1. 前言
今天分享一篇2003年的低照度圖像增強論文《Adaptive Logarithmic Mapping For Displaying High Contrast Scenes》阳惹，論文地址為：https://domino.mpi-inf.mpg.de/intranet/ag4/ag4publ.nsf/0/53A4B81D590A3EEAC1256CFD003CE441/$file/logmap.pdf简十。
2. 原理
首先論文第一個重要的公式是：
其中代表每個像素的顯示亮度，
代表原圖像亮度律胀，
是原圖像亮度的最大值杏头。
第二個重要的公式是：
這就是高中學過的換底公式了萝勤。
第三個重要公式是：
這個公式的來源為：經(jīng)過實驗表明人眼對亮度的適應(yīng)比較符合對數(shù)曲線荤傲，為了使得對數(shù)變換變得"平滑"办龄，使用了上述的變換烘绽。這個變換就是將一個數(shù)值
做一個指數(shù)變換，來達到調(diào)節(jié)的目的俐填，當
時安接，即是
，當
取
時英融，得到的調(diào)整函數(shù)最接近
的伽馬矯正結(jié)果盏檐，論文還嘗試
的不同恢復結(jié)果材失，最后在代碼實現(xiàn)部分選擇了
，這個值看起來是最優(yōu)秀的硫豆。
第4個重要的公式為：
其中是設(shè)定的一個比例因子龙巨，根據(jù)不同的顯示器需要進行調(diào)整，CRT顯示器可以取
熊响，這部分的細節(jié)和
的取值建議去看原論文旨别，最后作者在實現(xiàn)過程中使用的是將原始的
rgb轉(zhuǎn)成ciexyz色彩空間，然后在ciexyz空間進行變換后再轉(zhuǎn)回rgb顏色空間汗茄。
按照這幾個公式以及自己的理解去復現(xiàn)了一把秸弛，和論文展示的結(jié)果是比較類似的，應(yīng)該不會有大問題洪碳。
3. 代碼復現(xiàn)
double Transform(double x)
{
if (x <= 0.05)return x * 2.64;
return 1.099*pow(x, 0.9 / 2.2) - 0.099;
}
struct zxy {
double x, y, z;
}s[2500][2500];
int work(cv::Mat input_img, cv::Mat out_img) {
int rows = input_img.rows;
int cols = input_img.cols;
double r, g, b;
double lwmax = -1.0, base = 0.75;
for (int i = 0; i < rows; i++) {
for (int j = 0; j < cols; j++) {
b = (double)input_img.at<Vec3b>(i, j)[0] / 255.0;
g = (double)input_img.at<Vec3b>(i, j)[1] / 255.0;
r = (double)input_img.at<Vec3b>(i, j)[2] / 255.0;
s[i][j].x = (0.4124*r + 0.3576*g + 0.1805*b);
s[i][j].y = (0.2126*r + 0.7152*g + 0.0722*b);
s[i][j].z = (0.0193*r + 0.1192*g + 0.9505*b);
lwmax = max(lwmax, s[i][j].y);
}
}
for (int i = 0; i < rows; i++) {
for (int j = 0; j < cols; j++) {
double xx = s[i][j].x / (s[i][j].x + s[i][j].y + s[i][j].z);
double yy = s[i][j].y / (s[i][j].x + s[i][j].y + s[i][j].z);
double tp = s[i][j].y;
//修改CIE:X,Y,Z
s[i][j].y = 1.0 * log(s[i][j].y + 1) / log(2 + 8.0*pow((s[i][j].y / lwmax), log(base) / log(0.5))) / log10(lwmax + 1);
double x = s[i][j].y / yy*xx;
double y = s[i][j].y;
double z = s[i][j].y / yy*(1 - xx - yy);
//轉(zhuǎn)化為用RGB表示
r = 3.2410*x - 1.5374*y - 0.4986*z;
g = -0.9692*x + 1.8760*y + 0.0416*z;
b = 0.0556*x - 0.2040*y + 1.0570*z;
if (r < 0)r = 0; if (r>1)r = 1;
if (g < 0)g = 0; if (g>1)g = 1;
if (b < 0)b = 0; if (b>1)b = 1;
//修正補償
r = Transform(r), g = Transform(g), b = Transform(b);
out_img.at<Vec3b>(i, j)[0] = int(b * 255);
out_img.at<Vec3b>(i, j)[1] = int(g * 255);
out_img.at<Vec3b>(i, j)[2] = int(r * 255);
}
}
return 0;
}
4. 效果
對于常態(tài)的圖片胆屿，一般也能起到一定的視覺增強效果：
5. 總結(jié)
從結(jié)果圖看出效果還是很不錯的，這里提供了樸素實現(xiàn)的代碼偶宫，其實我也有優(yōu)化版非迹，這里先賣個關(guān)子哈。請持續(xù)關(guān)注本公眾號吧纯趋，我決心會在圖像算法優(yōu)化上下很大的功夫憎兽，希望和大家一起進步。
歡迎關(guān)注GiantPandaCV, 在這里你將看到獨家的深度學習分享吵冒，堅持原創(chuàng)纯命，每天分享我們學習到的新鮮知識。( ? ?ω?? )?
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