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专利号: 2019113141585
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于双分支神经网络的单曝光高动态范围图像生成方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、采集现有的HDR图像,构建HDR图像数据集;

S2、对HDR图像数据集中的HDR图像进行预处理,得到训练LDR图像;

S3、将训练LDR图像输入双分支神经网络模型,对双分支神经网络模型进行训练;

S4、当双分支神经网络模型收敛后,向双分支神经网络模型输入测试LDR图像,输出得到HDR图像;

S5、将双分支神经网络模型嵌入到移动设备或普通的PC端上,对其输出的HDR图像进行后处理;

所述步骤S3中的双分支神经网络模型包括亮分支和暗分支,在对双分支神经网络模型进行训练时,所述亮分支和暗分支分别使用其对应的损失函数;

亮分支损失函数 的计算公式为:

其中 表示双分支神经网络输出值,Y表示Ground Truth值,下标i,c表示通道c中的第iL个像素,w,h分别表示图像的宽与高,ε为防止log内值为0的调整系数,α表示亮分支损失函数中色调损失的权重, 表示 的第i个像素从RGB域转到HSV域的H通道的值,Hi表示真实图像第i个像素从RGB域转到HSV域的H通道的值, 表示第i个像素的亮分支掩模,其计算公式为:其中ta为判定图像区域是否为高曝光的阈值,Ii表示图像第i个像素的亮度,其计算公式为:Ii=0.299Xri+0.587Xgi+0.114Xbi其中Xri,Xgi,Xbi分别表示第i个像素的RGB值;

暗分支损失函数 的计算公式为:

D D

其中α表示暗分支损失函数中色调损失的权重,Mi表示第i个像素的暗分支掩模,其计算公式为:其中tb为判定图像区域是否为欠曝光的阈值;

所述双分支神经网络模型的损失函数 的计算公式为:其中ω1,ω2分别为用于平衡亮分支损失函数值和暗分支损失函数值的权重。

2.根据权利要求1所述的单曝光高动态范围图像生成方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:使用相机的环绕曝光拍摄多帧合成的HDR图像或者采集已有的HDR图像资源,并通过人工或脚本筛选数据,剔除掉有较多坏像素或不符合要求的HDR图像数据,将剩余HDR图像数据构成HDR图像数据集。

3.根据权利要求1所述的单曝光高动态范围图像生成方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下分步骤:S21、对HDR图像数据集中的HDR图像进行随机裁剪,得到随机裁剪图像;

S22、采用resize函数将随机裁剪图像处理为固定大小的图像;

S23、对固定大小的图像进行色调、饱和度的随机调整以及随机直方图裁剪,得到随机直方图裁剪图像;

S24、对随机直方图裁剪图像进行随机参数的色调映射,得到LDR图像。

4.根据权利要求3所述的单曝光高动态范围图像生成方法,其特征在于,所述步骤S21中随机裁剪的比例为整幅图片RGB三个通道中像素值最高的前3%~5%。

5.根据权利要求1所述的单曝光高动态范围图像生成方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下分步骤:S41、当双分支神经网络模型收敛后,向双分支神经网络模型输入测试LDR图像;

S42、根据阈值ta和tb计算得到测试LDR图像的亮分支掩模和暗分支掩模;

S43、将测试LDR图像转至HDR域,并分别输入至双分支神经网络模型的亮分支和暗分支中;

S44、将亮分支掩模与亮分支的输出进行点乘,得到第一点乘结果,同时将暗分支掩模与暗分支的输出进行点乘,得到第二点乘结果;

S45、根据亮分支掩模和暗分支掩模计算得到正常曝光掩模 并将其与测试LDR图像转至HDR域的结果进行点乘,得到第三点乘结果;

S46、将第一点乘结果、第二点乘结果和第三点乘结果进行求和,得到HDR图像并输出。

6.根据权利要求5所述的单曝光高动态范围图像生成方法,其特征在于,所述步骤S45中正常曝光掩模 的计算公式为:其中下标i表示第i个像素。

7.根据权利要求1所述的单曝光高动态范围图像生成方法,其特征在于,所述步骤S5中对双分支神经网络模型输出的HDR图像进行后处理包括直方图调整和去噪。