CN104657963A - 一种高动态范围全景图像的生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高动态范围全景图像的生成方法，其特征在于：由Ladybug3^TM全景摄像机、高性能图形工作站这里就是一台计算机组成，其中Ladybug3^TM全景摄像机通过电缆与高性能图形工作站相连；确保Ladybug3^TM全景摄像机能够捕获到场景中的光源；依次设置Ladybug3^TM全景摄像机中所有的摄像机的曝光系数N次，每个曝光系数彼此都不相同；利用Ladybug3^TM全景摄像机，获取曝光系数为E_i,i=1,2,3…N时的全景图像，将高动态全景图像数据hdr保存到高动态全景图像HdrImage.hdr中；其针对静止场景，具有高效、精准等优点，更适合在实际中使用。

Description

一种高动态范围全景图像的生成方法

技术领域

本发明涉及一种高动态范围全景图像的生成方法，属于数字图像处理技术领域。

背景技术

目前,大多数图像的每个颜色通道的深度都是用8位来存储的，但是在一些对质量要求苛刻和精密的传感器领域中，对深度更高的能力的需求正在快速增长。如在数字媒体领域，因为缺乏理想的对比度和亮度范围，通常要使用高动态范围图像，特别是在那些虚拟与真实的素材进行无缝融合的时候。

基于增强现实的立体电影制作过程中，决定真实场景、角色同虚拟场景、角色合成效果真实感的一个关键技术是虚实融合的一致性技术，包括明暗、反射、阴影等方面。早期基于增强现实的立体电影制作过程中，光照效果的解决方案多是虚拟布光和后期调整，这种方法只能提供一种近似的逼真感，无法做到物理层面的逼真，并且这种方法需要花费大量的后期制作时间和精力，如果更换了环境，则需要对场景进行重新布光和调整。采用基于图像的光照技术，利用现实世界的光照图像来确定现实和虚拟场景的光照方法，可以得到以增强现实为目的的虚实无缝融合效果。真实场景中的光照相当复杂，来自各种各样的光源，比如天空光、面光源等直接光照以及物体之间相互反射而产生间接光照，很难用计算机图形学中的虚拟光源，如点光源、线光源、面光源或方向光源来表示。然而，高动态范围图像能记录真实场景中最亮区域和最暗区域的照明信息，基于图像的光照技术用它来代替虚拟光源“照亮”虚拟对象，能使虚拟对象很好地融入周围的真实场景，产生真实的光照效果。

基于图像的光照，其核心技术是记录真实场景光照信息载体（高动态范围图像）的获取。目前，已经有很多方法合成高动态图像的方法，如Debevec与Malik算法、Nayar算法，以及它们的各种改算法。对于全景高动态范围图像，主要有Debevec等人提出的“light probe”(光探测器)，光探测器实际上就是一个固定在杆子上的镜面球体，把这个球放置在想要记录照明和反射信息的点，然后用普通相机来拍摄一系列的照片，生成高动态范围图像。另外一种方式是拍摄多幅从不同方向观看的图像照片，然后使用图像拼合技术把它们结合起来，每次拍摄较大覆盖区域的一个好办法是使用鱼眼镜头，可以使用最少两幅图像来覆盖全部区域，由此来生成高动态范围图像。但是这两种方法存在操作或算法复杂的缺点。还有一种方式是直接通过全景相机获取高动态范围图像，但是该方法只能采用相机本身提供的固定方法，相机快门的设置数量固定或者无法直接显示。

发明内容

本发明目的在于提供一种高动态范围全景图像的生成方法，其针对静止场景，具有高效、精准等优点，更适合在实际中使用。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高动态范围全景图像的生成方法，其特征在于：由Ladybug3^TM全景摄像机、高性能图形工作站这里就是一台计算机组成，其中Ladybug3^TM全景摄像机通过电缆与高性能图形工作站相连；具体的工作步骤如下：

步骤1、启动高性能图形工作站，将Ladybug3^TM全景摄像机放置在场景中的适当位置,确保Ladybug3^TM全景摄像机能够捕获到场景中的光源；

步骤2、依次设置Ladybug3^TM全景摄像机中所有的摄像机的曝光系数N次,N为大于零的正整数,设曝光系数分别为E_i,其中i=1,2,3… N;每个曝光系数彼此都不相同；

步骤3、利用Ladybug3^TM全景摄像机，获取曝光系数为E_i, i=1,2,3… N时的全景图像，并保存到image_i中，i=1,2,3… N；

步骤4、将文件名image_i，i=1,2,3…N，合成一个文件数组files，将曝光系数E_i,i=1,2,3… N，合成一个曝光数组expTimes；

步骤5、利用matlab7.6.0工具软件中的的makehdr函数和文件数组files，曝光数组expTimes生成高动态全景图像数据hdr；

步骤6、利用matlab7.6.0工具软件中的hdrwrite，将高动态全景图像数据hdr保存到高动态全景图像HdrImage.hdr中；通过以上步骤便可以快速、高精度地生成高动态范围全景图像。

本发明的积极效果是借助Ladybug3^TM全景摄像机，通过精确设置相机的不同曝光量，每个相机都同时获取在相应曝光量条件下的多幅图像，然后利用matlab中的函数生成每个相机的高动态范围图像，该方法具有高效、精准等优点，更适合在实际用使用，为确保虚实融合后场景的光照一致性打下坚实的基础。

附图说明

图1是一种高动态范围全景图像的生成方法所需设备构成图，其中：1为Ladybug3^TM全景摄像机，2为高性能图形工作站。

具体实施方式

 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：如图1所示，一种高动态范围全景图像的生成方法，其特征在于：由Ladybug3^TM全景摄像机1、高性能图形工作站2组成，其中Ladybug3^TM全景摄像机1通过电缆与高性能图形工作站2相连；具体的工作步骤如下：

步骤1、启动高性能图形工作站2，将Ladybug3^TM全景摄像机1放置在场景中的适当位置，确保Ladybug3^TM全景摄像机1能够捕获到场景中的光源。

步骤2、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugCreateContext，产生一个Ladybug3^TM全景摄像机1的上下文。

步骤3、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugInitializeFromIndex，初始化Ladybug3^TM全景摄像机1。

步骤4、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugGetCameraInfo，获取Ladybug3^TM全景摄像机1中的信息。

步骤5、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugLoadConfig，加载Ladybug3^TM全景摄像机1性能的配置文件。

步骤6、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugSetFalloffCorrectionAttenuation，设置Ladybug3^TM全景摄像机1的当前衰减修正值。

步骤7、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugStartLockNext，启动Ladybug3^TM全景摄像机1。

步骤8、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugSetRegister，依次设置Ladybug3^TM全景摄像机1中所有的摄像机的曝光系数N次,N为大于零的正整数,设曝光系数分别为E_i,其中i=1,2,3… N;每个曝光系数彼此都不相同。

步骤9、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugConfigureOutputImages，配置Ladybug3^TM全景摄像机1的输出图像样式。

步骤10、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugLockNext捕获曝光系数为E_i, i=1,2,3… N的全景图像，并保存到image_i中，i=1,2,3… N。

步骤11、利用高性能图形工作站2中的LadybugCapPro1.14.3.6软件的API函数ladybugStop，关闭Ladybug3TM全景摄像机1。

步骤12、将文件名image_i，i=1,2,3…N，合成一个文件数组files，将曝光系数E_i,i=1,2,3… N，合成一个曝光数组expTimes。

步骤13、利用matlab7.6.0工具软件中的的makehdr函数和文件数组files，曝光数组expTimes生成高动态全景图像数据hdr。

步骤14、利用matlab7.6.0软件中的hdrwrite，将高动态全景图像数据hdr保存到高动态全景图像HdrImage.hdr中。

通过以上步骤便可以快速、高精度地生成高动态范围全景图像。

Claims (1)

1.一种高动态范围全景图像的生成方法，其特征在于：由Ladybug3^TM全景摄像机、高性能图形工作站这里就是一台计算机组成，其中Ladybug3^TM全景摄像机通过电缆与高性能图形工作站相连；具体的工作步骤如下：

步骤1、启动高性能图形工作站，将Ladybug3^TM全景摄像机放置在场景中的适当位置,确保Ladybug3^TM全景摄像机能够捕获到场景中的光源；

步骤2、依次设置Ladybug3^TM全景摄像机中所有的摄像机的曝光系数N次,N为大于零的正整数,设曝光系数分别为E_i,其中i=1,2,3… N;每个曝光系数彼此都不相同；

步骤3、利用Ladybug3^TM全景摄像机，获取曝光系数为E_i, i=1,2,3… N时的全景图像，并保存到image_i中，i=1,2,3… N；

步骤4、将文件名image_i，i=1,2,3…N，合成一个文件数组files，将曝光系数E_i,i=1,2,3… N，合成一个曝光数组expTimes；

步骤5、利用matlab7.6.0工具软件中的的makehdr函数和文件数组files，曝光数组expTimes生成高动态全景图像数据hdr；

步骤6、利用matlab7.6.0工具软件中的hdrwrite，将高动态全景图像数据hdr保存到高动态全景图像HdrImage.hdr中；通过以上步骤便可以快速、高精度地生成高动态范围全景图像。