HDR全局色調映射算法實現

簡介

　　本篇主要對HDR功能，使用全局色調映射算法的實現。

具體實現

　　HDR相關實現步驟，前面預研中已經提到過。
1、圖像配準：
   參考文檔：點擊打開鏈接，注意在這個步驟之後，加上一個稠密光流法配準，基本就可以用了。不過如果想優化時間，或者想得到更好的配準效果的話，就需要進一步研究，這裏不深入了，本篇只做簡單demo。

2、全亮度圖像獲取
   其核心爲相機響應曲線的擬合,具體方法參考論文：Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs。其中的公式推導實現比較麻煩。不過在opencv3.1上已經有具體的c++實現代碼，可以從如下路徑直接獲取：./samples/cpp/tutorial_code/photo/hdr_imaging/hdr_imaging.cpp。缺點就是計算奇異分解比較花時間。

 3、色調映射
   在opencv自帶的例子hdr_imaging.cpp上，也有色調映射步驟，不過具體效果並不是很好，這裏我根據論文：Tone-mapping high dynamic range images by novel histogram adjustment，對色調映射步驟，使用全局映射方法進行了重寫，細節效果好了些，不過顏色有偏色，沒做調整還。

色調映射實現

   具體公式爲：

   Dmax和Dmin一般爲255和0，Imax和Imin爲全亮度圖像的最大最小值。I爲全亮度圖像的pixel，t(打不出符號，代替了)爲設置的參數。t越大，結果圖像越暗，越小，合成圖像越大。
   使用一個手動設置的t，也能得到結果圖像，如果想算法對大多數圖像能自動適配的話，那就需要求圖像的自適應t。根據公式：
                               

   A,B根據書上說可以設置爲0.4和2.不過我這裏是設置爲了0.4和0.1。求出Iave、Imax、Imin和K之後，使用牛頓迭代法求出t。

   牛頓迭代法核心代碼爲：

float g_T = 0.00001;
float x0=g_T;
do {
x0=g_T;
g_T=x0-f(x0, Iave, Imax, Imin, K)/f1(x0, Iave, Imax, Imin);
printf("x1:%f, f(x0):%f, f1(x0):%f\n",g_T, f(x0, Iave, Imax, Imin, K), f1(x0, Iave, Imax, Imin));
} while(fabs(g_T-x0) >=0.00001);

</pre></div></div></div><pre>   其中f爲公式4， f1爲公式4的倒數。注意如果迭代的結果不是收斂而是發散的話，很有可能是預設的g_T也就是t太大了。

結果顯示

　　顯示的結果如下：

                   
                                                                被處理圖像

                   
                                                                   結果圖像

                   
                                                                被處理圖像

                   
                                                              結果圖像