基于直方图分析的航空摄像机自动调光方法研究

航空摄像机在空中对地面进行拍摄,拍摄场景复杂,传统的灰度平均值法在一些如有干扰点或背景与目标灰度差别大的场景下曝光会不正确,丢失图像信息,为了解决这些问题,该文在根据图像灰度信息的调光算法以及硬件实现方面进行了相关研究。首先根据当前帧图像的灰度直方图中灰度级为0和255附近的信息进行初调;然后根据图像直方图及其卷积和,搜索其中的峰值区域并确定图像的不感兴趣区域(包含的灰度级单一,信息量少的区域);接着根据这些区域占整幅图像的比重,由权值分配曲线为其分配不同的权值;最后计算加权后的灰度平均值,并将其作为反馈量控制下一帧的调光。实验结果表明,在普通场景下能够准确曝光,在暗背景和亮背景场景下,相比传统方法使图像感兴趣区域信息熵提高10%以上。此方法能适用于多种场景,满足航空摄像机对复杂场景自动调光的需求。

封面图片说明

封面图片来自本期论文＂结合亮度估计的航空相机曝光融合方法＂.图片是在某城市上空的航拍源图像,以及经该文方法配准融合后的结果.航空相机调光系统在高动态范围场景下存在曝光不足或过度的问题,该文使用＂快速配准＋曝光融合＂的方法解决这一问题.

结合亮度估计的航空相机曝光融合方法

航空相机CCD(charge coupled device)动态范围有限,在高动态范围场景下通过调节曝光量的方式不能保证图像中所有部分都准确曝光.为了解决这一问题,在复小波域内结合亮度估计对航空多曝光图像进行融合.首先,在相同高动态场景下调节曝光参数曝光多次,获得这一场景的多曝光图像序列,使用基于SURF(speeded up robust feature)算法的小范围快速配准策略对其配准.然后估计它们的亮度情况,在复小波域内,根据亮度情况分配权值对低频分量进行融合,采用加权的区域能量最大法对高频分量进行融合.最后,将融合后的低频分量和高频分量经逆变换得到结果.得到的结果在空间频率、图像清晰度、平均梯度和边缘信息保持度方面表现较好.实验结果表明:在复小波域内结合亮度估计的方法得到的图像亮度适宜,无重影现象且较好地保持了源图像中的细节信息,该方法可适用于多种高动态场景,满足航空相机的工作需求.

Multi-exposure fusion for high dynamic range scene

Due to the existing limited dynamic range a camera cannot reveal all the details in a high-dynamic range scene. In order to solve this problem,this paper presents a multi-exposure fusion method for getting high quality images in high dynamic range scene. First,a set of multi-exposure images is obtained by multiple exposures in a same scene and their brightness condition is analyzed. Then,multi-exposure images under the same scene are decomposed using dual-tree complex wavelet transform( DT-CWT),and their low and high frequency components are obtained. Weight maps according to the brightness condition are assigned to the low components for fusion. Maximizing the region Sum Modified-Laplacian( SML) is adopted for high-frequency components fusing. Finally,the fused image is acquired by subjecting the low and high frequency coefficients to inverse DT-CWT.Experimental results show that the proposed approach generates high quality results with uniform distributed brightness and rich details. The proposed method is efficient and robust in varies scenes.