c++ - 从 HDR 图像中选择亮度（曝光）

Question

我目前被困在图片中的视频项目上。

问题：

我正在从 UE4 中提取图片，由于一个错误，在渲染屏幕截图期间并未考虑所有灯光。输出是 HDR 图像。我想获得更好的亮度，因为导出的图片很暗，就像第一次曝光一样。

使用 UE4 中的“曝光偏差”参数，我可以使我的场景具有良好的亮度，但不能将此参数应用于屏幕截图渲染：

尝试：

使用 Tonemapper 算法（特别cv::TonemapDrago是）我可以获得更好的图像结果：

就我而言，色调映射算法的主要问题是因为全局亮度会根据区域的亮度而变化：在第二张图像中，窗口添加了大量光线，因此该算法会降低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。我已经修改了TonemapDrago尝试在算法的某些步骤中使用常量的代码。

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_32FC3

cout << mat.step给我19200

这是我用来尝试解决问题的 2 个示例：

第一张图片

带光窗的图像

编辑 2：

无法使用 gimp 打开 .HDR 图片，使用“explosure blend”插件打开事件。我能够使用 Photoshop 获得足够好的结果。知道背后的算法吗？OpenCV 的 6 个 Tonemap 算法中的任何一个都允许选择曝光校正。

编辑 3：

我已经按照 openGL tuto中的算法解释，它给了我这个 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;
}

将此算法应用于我的 .HDR 图片，即使对伽马和曝光进行了 1 和 1 的校正，我也得到了非常明亮的结果：

阅读代码，有一些错误，因为 1 和 1 作为参数不应该修改图片。解决了这个问题，答案已发布。非常感谢@user3896254（Ge 在评论中也看到了）

score 3 · Accepted Answer

考虑使用Retinex。它使用单个图像作为输入，并且包含在 GIMP 中，因此很容易玩弄，除了你可以获得它的源代码（或者你自己的，这很简单）。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@mark-ransom 已经说过的那样，您可能无法从渲染的输出中恢复信息。你说你有 HDR 图像作为渲染输出，但我不确定你的意思。它是单个 RGB 图像吗？每个通道的颜色深度是多少？我曾尝试将 retinex 应用于您的样本，但显然它看起来不太好，因为压缩和保存前应用的范围有限。如果您的输出具有高范围且未压缩 - 您将获得更好的结果。

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暗光晕。

在这种情况下，简单的色调映射和伽马校正看起来要好得多。你的代码几乎没问题，你只是有一个小错字：而不是cv::pow(exp, 1.0f / gamma, exp);你应该有v::pow(mapped, 1.0f / gamma, exp);

我弄乱了您的代码，并注意到这种色调映射似乎会降低色彩饱和度。为了克服这个问题，我只在 HSV 图像的 V 通道上执行它。自己比较结果（左 - 全空间色调映射，右 - 仅限 V）：注意使用这种方法保留的地板颜色、窗户中的天空和淡黄色的浅色。

为了完整起见，这里是完整的代码：

#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;
}

score 0 · Accepted Answer

您目前使用什么样的场景照明？看起来您在灯泡所在的位置使用点光源，但它们不够亮。在您未渲染的场景中，场景将是全亮度的。在您渲染的场景中，您将获得黑暗。

我可能会推荐至少一个最小的天光，这样你的场景中总是有一些光线（除非你有真正的黑暗区域）

score 0 · Accepted Answer

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;
}

这个算法是一个色调映射器，试图模拟 HDR 中的曝光偏差如果你想在 openCv 3.0 中使用它，不要忘记使用 -1 作为 imread 的最后一个参数打开cv::Mat img = cv::imread("mypicture.HDR", -1);

c++ - 从 HDR 图像中选择亮度（曝光）

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