从HDR图像中选择光度（曝光）

Question

我目前正忙于一个来自图片的视频项目。

问题：

我正在从UE4中提取图片，由于一个错误，在屏幕截图的渲染过程中并没有考虑所有的灯光。输出是HDR图像。我想获得更好的亮度，因为导出的图片非常暗，就像第一次曝光一样。

尝试：

在我的例子中，Tonemap算法的主要问题是，全局亮度根据区域的亮度而变化：在第二幅图像中，窗口添加了大量的灯光，因此该算法降低了所有亮度以调整平均值。在渲染的视频中，光线变化非常残酷。

我试图改变亮度和饱和度，但没有成功。我修改了TonemapDrago的代码，试图在算法的某些步骤中使用常量。

问题：

我想从HDR图像中“选择曝光时间”。Tonemap基于同一图像的多个曝光时间，在我的情况下并不有趣。

欢迎任何其他想法。

编辑：

CV：：Mat深度为5，类型为CV\U 32FC3

<代码>cout

以下是我用来解决问题的两个示例：

第一张图片

带有灯光窗口的图像

编辑2：

编辑3：

我遵循了openGL图图中的算法说明，这是给我的C代码：

cv::Mat exposureTonemap (cv::Mat m, float gamma = 2.2, float exposure = 1)
{
  // Exposure tone mapping
  cv::Mat exp;
  cv::exp( (-m) * exposure, exp );

  cv::Mat mapped = cv::Vec3f(1.0) - exp;
  // Gamma correction 
  cv::pow(exp, 1.0f / gamma, exp);

  cv::imshow("exposure tonemap", exp );
  cv::waitKey();

  return exp;
}

阅读代码时，出现了一些错误，因为1和1作为参数不应该修改图片。修正了这一点，答案已发布。非常感谢@user3896254（Ge在评论中也看到了这一点）

Answer 1

cv::Mat exposureTonemap (cv::Mat m, float gamma = 2.2, float exposure = 1)
{
  // Exposure tone mapping
  cv::Mat exp;
  cv::exp( (-m) * exposure, exp );
  cv::Mat mapped = cv::Scalar(1.0f, 1.0f, 1.0f) - exp;

  // Gamma correction 
  cv::pow(mapped, 1.0f / gamma, mapped);

  /*
  cv::imshow("exposure tonemap", mapped );
  cv::waitKey();
  */

  return mapped;
}

该算法是一个色调映射器，试图模拟HDR中的曝光偏差，如果您想在openCv 3.0中使用它，请不要忘记打开imread的最后一个参数-1（“mypicture.HDR”，-1）

Answer 2

你目前使用的是哪种场景照明？看起来你在灯泡所在的地方使用了点灯，但是它们不够亮。在你未渲染的场景中，场景将是全亮度的。在你渲染的场景中，你会得到黑暗。

我可能会建议至少使用最小的天光，这样你的场景中总是有一些光线（除非你有实际的黑暗区域）

Answer 3

考虑使用Retinex。它使用单个图像进行输入，并包含在GIMP中，因此很容易玩弄，此外您可以获取它的源代码（或滚动您自己的，无论如何都很简单）。由于您有渲染而不是照片——没有噪音，理论上您可以根据需要调整颜色。

但正如@markransom所说，从渲染输出中恢复信息可能会有困难。你说你有HDR图像作为渲染输出，但我不知道你的意思是什么。它是单个RGB图像吗？每个通道的颜色深度是多少？我已经尝试将retinex应用于您的示例，但显然它看起来不太好，因为在保存之前应用了压缩和有限的范围。如果您的输出具有高范围且未被压缩，则会得到更好的结果。

编辑：我在你的输入上尝试了retinex，结果不是很好——图像的明亮部分（灯/窗户）在它们周围引入了丑陋的黑暗光环。

在本例中，简单色调映射

为了完整起见，以下是完整代码：

#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;

Mat1f exposureTonemap (Mat1f m, float gamma = 2.2, float exposure = 1) {
  // Exposure tone mapping
  Mat1f exp;
  cv::exp( (-m) * exposure, exp );
  Mat1f mapped = 1.0f - exp;

  // Gamma correction
  cv::pow(mapped, 1.0f / gamma, mapped);

  return mapped;
}

Mat3f hsvExposureTonemap(Mat &a) {
  Mat3f hsvComb;
  cvtColor(a, hsvComb, COLOR_RGB2HSV);

  Mat1f hsv[3];
  split(hsvComb, hsv);

  hsv[2] = exposureTonemap(hsv[2], 2.2, 10);

  merge(hsv, 3, hsvComb);

  Mat rgb;
  cvtColor(hsvComb, rgb, COLOR_HSV2RGB);

  return rgb;
}

int main() {
  Mat a = imread("first.HDR", -1);
  Mat b = imread("withwindow.HDR", -1);

  imshow("a", hsvExposureTonemap(a));
  imshow("b", hsvExposureTonemap(b));
  waitKey();

  return 0;
}