露光合成を使用した画像合成

概要

ファイル: \examples\Processing\HDR_ImageComposition\ExposureFusion\ExposureFusion.vad

デフォルトプラットフォーム: mE5-MA-VCL

簡単な説明

露光時間の異なる最大16枚の画像を合成して、露出オーバーや露出アンダーのピクセルがなく、画像全体のディテールとコントラストを捉えた1枚の画像を作成します。この例は、ハイダイナミックレンジイメージングのシンプルな代替手段です。

露光融合は、異なる露光時間で撮影された画像を1枚の画像に合成します。この合成画像では、露出不足や露出過多のピクセルが防止され、細部が完全に保持されます。露光融合の目的は、ハイダイナミックレンジイメージング(HDRI)と同様です(セクションを参照)。そして)ですが、この方法とは対照的に、取得画像の輝度のダイナミックレンジは拡張されません。露出融合は、シーケンス内の画像の最良の部分を単純に取り出し、それらを1つの結果画像に組み合わせます。露出融合は、取得した画像の露出時間を知る必要がないため、ユーザーにとって扱いやすいです。結果画像の品質は、HDRIのアルゴリズムよりもわずかに劣ります。以下では、「ExposureFusion.vad」に実装されている露出融合アルゴリズムを紹介します。

露光合成の理論

[Mer07長さNのシーケンスの画像を重み付きブレンドで合成して結果画像を作成する :

式44。


ここで、 赤、緑、青の各色成分の重みは 位置にあるピクセル シーケンスのk番目の画像では

式45。


これは、位置のピクセル値に依存する重み付け関数です。 これは、このピクセルの露出の適切さを示す指標です。「ExposureFusion.vad」 は、ピクセル値が 127 までは線形関数です。ピクセル値が 128 から 255 までは、 は127に設定されています。ユーザーは、要件に応じて、この重み付け関数を簡単に変更できます。詳細は、次のセクションで説明します。 例えば、[Mer07]。 Quality コントラストや彩度などの尺度([参照]Mer07]) はこの参照設計では実装されていません。式では、 45 分母の赤、緑、青のカラーコンポーネントの合計は、ピクセルが 結果画像では、元の画像の色情報が失われます。

VisualAppletsでの実装

図358に「ExposureFusion.vad」の基本的な設計構造を示す。

「ExposureFusion.vad」の基本的な設計構造

図358.「ExposureFusion.vad」の基本設計構造


カメラリンクベース構成のRGBカメラからのシーケンス画像は、HierarchicalBox ExposureFusion内の式44のアルゴリズムに従って1つの結果画像に結合されます。シミュレーションのために、最大寸法1024x1024ピクセルの画像を最大16枚、シミュレーションソースTestImagesにロードしてください。露光時間に関する画像の順序は重要ではありません。ExposureFusionボックスを右クリックすると、画像シーケンスの長さと入力画像の画像寸法を設定できます。画像の最大数は16、最大画像寸法は1024x1024ピクセルです。出力画像はDMA経由でPCに送信されます。図359にHierarchicalBox ExposureFusionの内容を示します。

HierarchicalBox ExposureFusionのコンテンツ

図359:HierarchicalBox ExposureFusionのコンテンツ


ボックス内では ImageSequence シーケンスからの画像が1つの大きな画像に結合されます。位置 にある画像からのピクセルが隣接して配置されます。ボックス ImageComposition には、式 44 に基づく露光合成アルゴリズムが実装されています。 そのコンテンツは図 360.

Content of HierarchicalBox ImageComposition

図360:HierarchicalBox ImageCompositionのコンテンツ


ボックス 重量 内では、ピクセル値に応じた重み付け関数 (式 45を参照)が各カラーコンポーネントに対して実装されています。ボックスのコンテンツは 重量 (図 361.

Content of HierarchicalBox Weight

図361:HierarchicalBox Weightのコンテンツ


ボックスからの各カラーコンポーネントの重み付け関数は、式 赤, 緑 および 青 に従って合計されます。 図 45。 362 では、赤色成分の重み付け関数 を確認できます。

Content of HierarchicalBox Red in box Weight

図 362: ボックス Weight 内の HierarchicalBox Red のコンテンツ


ピクセル値が 127 までの間は、この関数はリニアです。ピクセル値が 128 から 255 の間では、 は 127 に設定されます。 Lookup Table オペレーター LUT_Weights を使用すると、ユーザーは要件に合わせて重み付け関数を簡単に調整できます。また、オペレーターのパラメータを変更する(あるいは削除する)こと ClipHigh および CastBitWidth によっても、ユーザーはこの可能性を得ることができます。ボックスのコンテンツに戻りましょう ImageCompositionここでは方程式に従って、44 カラーコンポーネントである赤、緑、青の ピクセル値に重み付け関数が乗算され、 さらに Const の値 3 が次のボックス内で乗算されます: 赤, 緑 および 青。ボックスの内容を確認できます 赤 (図 363.

ImageComposition ボックス内の HierarchicalBox Red のコンテンツ

図 363: ボックス ImageComposition 内の HierarchicalBox Red のコンテンツ


ここで、 がすべての画像について合算されます。 次に、 。
中間画素位置の情報 45で割られます。最後にカラーコンポーネントがマージされ(図を参照) 360、出力画像が PC に送信されます。図では、 364 5 つの入力画像の例と、図にある結果画像を確認できます 365。結果画像には露出アンダーおよびオーバーのピクセルがなく、ディテールが保持されています。

異なる Exposure Time で撮影された入力画像の例

図 364: 異なる Exposure Time で撮影された入力画像の例


5 つの入力画像の例に対する露出合成後の結果画像

図 365: 5 つの入力画像の例に対する露出合成後の結果画像