修复后的虚拟曝光视点来合成并获得hdr图像。
5.进一步的，所述曝光度转换采用如下公式进行：
其中，t
i
、t
j
为曝光时间，f
‑1为逆crf函数，f表示crf函数，e为辐照域图像，为曝光变换后的图像。
6.进一步的，计算所述曝光度转换后的两个视点之间的像素偏移量，通过如下公式计算：计算：计算：其中，ｕ和ｖ表示参考视点和曝光度变换后的视点估计得到的水平和垂直分量，λ是一个正则化参数，和表示数据和空间的处罚函数；处罚函数的计算公式如下：此外，和表示辅助的水平和垂直分量，表示像素点（x,y）的相邻像素集合，和是标量权重；根据所述像素偏移量计算得到对应的视差图，通过如下公式计算：。
7.进一步的，所述根据步骤2中获得的所述视差图绘制得到相应的虚拟曝光视点，具体包括：对于两个视点和，视点作为参考曝光度视点，另一视点为待绘制曝光度视点，将视点绘制到，从而获得绘制曝光视点；采用如下公式进行视点绘制：其中，为绘制曝光视点在坐标处的像素值，为待绘制曝光视点在坐标处的像素值，和分别表示水平视差和垂直视差。
8.进一步的，在步骤4中，对所述绘制曝光视点进行空洞填补，具体包括：步骤401，对所述绘制曝光视点进行置信度检测，去除视差不准确而导致的绘制错误区域；步骤402，将所述绘制曝光视点与所述参考曝光视点的像素值差进行比较，并根据比较结果来进行空洞填补；步骤403，对经过空洞填补后的所述绘制曝光视点进行像素填补，以获得完整的绘制曝光视点图像；
步骤404，对所述完整的绘制曝光视点图像进行虚影检测，并根据检测结果确定了虚影所在位置之后，再选择曝光视点图像中曝光较好的曝光视点进行替换以此消除虚影；步骤405，对消除虚影后的绘制曝光视点图像进行边缘信息修复处理和平滑处理。
9.进一步的，所述置信度检测公式如下：其中，ｔ 为一个常数，表示置信阈值。
10.进一步的，在步骤402中，当绘制曝光视点与参考曝光视点在对应坐标处，像素值差的绝对值大于等于置信阈值时，则认为绘制曝光视点与参考曝光视点不一致，该像素点绘制出错，来进行空洞填补该绘制曝光视点。
11.进一步的，所述对经过空洞填补后的所述绘制曝光视点进行像素填补，采用如下公式进行：。
12.进一步的，对所述完整的绘制曝光视点图像进行虚影检测，并根据检测结果确定了虚影所在位置，具体包括：采用如下公式计算曝光视点图像与高动态范围图像在照度域上的方差，进行虚影区域的判定；如果所述方差的值大于预设的阈值，则可判断出在该位置处存在虚影。
13.进一步的，所述进行边缘信息修复处理，具体包括：采用边缘检测算子分别检测绘制曝光视点和参考曝光视点的边缘区域，并进行取差运算，再进行形态学处理以获得边缘差值掩膜图，所述边缘差值掩膜图的计算公式如下：其中，表示利用canny边缘检测算子获得绘制曝光视点的边缘信息，则表示利用canny边缘检测算子获得参考曝光视点的边缘信息；所述平滑处理具体包括：将参考曝光视点与绘制曝光视点相应的不连续区域进行融合，以实现图像的平滑，所述融合采用如下公式进行：其中，表示绘制曝光视点中边缘差值掩膜图对应区域的像素值，表示参考曝光视点中边缘差值掩膜图对应区域的像素值。
14.通过本申请实施例，可以获得如下技术效果：将不同曝光的图像绘制到同一视点；然后，为了使绘制曝光图像保留更多细节和结构，需要对绘制虚拟曝光图像进行空洞填补及边缘修复，故引入了边缘差值掩膜图，对图像边缘信息进行校正平滑处理；最后利用绘制的虚拟曝光图像合成立体高动态范围图像，获得的绘制曝光图像与参考曝光视点图像之间
的相似性较高，且合成的高动态范围图像质量高。
15.【附图说明】为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为动态图像显示系统的组成结构示意图。
17.【具体实施方式】为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。
18.图1为动态图像显示系统的组成结构示意图；该方法中输入为一组多视点图像，且每个视点的曝光度各不相同，对应的输出为hdr图像。
19.步骤1、接收一组多视点图像，所述多视点图像中各视点的曝光度存在区别，从一组多视点图像中选取欲进行视差估计的两个不同曝光度的视点，对这两个不同曝光度的视点进行曝光度转换，保持其中一个视点的曝光度不变，将另一个视点的曝光度转换到与该曝光度不变的视点相同；在进行视差估计前，先进行曝光度转换，将低曝光度视点与高曝光度视点变换到正常曝光度，恢复其中丢失的高亮、低暗区域信息之后再进行视差估计，从而能够提高视差估计的准确性。
20.所述曝光度转换采用如下公式进行：所述曝光度转换采用如下公式进行：其中，t
i
、t
j
为曝光时间，f
‑1为逆crf函数，f表示crf函数，e为辐照域图像，为曝光变换后的图像；步骤2、针对曝光度转换后的两个视点，建立两个视点间的像素对应关系，计算所述曝光度转换后的两个视点之间的像素偏移量，并根据所述像素偏移量计算得到对应的视差图；对于具有不同曝光度的两个不同的视点，由于拍摄角度不同，两幅图像的前景与背景之间均存在不同程度的位移与形变，很难获得准确的对应关系，本发明中通过使用成像平面上像素运动的瞬时速度，来体现两幅图像之间的对应关系，根据多个视点图像的成像特点对图像进行配准。
21.计算所述曝光度转换后的两个视点之间的像素偏移量，通过如下公式计算：计算所述曝光度转换后的两个视点之间的像素偏移量，通过如下公式计算：
其中，ｕ和ｖ表示参考视点和曝光度变换后的视点估计得到的水平和垂直分量。λ是一个正则化参数，和表示数据和空间的处罚函数，处罚函数的计算公式如下：此外，和表示辅助的水平和垂直分量，表示像素点（x,y）的相邻像素集合，和是标量权重；根据所述像素偏移量计算得到对应的视差图，通过如下公式计算：步骤3、根据步骤2中获得的所述视差图绘制得到相应的虚拟曝光视点，结合参考曝光视点与绘制曝光视点空洞周围信息进行置信度检测，去除绘制不准确的区域，以得到绘制曝光视点；所述根据步骤2中获得的所述视差图绘制得到相应的虚拟曝光视点，具体包括：对于两个视点和，视点作为参考曝光度视点，另一视点为待绘制曝光度视点，将视点绘制到，从而获得绘制曝光视点；采用如下公式进行视点绘制：其中，为绘制曝光视点在坐标处的像素值，为待绘制曝光视点在坐标处的像素值，和分别表示水平视差和垂直视差；步骤4、对所述绘制曝光视点进行空洞填补，将填补后的绘制曝光视点与参考曝光视点进行边缘检测，修复并平滑边缘区域信息，获得修复后的虚拟曝光视点，并根据所述修复后的虚拟曝光视点来合成并获得hdr图像；由于物体间存在遮挡现象，因此估计视差图存在误差，导致绘制的虚拟曝光视点在某些区域出现问题，比如图像的前背景信息交换了位置，使得空洞填补了错误的信息。故得到绘制曝光视点后，需要对其进行置信度检测；在步骤4中，对所述绘制曝光视点进行空洞填补，具体包括：步骤401，对所述绘制曝光视点进行置信度检测，去除视差不准确而导致的绘制错误区域，所述置信度检测公式如下：其中，ｔ 为一个常数，表示置信阈值；步骤402，将所述绘制曝光视点与所述参考曝光视点的像素值差进行比较，并根据比较结果来进行空洞填补；
当绘制曝光视点与参考曝光视点在对应坐标处，像素值差的绝对值大于等于置信阈值时，则认为绘制曝光视点与参考曝光视点不一致，该像素点绘制出错，来进行空洞填补该绘制曝光视点；步骤403，对经过空洞填补后的所述绘制曝光视点进行像素填补，以获得完整的绘制曝光视点图像；由于绘制曝光视点中不仅存在大大小小的空洞，还有许多裂纹，再加上遮挡暴露问题的存在，一个视点不可能完全还原出另一个视点的全部信息，由此产生较大的空洞。此外，视差估计的不准确也会增加视差场的不连续区域，导致绘制曝光视点中产生小空洞，若只相差几个像素，就会出现细小裂纹。为了得到高质量的绘制曝光视点，还需要准确的像素填补方法。
22.所述对经过空洞填补后的所述绘制曝光视点进行像素填补，采用如下公式进行：在像素填补后，可获得完整的绘制曝光视点图像。但是在图像的边缘区域仍会出现虚影、像素填补错误等问题。因此，还需要对像素填补后的图像进行虚影去除以及边缘信息修复。
23.步骤404，对所述完整的绘制曝光视点图像进行虚影检测，并根据检测结果确定了虚影所在位置之后，再选择曝光视点图像中曝光较好的曝光视点进行替换以此消除虚影；对所述完整的绘制曝光视点图像进行虚影检测，并根据检测结果确定了虚影所在位置，具体包括：采用如下公式计算曝光视点图像与高动态范围图像在照度域上的方差，进行虚影区域的判定；如果所述方差的值大于预设的阈值，则可判断出在该位置处存在虚影；相反如果方差值小于预设的阈值，即在正常值范围内，则可以判断出在此部分中不存在虚影现象。
24.在进行像素填补的过程中，图像的边缘区域很容易出现错误，因此需要检测出错的边缘区域，重新进行填补。
25.步骤405，对消除虚影后的绘制曝光视点图像进行边缘信息修复处理和平滑处理；所述进行边缘信息修复处理，具体包括：采用边缘检测算子分别检测绘制曝光视点和参考曝光视点的边缘区域，并进行取差运算，再进行形态学处理以获得边缘差值掩膜图，所述边缘差值掩膜图的计算公式如下：其中，表示利用canny边缘检测算子获得绘制曝光视点的边缘信息，则表示利用canny边缘检测算子获得参考曝光视点的边缘信息；绘制曝光视点中还存在像素值不连续的情况，这些像素往往出现在边缘附近，还有一些出现在平坦的背景区域中，不易检测出。若直接采用滤波的方法对其进行平滑处理，
会造成一些纹理细节的丢失。为了能够有效地去除这些像素值不连续的区域，并且保留图像的纹理细节，在进行边缘信息修复处理之后还进行了平滑处理，所述平滑处理具体包括：将参考曝光视点与绘制曝光视点相应的不连续区域进行融合，以实现图像的平滑，所述融合采用如下公式进行：其中，表示绘制曝光视点中边缘差值掩膜图对应区域的像素值，表示参考曝光视点中边缘差值掩膜图对应区域的像素值。
26.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。