1.阅读笔记:Digital Photography with Flash and No-Flash Image Pairs

Abstract:

数字摄影使得它可以快速和容易拍摄一对低光环境的图像:一个有闪光灯捕获细节和一个没有闪光灯捕获环境光 。我们提供各种应用程序,分析和组合这种闪光/无闪光图像对的强度。我们的应用包括去噪和细节传输(以合并具有高频的非闪光图像的环境质量闪光细节),白平衡(改变的色调环境图像),连续闪光(交互式调整闪光灯强度)和红眼去除(用于修复闪光中的伪像)图片)。我们演示这些应用程序如何合成新的图像,其质量高于任一原件。

有闪光的图像是捕捉高频的纹理和细节,但是偏冷色调和偏灰
无闪光的图像的图像偏暖色调,但是存在噪声。

正文:

1.Procedure
我们固定两个图像之间的焦距和光圈,使相机的焦点和景深保持不变。

  • 对焦于拍摄对象,然后锁定焦距和光圈。
  • 设置曝光时间Δ𝑡 和ISO的良好曝光。
  • 获取到ambient image 标记为A
  • 打开闪光灯
  • 调整曝光时间Δ𝑡 和ISO到最小的设置仍然很好地曝光图像。
  • 获取到flash image 标记为F
    文中作者说明了曝光的一些参数,这里就不一一说明了。
    默认情况下,佳能转换软件执行白平衡,伽马校正和其他非线性色调映射操作,以产生感觉上令人愉快的图像,具有良好的整体对比度。我们将大多数算法应用于这些非线性图像,以便在我们的最终图像中保持其高质量色调映射特性。

Linearization:使这个计算有意义,图像必须在同一线性空间。因此我们有时设置我们的转换软件从中生成线性TIFF图像原始数据。

接下来介绍的两种算法假设闪光图像是一个良好的局部估计环境图像中的高频内容。然而,这个假设在阴影和镜面中不成立由闪存引起的区域,并可能导致伪影。

Denoising

1.Bilateral filter
双边滤波器被设计为在空间上彼此接近并具有类似强度值的像素进行平均。它结合了经典的低通滤波器和边缘抑制功能,当像素之间的强度差大时,衰减滤波器内核权重。


这一块内容就不介绍了在BF那篇已经详细介绍了.

2.Joint bilateral filter
由于flash image能很好的保留高频信息,所以就把BF滤波器做一些修改.


𝐴(𝑁𝑅)的上标表示noise-reduced 的A

联合双边滤波器依赖于闪光图像作为环境图像的估计器。因此,它可能在闪光阴影和镜面反射中失败,因为它们只出现在闪光灯图像中。在这样的区域的边缘处,联合双边滤波器可以对环境图像欠模糊,因为它将降低滤波器跨越这些边缘的像素。类似地,在这些区域内,它可能使环境图像过度模糊。

为了解决上面的情况,给了一个Mask(M)。



从d图可以看出,JBF可以保存边缘信息。


Flash-To-Ambient Detail Transfer

为了增强细节,文中提出了以下公式:

ε=0.02
F(base) 表示basic bilateral filter

用F(detail)来加入刚才的图像A(NR)公式,可以得到以下公式:


在大多数情况下,我们的细节传递算法改善了环境图像的外观。 然而,重要的是注意,闪光图像可以包含当转移到环境图像时看起来不自然的细节。 例如,如果来自闪光灯的光以浅的角度撞击表面,则闪光图像可以拾取作为细节的表面纹理(即木纹,灰泥等)。 如果此纹理在原始环境图像中不可见,则可能看起来很奇怪。 类似地,如果闪光图像清除了细节,则环境图像可能过度模糊。 我们的方法允许用户控制在整个图像上传送多少细节。 自动调整传输的本地细节量是未来工作的一个领域。

文中下面是对具体的细节处理方法,有兴趣的去看paper吧~


补充小常识:

白平衡:许多人在使用数码摄像机拍摄的时候都会遇到这样的问题:在日光灯的房间里拍摄的影像会显得发绿,在室内钨丝灯光下拍摄出来的景物就会偏黄,而在日光阴影处拍摄到的照片则莫名其妙地偏蓝,其原因就在于白平衡的设置上。比如,被调校景物的蓝、绿、红色光的比例关系是2:1:1(蓝光比例多,色温偏高),那么白平衡调整后的比例关系为1:2:2,调整后的电路放大比例中明显蓝的比例减少,增加了绿和红的比例,这样被调校景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像,蓝、绿、红的比例才会相同。也就是说如果被调校的白色偏一点蓝,那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱蓝电路的放大,同时增加绿和红的比例,使所成影像依然为白色。

ISO:一般来说,低感光度时的画质较为细腻,色彩也较为忠实。高感光度时则会出现噪声及颗粒的问题,使得照片比较禁不起放大。

Reference:
http://hhoppe.com/flash.pdf

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