一种高动态范围图像的处理与显示方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109873957A(43)申请公布日2019.06.11(21)申请号201910125199.3(22)申请日2019.02.20(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人田裕鹏尹相杰崔中原王平贾兴伟(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人姜慧勤(51)Int.Cl.H04N5/235(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种高动态范围图像的处理与显示方法(57)摘要本发明公开了一种高动态范围图像的处理与显示方法，对焊接等过程中实时采集的高位深高动态范围灰度原图进行处理并在低位深显示设备上显示。该方法具体为：获取高位深高动态范围灰度原图各个像素的灰度值；生成一个色彩渐变型低位深索引调色板；以某一既定的非均匀量化准则把获取的高位深高动态范围灰度原图的各个像素灰度值映射为索引调色板中的相应色调，生成一张与高位深高动态范围灰度原图同等大小的低位深伪彩色图像。本发明依据相应的量化准则，可以在低位深显示器上显著地显示高位深高动态范围图像的全动态范围内的细节信息，为焊接过程中熔池轮廓及其周围区域的表面图像信息获取提供了一种可靠、精准的处理与显示方法。CN109873957ACN109873957A权利要求书1/1页1.一种高动态范围图像的处理与显示方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取焊接过程中实时采集的高位深高动态范围原图，并将高位深高动态范围原图转换为高位深高动态范围灰度原图；步骤2，根据步骤1的高位深高动态范围灰度原图，求取高位深高动态范围灰度原图上各个像素灰度值，并获取像素灰度最小值和像素灰度最大值；步骤3，制作一个8位的低位深索引调色板；步骤4，根据步骤1的高位深高动态范围灰度原图以及步骤2得到的像素灰度最小值和像素灰度最大值，确定非均匀量化准则；步骤5，把步骤1得到的高位深高动态范围灰度原图中各个像素的灰度值，按照步骤4得到的非均匀量化准则映射为步骤3得到的索引调色板中的相应色调，得到与高位深高动态范围灰度原图同等大小的低位深伪彩色图像，并通过低位深显示器将低位深伪彩色图像显示出来。2.根据权利要求1所述高动态范围图像的处理与显示方法，其特征在于，步骤3所述低位深索引调色板满足如下条件：基于RGB颜色空间，相邻色调的R、G、B三通道间至少一个通道值不同且变化量至少为一个单位值。3.根据权利要求1所述高动态范围图像的处理与显示方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程如下：1)建立直角坐标系，将高位深高动态范围灰度原图各个像素灰度值从小到大排序，所有像素灰度值减去像素灰度最小值后作为横轴，即横轴为0～(MAX-MIN)，MAX为像素灰度最大值，MIN为像素灰度最小值，将索引调色板的索引号作为纵轴，即纵轴为0～1023；2)建立非均匀量化准则的函数表达式为：y＝ax3+bx2+cx+d其中，x、y分别表示直角坐标系的横、纵轴，a、b、c、d均为系数；3)在1)的直角坐标系中确定10个定点进行曲线拟合，并得到非均匀量化准则函数表达式的系数值，10个定点包括(0,0)和(MAX-MIN,1023)这两个定点。4.根据权利要求1所述高动态范围图像的处理与显示方法，其特征在于，步骤4所述非均匀量化准则的确定依据为：目标所处动态范围所对应的高位深高动态范围原图中的灰度等级。2CN109873957A说明书1/5页一种高动态范围图像的处理与显示方法技术领域[0001]本发明涉及一种高动态范围图像的处理与显示方法，具体涉及一种针对焊接实时监测的高动态范围图像的处理与显示方法，属于图像处理技术领域。背景技术[0002]动态范围是指某一变化的物理量在其最小值至最大值之间所跨越的区域，通常以比值、数量级、分贝等来度量。在数字图像领域中，包括场景、采集设备、显示设备和观察者四个基本要素都具有不同的亮度动态范围。光的亮度单位为坎德拉每平方米(cd/m2)，如明亮的星光的亮度仅有10-3cd/m2，日出日落的亮度则可以达到101cd/m2，太阳直射的亮度却高达105cd/m2，所以自然场景的亮度动态范围可以达到甚至超过100000000:1；人类的视觉系统在同一场景下能观测到的亮度动态范围约为10000:1，足以满足日常生活中场景亮度动态范围的观测需求。目前常用的可见光图像传感器是CCD和CMOS，其动态范围一般不超过1000:1；而目前常用的彩色显示屏所能产生的亮度范围大约在100cd/m2～102cd/m2，即亮度动态范围仅有100:1，所以将高动态范围图像通过显示设备进行显示时会遇到动态范围不匹配的问题，高动态范围图像必须经过压缩动态范围才能在低动态范围显示器上显示，这