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专利号: 2016106092699
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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:(maxGy-minGy)<N<2(maxGy-minGy)

步骤9、构造向量Lrange,Lrange(t)为向量Lrange中的第t个元素,Lrange(1)=minGy

Lrange(t)=((maxGy-minGy)/N)*(t-1);t=2,3,...,N;

步骤10、构造向量RandNumber,RandNumber(e)为RandNumber的第e个元素,且RandNumber(e)为整数,Lrange(e)≤RandNumber(e)≤Lrange(e+1)e=1,2….,N-1;

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w(i)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ψ,ψ(ii,jj)表示矩阵ψ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a0,a1,a2,a3,a4的值,R通道的相机响应曲线可用函数fr(h)表示,fr(h)=a0h0+a1h1+a2h2+a3h3+a4h4步骤22、构造一个矩阵β,β(ii,jj)表示矩阵β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b0,b1,b2,b3,b4的值,G通道的相机响应曲线可用函数fg(h)表示,fg(h)=b0h0+b1h1+b2h2+b3h3+b4h4步骤23、构造一个矩阵δ,δ(ii,jj)表示矩阵δ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c0,c1,c2,c3,c4值,B通道的相机响应曲线可用函数fb(h)表示,fb(h)=c0h0+c1h1+c2h2+c3h3+c4h4

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P_C;

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CIER=0.25100031242007470,CIEG=0.6646797942289187,CIEB=

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RHDRI、GHDRI、BHDRI表示,RHDRI(i,j)、GHDRI(i,j)、BHDRI(i,j)分别为RHDRI、GHDRI、BHDRI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。