Tone Mapping(色調映射) 認識

Tone Mapping(色調映射) 認識

• 目錄

       

1. 【背景 - 高動態圖像】
2. 【起源】
3. 【定義】
4. 【舉個例子】
5. 【研究分類】

• 詳細

1. 【背景 - 高動態圖像】

圖像的動態范圍： 圖像的 Max(亮度值) /  Min(亮度值)

高動態圖像       ： 動態范圍大的圖像

高動態 VS 普通 ： 高動態圖像(位數 > 8位)    普通灰度圖像(位數 = 8位 一般情況)   顯示器的灰度Only 8位

怎么辦 -處理     ： 將高動態圖像的顏色 -> 變換 才能顯示出來；

另外高動態圖像的灰度值分布的很不均勻，只有少數的像素點較亮，所以如果直接對圖像進行線性的歸一化（把灰度最大值映射為255，最小值映射為0）再顯示，則圖像會一片黑（參考左下圖）。色調映射（tone mapping）就是為了解決這個問題而生。

              --- 延伸：自然圖像亮度特點。 亮度單位是坎德拉/平方米(cd/m2), 自然界中的亮度從星光(10^-2 cd/m2數量級)，到日光(10^4 cd/m2數量級),動態范圍為10^6，非常大。

2. 【起源】

eg1 ： 在18世紀時，畫家在作畫的時候面臨着這樣一個問題：自然界中光線亮度的范圍非常大，而顏料顏色的范圍卻非常有限。

            因此，找出一套行之有效的顏色轉換方法，用范圍有限的顏料，畫出顏色范圍很寬的自然光，變得尤為重要。現如今，這種顏色的轉換的方法，就成為色調映射。

eg2 ： 在攝影學中，底片的對比度往往很低，直接沖洗的話，很難表現圖片中的細節。

            所以也需要對底片進行處理（Dodging and Burning），這也引入了色調映射的一類方法，詳細內容會在后面敘述。

eg3 ： 在20世紀70年代，電子相機的出現，人們開始使用模擬電路，來處理圖像。

            之后隨着數字相機的出現與發展，發展出了現在的各種色調映射（Tone mapping）算法

3. 【定義】

 色調映射算法 ： 指對圖像顏色進行映射變換的算法。

                目的， 調整圖像的灰度，使得處理后的圖像人眼看起來更加舒適，能更好的表達原圖里的信息與特征。

               理解 ： 通常被理解為將顏色值從高動態范圍（HDR）映射到低動態范圍（LDR） 的過程。

                   在Unity(虛擬現實引擎軟件)中，這意味着對於大多數平台上任意16 位的浮點型顏色值將被映射為 [0，1] 范圍內的傳統8位顏色值。

4. 【舉個例子】

 Gamma校正

 

5. 【研究分類】

 色調映射研究方法大致分為兩類 ： 全局 / 局部

1> 全局算法

特點 ：

1. 任意相同顏色的像素點，在映射后，還是相同的顏色；

2.全局算法一般較簡單，速度快；

3.全局算法的性能一般劣於局部方法；

存在算法 ： 直方圖均衡化、Gamma、對數校正、直方圖規定化、分段灰度變換

2>局部算法

特點 ：

 

1.映射前顏色相同的像素點，映射后顏色可能不同

2.局部算法一般較全局方法更復雜，速度相對較慢；

3.局部算法的性能一般優於全局方法；

4.會出現光暈等現象

存在算法 ： 分塊中值直方圖等

 

特別感謝新浪博客作者 陳法聖 資料鏈接： http://blog.sina.com.cn/s/blog_6a5781350102w707.html 

相關公式參考鏈接 ：http://www.cnblogs.com/bigbigtree/p/3458797.html

相關優秀算法示例 ：https://wenku.baidu.com/view/d5996bb8be23482fb5da4c26.html

以上內容只是簡單搭起框架 ， 日后在做項目或研究過程中會持續更新。。。