如何在 Matlab/C++ 中组合两个具有不同增益的图像答案

【问题标题】：How to combine two images with different gains in Matlab/ C++如何在 Matlab/C++ 中组合两个具有不同增益的图像
【发布时间】：2012-06-14 19:16:17
【问题描述】：

我有两张图像，都是从同一个检测器同时拍摄的。

两个图像都有 11 位 分辨率（是的，这很奇怪，但这里就是这种情况）。两张图片的区别在于，一张放大了1倍，另一张放大了10倍。

如何获取这两个 11 位 图像，并将它们的像素值组合成一个 16 位 图像？基本上，这增加了最终图像的动态范围。

我对图像处理相当陌生。我知道有一个解决方案，因为其他系统在 FPGA 中逐个像素地执行此操作。我只是希望能够在 Matlab 后期处理中而不是在现场进行。我知道在 Matlab 中进行按位运算可能有点困难，但我们确实拥有每个可用工具箱的教育许可证。

如下所述，这看起来非常像 HDR 处理。目标不是艺术，而是数据保存。这最终将被放入 C++ 中并在自主飞行计算机上飞行，并且在运行中运行标准臃肿的 HDR 软件会扼杀我们的时间要求

感谢您的帮助！

作为旁注，我希望能够为任何收益组合做到这一点。即 2x 和 30x、4x 和 8x 等。在我的直觉中，我觉得这是一个看似简单的算法或插值，但我不知道从哪里开始。

收益

由于对收益的含义有些混淆，我将尝试解释一下。我们定制相机上使用的图像传感器 (CMOS) 能够同时输出两个单独的图像，这两个图像都是从相同的曝光中拍摄的。它可以做到这一点，因为传感器在其数据路径上有 2 个不同的电子放大器。

在摄影方面，就像您的数码单反相机能够同时使用 2 个不同的 ISO 值拍照一样。

抱歉给您带来了困扰

【问题讨论】：

“组合它们的像素值”到底是什么意思？
为什么这不仅仅是将两个图像矩阵相加的情况，还可能与常数相乘？
Kol-对不起，如果这是模棱两可的。我想将每个像素表示为该像素的低增益和高增益版本的“组合”。 LG/HG 像素均由 11 位数字表示。对每个像素应用（由相机）不同的增益意味着两个 LG/HG 像素具有另一个没有的信息。我想将两者结合起来以增加我的动态范围。
奥利-是这样吗？我真的不知道这背后的理论。我只是不知道这是如何工作的。两个像素的整数范围为 0-2^11。但该数字代表曝光值/像素值的不同比例。所以我不知道简单地添加是否能给我我需要的东西。我想这就是我被挂断的地方。谢谢！
Twerdster-非常高效。如果您查看我的问题，我确实接受相关答案。我确实不接受不切实际的想法和讨论。我知道我不会问简单的问题，我只会问我真正无法解决的问题，但这就是为了对吧？我在这个社区很重要，不要让一个单一的统计数据从远方对我产生影响。

【解决方案1】：

将 11 位范围放大到 16 位范围，乘以 (2^16-1)/(2^11-1)。
(假设您想要线性缩放。（这在放大时是合理的。）

如果增益是离散的（应用于 11 位范围），那么您有两个 11 位图像，其中一些值可能饱和。

如果在连续（模拟）或浮点范围内应用增益，则您的值可能会超出原始 11 位。此外，如果在连续（模拟）或浮点范围内应用增益，则可能首先将值缩放到另一个范围，例如[0,1]（除以 (2^11-1)）。如果将值缩放到另一个范围，则必须除以新范围的最大值而不是 (2^11-1)。

无论哪种方式（无论增益是否在 11 位范围内），由于增益和加法，结果值可能大于原始范围。在这种情况下，您需要决定如何扩展它们：

编辑：

由于您不想添加图像，而是使用其中的不同细节，也许这篇文章会对您有所帮助：

【讨论】：

抱歉，我们的目标不是简单地将单个 11 位图像表示为 16 位缩放图像，因为其中的信息基本上保持不变。目标是使用来自两个图像的信息形成一个图像，每个原始图像都无法完全表示。
一个。你的问题没有说明这一点。湾。有一些算法可以做到这一点，但是，图像通常来自具有不同曝光水平的同一场景的照片（或者一张有闪光灯，一张没有），而不是两张应用了增益的图像。请参阅编辑中的链接。

【解决方案2】：

您提出的问题称为"High Dynamic Range Imaging" 和"Tone Mapping"。我建议您从那些 Wikipedia 文章开始，然后深入到其中引用的参考书目。

您没有提供有关图像的足够详细信息，无法给出更具体的答案。你提到的“收获”是什么？您是否提高了传感器的增益（达到 ISO 等效数字？），或者您是否使用了更长的曝光时间？ 11 位像素值是线性的还是已经经过伽玛压缩？

【讨论】：

快！我从来没想过要尝试 HDR 处理图片！感谢您的起点。我将研究后端算法并尝试一下。如果有人知道完成此操作所需的实际编程，我将暂时打开这个问题。谢谢！此外，我编辑了问题以包含有关“收益”的更多信息