基于亮度分层的快速三边滤波器色调映射算法
第23卷第1期2011年1月
计算机辅助设计与图形学学报
Jo ur nal of Co mputer A ided Design &Computer G raphics V ol.23N o.1Jan.2011
收稿日期:2010-07-13;修回日期:2010-09-13.基金项目:国家自然科学基金(60903068);北京理工大学优秀青年教师基金(2009Y0707);浙江大学CAD&CG 国家重点实验室开放课题基金(A0912).刘衡生(1987 ),男,硕士研究生,主要研究方向为高动态范围图像的色调映射技术;沈建冰(1978 ),男,博士,副教授,论文通讯作者,主要研究方向为纹理设计、高动态范围图像处理、视频的非真实感绘制、基于信号分析的数字媒体处理技术.
基于亮度分层的快速三边滤波器色调映射算法
刘衡生,沈建冰
*
(北京理工大学智能信息技术北京市重点实验室 北京 100081)(shenjian bing@https://www.wendangku.net/doc/d58890147.html,)
摘要:三边滤波器是在双边滤波器的基础上引入了梯度信息,能够很好地保留图像细节,但其时间开销较大.为此,提出了一种基于亮度分层的快速三边滤波算法.通过对三边滤波器中的梯度滤波阶段进行加速,把图像按照像素亮度值分成多层,并对每一层计算2幅中间图像,可在中间图像上进行高斯滤波得到梯度滤波的结果.实验结果表明,使用该算法进行高动态范围图像的色调映射,速度较原三边滤波器提高约10~15倍,而获得的低动态范围图像的视觉质量接近于原三边滤波器.
关键词:高动态范围图像;快速三边滤波器;色调映射;亮度分层中图法分类号:T P391.41
Tone Mapping Using Intensity Layer Decomposition based Fast Trilateral Filter
Liu H engsheng and Shen Jianbing
*
(Beij ing L a borator y o f Intellig ent I nf or mation T echnolog y ,Beij ing Institute o f T ec hnology ,Be ij ing 100081)
Abstract :By introducing a g radient field into the bilateral filter,the tr ilateral filter favo rably preserv es image details at the cost of high co mputatio nal consumptio n.In this paper,w e present a fast tr ilateral filtering alg orithm based on intensity lay er decomposition.The proposed approach accelerates the gradient filtering in three stages:decomposing the im age intensity into several layers,computing two intermediate im ag es for each lay er,and perform ing Gaussian filtering on these interm ediate images.Exper im ental results show that o ur approach is abo ut 10times faster than the standard solution in the contex t o f tone mapping,and achieves similar image quality.Key words :high dynam ic range imag e,fast trilateral filter,tone mapping,
intensity layer
deco mpo sition
1 高动态范围图像的色调映射技术
动态范围是指图像中像素最大亮度与最小亮度的比值.传统的RGB 图像格式使用8位二进制整数表示每个颜色分量,其动态范围为100:1,而真实场景的动态范围(100000000:1)远远超出这一范围.传统图像格式无法真实地表达动态范围很高的场景,而高动态范围(high dynam ic range,H DR)图像是针对这一问题所设计的新型图像格式,它通常使用
浮点数来表示每个颜色分量,这样能够表达更高的动态范围.目前,获取H DR 图像的主要方法是多曝
光融合法[1]
.
色调映射算法是H DR 图像研究中最为关键的部分,其主要原因在于目前占主导地位的有限动态范围媒介(如CRT 和LCD 显示器或者投影仪等)只能显示有限动态范围的图像,使人们不能观察H DR 图像的全部信息.色调映射是指将一幅H DR 图像转换为低动态范围图像的方法,它提供了如何将一种现实场景的亮度值映射到显示设备能显示的范围,
除了压缩亮度范围之外,它还必须充分保留原始图像的感观质量,如保留对比度、图像细节等对于表现原始场景非常重要的信息.
过去的十几年中,在计算机图形学领域已经有大量的H DR图像的色调映射算法,大致可以分为2种类型:一种是空域不变或者叫作全局色调映射(全局动态范围压缩).该类算法在对图像进行动态范围色调变换时,在每个像素上使用同一条变换曲线,变换曲线可以预先指定或者根据图像的内容获取;另外一种是空域变化或者叫作局部色调映射(局部动态范围压缩).该类算法针对图像的不同区域进行不同的变换.
全局色调映射算法的优点在于整体架构简洁且运算效率高,缺点是会导致图像结果在细节、颜色、对比度及纹理信息的损失.Drag o等[2]提出了基于人类视觉系统与对数变换函数的算法.由于对数变换时基数的选择对色调映射的效果影响很大,该算法能自适应地根据每个像素点的亮度值来自动调整对数的基数,且能够处理非常大的动态范围,但却以牺牲H DR场景中的可见性为代价来保留亮度的差异程度信息,因此也会使得某些H DR图像在色调映射后变得非常模糊并丢失细节.Reinhard等[3]提出了基于模拟光感受器的亮度适应机制的色调映射算法,其计算速度较快,包含的若干独立参数可分别控制对比度、全局亮度等信息;H ateren等[4]利用基于视锥的静态 动态响应特性的量化模型来自适应地模拟H DR图像 视频的色调映射过程,同时考虑了视锥通道信息处理过程的若干影响因素,给出了一种利用视锥的静态 动态响应特性函数进行色调映射的方法.由于这些全局色调映射算法对H DR 图像中的每一像素点使用相同的变换,通常很难定义可以很好地适应图像中每个像素的色调映射曲线,所以导致结果图像在纹理、颜色、细节等信息有一定程度的损失.
针对全局色调映射算法的不足与缺陷,研究人员提出了大量的、能产生更好的动态范围压缩效果的局部色调映射算法,对H DR图像中的不同区域进行不同的线性或者非线性变换.Fattal等[5]在梯度域上对亮度图像进行多尺度的衰减,再对新梯度图像通过求解一个偏微分方程来获得低动态范围图像;但直接对修改过的梯度图像进行偏微分方程的求解可能会引起色调映射后的结果出现视觉上的瑕疵(如物体边缘产生的光晕).宋明黎等[6]提出一种基于概率模型的方法,分别对局部像素的色调能量分布与梯度变化约束建立概率统计模型,并通过求解最大后验概率将色调映射过程转化为一个能量最小化问题,能够避免光晕,但有时会引起较严重偏色.Durand等[7]提出了基于双边滤波器的局部色调映射算法,将输入H DR图像分解为基本层和细节层来操作,对输入的H DR图像使用双边滤波器算法进行滤波得到基本层,然后用原图像减去基本层可得到细节层,细节层中保留了图像的细节信息;保持细节层,将基本层进行对比度的压缩,即可完成动态范围压缩的工作.虽然双边滤波器算法具有保持边缘的优良特性,但是不能对高梯度和高曲率的图像区域进行很好的滤波,因此也可能会在色调映射后的图像中引入视觉上的瑕疵.Choudhury等[8]在双边滤波器的基础上,从信号分析的理论着手,提出了基于三边滤波器的H DR图像的色调映射算法,但该算法比较耗时,处理一幅H DR图像往往需要好几分钟或者好几十分钟的计算时间.
本文在快速双边滤波器算法[9]的基础上,提出了一种新的基于亮度分层的快速三边滤波器的色调映射算法,其速度比已有的基于常规三边滤波器的色调映射算法快10~15倍.
2 HDR图像的三边滤波器色调映射算法
2.1 双边滤波器
Durand等[7]使用双边滤波器将一幅H DR图像分成基本层和细节层,其中图像经双边滤波器滤波后的结果作为基本层,原图像与基本层的差作为细节层;在保留细节层的同时大比例压缩基本层的动态范围,以达到色调映射的目的.双边滤波器含有2个权函数,分别通过衡量空间距离和亮度相似度在空间域和亮度域上对邻域像素进行衰减,其形式都是高斯函数.双边滤波器的定义为
I out(x)=
1
k(x)
!
!
I in( )c( -x)s(I in( )-I in(x))d (1) k(x)=
!
!
c( -x)s(I in( )-I in(x))d (2)其中I ou t表示图像I in经过双边器进行滤波后的结果.双边滤波器的特点在于引入了亮度项,与传统的高斯滤波器相比,双边滤波器具有良好的边缘保持特性,但仍不能对高梯度和高曲率的图像区域进行很好的滤波.
2.2 三边滤波器
Choudhur y等[8]在双边滤波器的基础上提出了三边滤波器,除了空间位置和亮度外,三边滤波器又引入了图像的梯度信息,具有?梯度保持#特性,因此能够精确地区分基本层和细节层.双边滤波器的滤波窗口为矩形,而三边滤波器使用倾斜的滤波窗口.
86计算机辅助设计与图形学学报 第23卷
三边滤波器主要包括2步,每一步都是经修改的双边滤波.下面简要介绍三边滤波器.
第一步称为梯度滤波.计算输入图像I 的梯度I,这里使用前向差分计算梯度,对I进行双边滤波得到较平滑的梯度
G (x)=
1
k (x)
!
!
I in( )c( -x)s(I in( )-I in(x))d ,
k (x)=!
!
c( -x)s(I in( )-I in(x))d .
图1 快速三边滤波器流程
第二步称为细节滤波.使用倾斜的滤波窗口,对每一个像素x,倾斜角度为G (x),亮度域核函数衡量邻域内每一个像素 到滤波窗口中轴的距离,这与原始的双边滤波器不同.根据G (x)计算其邻域内每一个像素 的估计值P(x, ),即
P(x, )=I in(x)+G (x)?( -x).
定义 处的局部细节值I(x, )为像素 实际值和估计值的差,I(x, )实际就是 到滤波窗口中轴的距离I(x, )=I in( )-P(x, ).
像素x经三边滤波的最终结果
I out(x)=I in(x)+
1 k(x)!
!
I(x, )c( -x)s(I(x, ))f (x, )d
(3)
k(x)=!
!
c( -x)s(I(x, ))f (x, )d (4)
式(3)(4)中f (x, )为取值为0或1的二值函数,其作用是对邻域内的像素进一步加以区;若像素 与像素x的梯度差异过大,则在对x滤波时忽略 . f(x, )定义为
f (x, )=1,if G ( )-G (x) . 3 基于亮度分层的快速三边滤波器 三边滤波器的主要问题在于速度,应主要关注如何加速对梯度滤波阶段,因为这一阶段占据了三边滤波器的大部分时间开销.本文借鉴了文献[9]中提出的亮度分层方法. 对于一幅传统的低动态范围图像,图像亮度I in(x)是离散整数值,假定I in(x)%[0,N-1],N是总的灰度级数.假定I in(x)=k,对于每一个像素 和每一个可能的亮度值k,令 W k( )=s(I in( )-k), J k( )=W k( )?I in( ); W k和J k实际上是2组根据k计算出的新图像,这一过程相当于对原图像按像素亮度分层.则式(1)(2)分别可写成 I out(x)=1 k I in(x) (x) ! ! c( -x)J I in(x) ( )d , k I in(x) (x)= ! ! c( -x)W I in(x) ( )d . 现在双边滤波器已经被表示成对一组图像进行高斯滤波的过程,本文使用Der iche[10]提出的迭代法来近似计算高斯滤波.需要注意的是,上述方法局限于像素值为整数的情况.在H DR图像中,图像的像素值和梯度均为浮点数,我们使用线性插值来处理这一问题. 对于一幅H DR图像,其最大亮度为I max,最小亮度为I min,把它等分成m个亮度级,分别是I0,I1,&, I m 1,则有 I k=I min+k?(I max-I min) (m-1),k=0,1&,m-1. 对于每一个I k,计算J Ik和W Ik.当I in(x)%[I L, I L+1]时,使用线性插值来计算I out(x),即 I out(x)= I L+1-I in(x) k L(x)(I L+1-I L) ! ! c( -x)J I L(x) ( )d + I in(x)-I L k L+1(x)(I L+1-I L) ! ! c( -x)J I L+1 (x)( )d (5) Deriche迭代法近似计算高斯函数能够在常数时间内完成,因此本文算法中梯度滤波阶段的时间复杂度为O(mn).其中,n是图像的像素个数;m值意味着速度和精度的取舍,可作为用户设定的参数.使用较小的m可以提高算法速度,但图像细节损失较大.本文把一幅H DR图像按亮度分成m层,对每一层计算2幅中间图像J和W,如果在算法运行过程中保存所有m层的中间图像,则需要占用2m倍输入图像大小的内存.本文中,算法运行的任何时刻都只保留相邻两层的中间图像.首先计算I0和I1的中间图像,并利用式(5)对所有亮度I in(x)%[I0, I1]的像素进行计算;然后丢弃I0的中间图像,计算I2的中间图像,并对所有亮度I in(x)%[I1,I2]的像素进行计算;依次进行,直到所有层都计算完毕.本文提出的快速三边滤波器流程如图1所示. 87 第1期刘衡生,等:基于亮度分层的快速三边滤波器色调映射算法 4 实验结果与讨论 图2所示为由本文提出的快速三边滤波器进行H DR 图像色调映射流程中每一详细步骤示例图.图3所示为使用m =10对本文算法与原三边滤波器进行H DR 图像色调映射的效果以及时间开销对比,此时约有10~15倍的加速,而2种算法结果的视觉质量一致.图3中所使用H DR 图像的版权依 次属于麻省理工学院的Fr do Durand 和H DRsoft 公司.利用本文算法对多幅H DR 图像进行实验的结果表明,取m =10已能获得视觉效果满意的图像细节和加速性能.由于H DR 图像中的浮点数像素值的存在,在过于接近的亮度层之间进行插值并无意义,因此取过大的m 值并不能获得更多的图像细节.图4所示为m 分别取2,4,6,8,10时结果图像的细节对比,所使用H DR 图像的版权属于南加州大学的Paul Debevec. 图2 本文算法步 骤示例图 图3 本文算法与原三边滤波器法的结果对比 88 计算机辅助设计与图形学学报 第23卷 图4 m 取不同值时结果图像细节对比 图5所示为本文算法与其他几种色调映射算法的色调映射结果对比,由图可见,本文算法较好地保 留了原三边滤波器的细节保持特性,其所使用H DR 图像的版权属于麻省理工学院的Fr do Durand. 图5 4 种算法实验结果对比 图6 利用本文算法得到的更多实验结果 图6所示为本文算法在更多场景类型图像上的结果.其中,图6e 所使用H DR 图像的版权属于中 佛罗里达大学的Erik Reinhard;图6b,6d,6g 所使用H DR 图像的版权属于H DRsoft 公司;图6h 所 89 第1期刘衡生,等:基于亮度分层的快速三边滤波器色调映射算法 使用H DR图像的版权属于南加州大学的Paul Debevec;图6i所使用H DR图像的版权属于诺基亚研究中心的Kimm o Ro im ela.可以看出,本文算法对于大多数场景都能产生高质量的结果,然而对于一些极端场景,例如动态范围很大而绝大多数像素亮度集中在较小的区间,使用第3节所述的均匀分层然后在相邻层之间线性插值的方法会导致较大误差.我们相信,使用基于直方图统计的非均匀分层能够改善这一问题;使用更复杂的插值方法应能改善结果,但这也要求在算法运行时保存更多的层,增大了空间开销.表1所示为本文算法与原三边滤波器在这些图像上的时间开销对比,设m=10. 表1 计算时间统计表 H DR图像名称图像大小 计算时间 s 文献[2]算法本文算法 Vin esun set720?48054.05 5.39 M emorial512?76858.27 4.66 Foyer120?800146.911.25 S unset819?59175.617.16 M tT amWest1214?732138.0612.33 T rees640?47144.3 2.63 W indow1296?972199.6717.47 Grandcanal1200?800146.7213.25 Landscape800?1200132.3012.25 5 总结与展望 本文提出了一种基于亮度分层的快速三边滤波器,以及利用该滤波器对H DR图像进行快速色调映射的算法.该算法主要通过对常规三边滤波器中的梯度滤波阶段进行加速,即通过把图像按照亮度分成多层,对于每一层计算2幅中间图像,梯度滤波的结果由在中间图像上进行高斯滤波得到.利用本文算法对H DR图像进行色调映射,速度较基于常规三边滤波器的色调映射算法提高约10~15倍,而实验结果可以与基于常规三边滤波器的方法相媲美,证明了本文算法的有效性和快速性. 虽然本文算法目前较常规的三边滤波器算法已经有了较大的计算速度的提高,但是利用该算法在处理一幅100M左右的高分辨率H DR图像时,还是需要1min左右的计算时间,仍旧不能满足实时图形处理和交互式图形编辑的应用场合.在今后的研究工作中,我们希望通过GPU技术和信号分析技术来实现能满足交互编辑应用场合的实时三边滤波器,及其对H DR图像进行实时色调映射的算法. 参考文献(References): [1]Debevec P E,M alik J.Recovering high dynam ic range radiance maps from photog raph s[C] Computer Graphics Proceedings,Ann ual Conference S eries,AC M SIGGRAPH. New York:ACM Press,1997:369-378 [2]Drago F,M y szkow ski K,Annen T.Adaptive logarithmic mapping for displaying high contrast s cen es[J].Computer Graph ics Forum,2003,22(3):419-426 [3]Reinhard E,Devlin K.Dynamic range redu ction ins pired by photoreceptor p hysiology[J].IEEE T ran saction s on Visualization and Computer Graphics,2005,11(1):13-24 [4]Van H ateren J H.Encoding of high dynamic ran ge video w ith a model of human cones[J].ACM Trans actions on Graphics, 2006,25(4):1380-1399 [5]Fattal R,L ischin ski D,Werman M.Gradient domain hig h dynamic ran ge compression[C] Computer Graphics Proceedings,Ann ual Conference S eries,AC M SIGGRAPH. New York:ACM Press,2002:249-256 [6]Song M ingli,W an g Hu iqion g,Chen Chun,et al.Tone mapping for high dynamic range image us ing a probabilis tic model[J].Journal of Softw are,2009,20(3):734-743(in Chin ese) (宋明黎,王惠琼,陈 纯,等.基于概率模型的高动态范围图像色调映射[J].软件学报,2009,20(3):734-743) [7]Du rand F,Dorsey J.Fast bilateral filtering for th e display of high dynamic range imag es[C] Computer Graphics Proceedings,Ann ual Conference S eries,AC M SIGGRAPH. New York:ACM Press,2002:257-266 [8]Choudh ury P,T umb lin J.T he trilateral filter for hig h contrast images and mes hes[C] Proceedings of the14th Eurographics W orksh op on Ren dering.Aire la ville: Eurographics Association Press,2003:186-196 [9]Yang Q X,T an K H,Ahu ja N.Real time O(1)b ilateral filtering[C] Proceedings of IE EE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition.Wash ington D C:IEE E Computer S ociety Press,2009:557-564 [10]Derich e R.Recursively im plem enting th e Gaussian and its derivatives[C] Proceeding s of the2nd International Conference on Im age Proces sing.Sin gapore:World Scientific, 1992:263-267 [11]Reinhard E,Stark M,Shirley P,e t al.Ph otographic tone reproduction for digital images[C] Computer Graphics Proceedings,Ann ual Conference S eries,AC M SIGGRAPH. New York:ACM Press,2002:267-276 90计算机辅助设计与图形学学报 第23卷 第16卷第1期2013年3月成都工业学院学报JOURNAL OF CHENGDU TECHNOLOGICAL UNIVERSITY Vol．16，No．1March．，2013 收稿日期：2013－01－18 基金项目：四川省科技支撑计划(2012GZ0090) 作者简介：岳丽(1987－)，女(汉族)，甘肃嘉峪关人，在读硕士研究生，研究方向:数据库与信息系统。 胡大裟(1976－)，男(汉族)，四川泸州人，讲师，博士，研究方向:并行计算，编程语言，软件工程。 基于Reinhard 模型的色调映射算法的研究 岳 丽，胡大裟，蒋玉明(四川大学计算机学院，成都610065) 摘要：传统显示设备由于受自身动态范围的限制无法很好地显示高动态范围图像，因此需要通过色调映射算法进行合理的动态域压缩，不同的压缩算法对图像最终的显示质量有很大的影响。综述了现有高动态范围图像的色调处理方法，分析了Reinhard 基于摄影模型的色调映射算法的推导过程，通过几组对比实验分析了算法中的参数选择以及Reinhard 全局色调映射算法和局部色调映射算法在处理图像上的不同优势。 关键词：高动态范围图像;色调映射;全局映射;局部映射 中图分类号：G718文献标志码：A 文章编号：2095－5383（2013）01－0018－04 Research on HDR Image Tone Mapping Based on Reinhard ’s Algorithm YUE Li ，HU Dasha ，JIANG Yuming （College of Computer Science ，Sichuan University ，Chengdu 610065，China ） Abstract ：Traditional display device couldn ’t display high dynamic range image well due to its dynamic range limitation ，and this dynamic range mismatch must be overcome with a reasonable tone mapping method by compressing the dynamic range．This paper firstly introduced the existing tone mapping methods of HDRI．After that ， it analyzed emphatically the derivation process of Reinhard ’s tone mapping algorithm．Finally ，the authors analyzed the algorithm of parameter selection and the different advantages of Reinhard global tone mapping algorithm and local tone mapping algorithm in image processing through several group of experiments． Key words ：HDRI ；tone mapping ；global mapping ；local mapping 长期以来，图像传感器的动态范围都很小，但是真实场景中亮度的动态变化范围却非常广，平常大部分场景的亮度范围都远远超过了图像传感器所能感受的动态范围，因此，需要一种特殊的图像，即高动态范围 图像（High Dynamic Range Image ， HDRI ）来满足要求。动态范围图像是用来实现比普通数字图像技术更大曝光动态范围（即更大的明暗差别）的一组技术，图像所表现的层次更加丰富，图像中高亮度区和低亮度区 的细节信息都能很好地保留下来，更接近于人眼观测到的真实场景［ 2］。为了解决真实场景与传统显示设备 动态范围不匹配的矛盾，国内外学者提出了很多色调映射（Tone Mapping ）算法来实现在传统显示器上显示高动态范围图像。本文主要研究Reinhard 基于摄影模型的色调映射算法。 图1色阶映射原理示意图1色调映射算法 色调映射算法是由Tumblin 等人在1993年引入到 计算机图形学领域的［1］。图1描述了色调映射的问 题，其目的是解决观察到的景物与通过色调映射生成 显示的HRD 图像在视觉上匹配的问题。目前常见的 色调映射算法有2类。 1）全局色调映射算法 全局算法即空域不变算法，在一幅图像中，所有的 像素使用通用压缩曲线进行压缩，使其从原来超出显示设备动态范围映射到一个常规显示设备所能显示的 范围。全局算法比其他类型的操作算法简单，大多可以立即执行，因此计算效率高。在普通的数码相机中大多使用全局算法。 从20世纪80年代开始，就有很多学者在进行全局色调映射算法的研究，但是直到90年代才有比较好的成果。1993年，Tumblin 和Rushmeier ［4］针对人类的视觉系统（HVS ）亮度感觉模型上的一致性，提出了一 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910242770.X (22)申请日 2019.03.28 (71)申请人 杭州电子科技大学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区2 号大街 (72)发明人 张显斗 刘硕 李倩 (74)专利代理机构 杭州君度专利代理事务所 (特殊普通合伙) 33240 代理人 朱月芬 (51)Int.Cl. G06T 7/90(2017.01) (54)发明名称 一种基于光源颜色分布限制的颜色恒常性 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于光源颜色分布限制 的颜色恒常性方法。本发明步骤如下：步骤(1)为 不同相机构建精准的色域范围，计算相机空间的 黑体轨迹；步骤(2)依托黑体轨迹构建光源颜色 分布的色域范围；步骤(3)利用已有颜色恒常性 方法估计图像的光源颜色；步骤(4)对光源估计 结果进行判断，若处于色域范围内则不作处理， 若不在色域范围内则通过色域映射法将该光源 估计结果映射到色域边界内；步骤(5)将校正后 的色度点变换到RGB空间，色域映射得到的点是 估计光源校正后的色度点。本发明将已有颜色恒 常性方法光源估计不在色域内的结果映射在色 域边界内，从而降低光源估计误差，以达到对各 种不同颜色恒常性方法鲁棒性的提升。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 110060308 A 2019.07.26 C N 110060308 A 1.一种基于光源颜色分布限制的颜色恒常性方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤(1)为不同相机构建精准的色域范围，计算相机空间的黑体轨迹； 步骤(2)依托黑体轨迹构建光源颜色分布的色域范围； 步骤(3)利用已有颜色恒常性方法估计图像的光源颜色； 步骤(4)对光源估计结果进行判断，若处于色域范围内则不作处理，若不在色域范围内则通过色域映射法将该光源估计结果映射到色域边界内； 步骤(5)将校正后的色度点变换到RGB空间，色域映射得到的点是估计光源校正后的色度点。 2.根据权利要求1所述的一种基于光源颜色分布限制的颜色恒常性方法，其特征在于：步骤(1)中对于待估计光源颜色的图像，首先预测采集该图像的相机灵敏度曲线，并将黑体的光谱辐射应用到该相机灵敏度曲线上得到黑体轨迹； 步骤(2)中依托黑体轨迹构建光源颜色分布的色域范围；在黑体轨迹上找到三个点；分别位于黑体轨迹的高色温处对应的色度点m 1，低色温处对应的色度点m 2，以及在低色温和高色温中间处找到对应的色度点m 0；并在m 0处上下找到两个点m H 和m L 来扩展色域的范围；利用m 1，m H ，m 2三个点计算二次多项式来拟合色域的上边界，并用m 1，m L ，m 2计算二次多项式来拟合色域的下边界。 3.根据权利要求2所述的一种基于光源颜色分布限制的颜色恒常性方法，其特征在于：步骤(3)中利用各种已有颜色恒常性方法估计图像的光源颜色，估计的光源颜色和真 实光源颜色变换到rg空间； 4.根据权利要求3所述的一种基于光源颜色分布限制的颜色恒常性方法，其特征在于：步骤(4)中对于步骤(3)的方法估计的光源颜色结果，判断是否存在于构建的色域范围内，若处于色域范围内则不作处理，若不在色域范围内则通过色域映射法将该光源估计结果映射到色域边界来降低误差，从而提高已有颜色恒常性方法光源估计的准确性； 两种色域映射方法： 记待映射点为P(r ,g)，即颜色恒常性方法估计的光源颜色结果，假设P不在构建的色域内； 通过最小距离法或基于中心点法进行色域映射； 步骤(5)中色域映射得到的点是估计光源校正后的色度点，将其变换到RGB空间，即为校正后的光源颜色；rg转RGB的方法如下：假设B为1，b＝1-r -g，则 权 利 要 求 书1/2页2CN 110060308 A 应用ADS设计微带线带通滤波器 1、微带带通微带线的基本知识 微波带通滤波器是应用广泛、结构类型繁多的微波滤波器，但适合微带结构的带通滤波器结构就不是那么多了，这是由于微带线本身的局限性，因为微带结构是个平面电路，中心导带必须制作在一个平面基片上，这样所有的具有串联短截线的滤波器都不能用微带结构来实现；其次在微带结构中短路端不易实现和精确控制，因而所有具有短路短截线和谐振器的滤波器也不太适合于微带结构。 微带线带通滤波器的电路结构的主要形式有5种： 1、电容间隙耦合滤波器 带宽较窄，在微波低端上显得太长，不够紧凑，在2GHz以上有辐射损耗。 2、平行耦合微带线带通滤波器 窄带滤波器，有5％到25％的相对带宽，能够精确设计，常为人们所乐用。但其在微波低端显得过长，结构不够紧凑；在频带较宽时耦合间隙较小，实现比较困难。 3、发夹线带通滤波器 把耦合微带线谐振器折迭成发夹形式而成。这种滤波器由于容易激起表面波，性能不够理想，故常把它与耦合谐振器混合来用，以防止表面波的直接耦合。这种滤波器的精确设计较难。 4、1/4波长短路短截线滤波器 5、半波长开路短截线滤波器 下面主要介绍平行耦合微带线带通滤波器的设计，这里只对其整个设计过程和方法进行简单的介绍。 2、平行耦合线微带带通滤波器 平行耦合线微带带通滤波器是由几节半波长谐振器组合而成的，它不要求对地连接，结构简单，易于实现，是一种应用广泛的滤波器。整个电路可以印制在很薄的介质基片上(可以簿到1mm以下)，故其横截面尺寸比波导、同轴线结构的小得多；其纵向尺寸虽和工作波长可以比拟，但采用高介电常数的介质基片，使线上的波长比自由空间小了几倍，同样可以减小；此外，整个微带电路元件共用接地板，只需由导体带条构成电路图形，结构大为紧凑，从而大大减小了体积和重量。 关于平行耦合线微带带通滤波器的设计方法，已有不少资料予以介绍。但是，在设计过程中发现，到目前为止所查阅到的各种文献，还没有一种能够做到准确设计。在经典的工程设计中，为避免繁杂的运算，一般只采用简化公式并查阅图表，这就造成较大的误差。而使用电子计算机进行辅助设计时，则可以力求数学模型精确，而不追求过分的简化。基于实际设计的需要，我对于平行耦合线微带 颜色叠加快速调出照片漂亮效果 第一种效果 教程如下： 1、打开原图 2、新建图层，填充颜色#FF7997，模式：线性减淡，不透明度：15% 3、新建图层，填充颜色#0600FF，模式：排除，不透明度：30% 4、新建图层，填充颜色#FCFFDE，模式：柔光，不透明度：70% 5、新建图层，填充颜色#DBDBB3，模式：强光，不透明度：20% 6、复制原始图层，拖到最上层，模式：叠加，不透明度：40% 第二种效果教程： 1、打开原图 2、新建图层，填充颜色#FF8C9F，模式：叠加，不透明度：20% 3、新建图层，填充颜色#6CB8FF，模式：颜色减淡，不透明度：20% 4、新建图层，填充颜色#4733B0，模式：颜色减淡，不透明度：70% 5、新建图层，填充颜色#EFFF68，模式：变暗，不透明度：40% 第三种效果教程： 1、打开原图 2、新建图层，填充颜色#6165FF，模式：颜色减淡，不透明度：50% 3、新建图层，填充颜色#FAFF73，模式：变暗，不透明度：50% 第四种效果教程： 1、打开原图 2、新建图层，填充颜色#FFFA79，模式：颜色，不透明度：20% 3、新建图层，填充颜色#FCDCAB，模式：柔光，不透明度：100% 4、新建图层，填充颜色#98A252，模式：颜色加深，不透明度：20% 5、新建图层，填充颜色#FCDCAB，模式：滤色，不透明度：35% 6、复制原始图像，拖到最上层，模式：点光，不透明度：50% 大家发表的互动观点(6人发表) 好帖！鉴定完毕！od神大爱~~~ 直接输入观点，最多8个字 分享已被分享217次分享来自：杨子的日志 LED显示屏高动态范围显示技术研究 向健勇1，范晓倩1，袁胜春2 (1西安电子科技大学技术物理学院，710071； 2西安诺瓦电子科技有限公司，710075) 摘要：LED显示屏在环境光的影响下，其显示图像的对比度和有效动态范围会产生一定程度的下降。所谓动态范围，就是一幅图像可见区域亮度的最大值与最小值之比。本文介绍了将图像高动态范围压缩至低动态范围，同时保留原图像感观质量的高动态范围显示技术，并仿真其应用于受环境光干扰的LED显示屏后效果。实验表明，该种技术可以有效提高被环境光影响的LED显示屏图像显示质量，显示图像更加接近真实效果。 关键字：LED显示屏环境光高动态范围显示技术 Study of Visualization of High-Dynamic-Range for LED Display Xiang Jianyong1, Fan Xiaoqian1 (1 School of Technical Physics, Xidian Univ., Xi’an 710071, China; 2 Xi’an Nova star Tech Co., LTD, Xi’an 710075, China) Abstract: Under the influence of environmental light,the contrast and effective dynamic range of the image, which is showed on the LED display,will produce a certain degree of decline.The so-called dynamic range,is the intensity ratio of the maximum and minimum of the visible region in an image.In this paper,we introduce the algorithms that can transform a high dynamic range image into a reduced dynamic range image while retaining important visual information,then apply them to the LED display which has been affected by the ambient light.Experiments show that this technology can effectively improve the quality of images on the LED display,and they are close to the real ones. Key words：LED Display Ambient Light Visualization of High-Dynamic-Range 实验报告 课程名称：数字信号处理指导老师：刘英成绩：_________________实验名称： FIR数字滤波器设计与使用同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求 设计和应用FIR低通滤波器。掌握FIR数字滤波器的窗函数设计法，了解设计参数（窗型、窗长）的影响。 二、实验内容和步骤 编写MATLAB程序，完成以下工作。 2-1 设计两个FIR低通滤波器，截止频率 C =0.5。 （1）用矩形窗，窗长N=41。得出第一个滤波器的单位抽样响应序列h 1(n)。记下h 1 (n) 的各个抽样值，显示h 1 (n)的图形（用stem(.)）。求出该滤波器的频率响应（的N 个抽样）H 1(k)，显示|H 1 (k)|的图形（用plot(.)）。 （2）用汉明窗，窗长N=41。得出第二个滤波器的单位抽样响应序列h 2(n)。记下h 2 (n) 的各个抽样值，显示h 2(n)的图形。求出滤波器的频率响应H 2 (k)，显示|H 2 (k)|的 图形。 （3）由图形，比较h 1(n)与h 2 (n)的差异，|H 1 (k)|与|H 2 (k)|的差异。 2-2 产生长度为200点、均值为零的随机信号序列x(n)（用rand(1,200)0.5）。显示x(n)。 求出并显示其幅度谱|X(k)|，观察特征。 2-3 滤波 （1）将x(n)作为输入，经过第一个滤波器后的输出序列记为y 1(n)，其幅度谱记为|Y 1 (k)|。 显示|X(k)|与|Y 1 (k)|，讨论滤波前后信号的频谱特征。 （2）将x(n)作为输入，经过第二个滤波器后的输出序列记为y 2(n)，其幅度谱记为|Y 2 (k)|。 比较|Y 1(k)|与|Y 2 (k)|的图形，讨论不同的窗函数设计出的滤波器的滤波效果。 2-4 设计第三个FIR低通滤波器，截止频率 C =0.5。用矩形窗，窗长N=127。用它对x(n)进行滤波。显示输出信号y 数字图像处理 课设题目：图像去雾 学院：信息与电气工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 哈尔滨工业大学（威海） 年月日 目录 一. 课程设计任务 (3) 二. 课程设计原理及设计方案........................ 错误！未定义书签。 三. 课程设计的步骤和结果 (6) 四. 课程设计总结 (8) 五. 设计体会 (9) 六. 参考文献...................................... 错误！未定义书签。 一. 课程设计任务 由于大气的散射作用，雾天的大气退化图像具有对比度低、景物不清晰的特点，给交通系统及户外视觉系统的应用带来严重的影响。但由于成像系统聚焦模糊、拍摄场景存在相对运动以及雾天等不利环境，使得最终获取的图像往往无法使用。为了解决这一问题，设计图像复原处理软件。 要求完成功能： 1、采用直方图均衡化方法增强雾天模糊图像，并比较增强前后的图像和直 方图； 2、查阅文献，分析雾天图像退化因素，设计一种图像复原方法，对比该复 原图像与原始图像以及直方图均衡化后的图像； 3、设计软件界面 二. 课程设计原理及设计方案 2.1 设计原理 在雾、霾等天气条件下, 大气中悬浮的大量微小水滴、气溶胶的散射作用导致捕获的图像严重降质,随着物体到成像设备的距离增大, 大气粒子的散射作用对成像的影响逐渐增加. 这种影响主要由两个散射过程造成: 1) 物体表面的反射光在到达成像设备的过程中, 由于大气粒子的散射而发生衰减;2) 自然光因大气粒子散射而进入成像设备参与成像. 它们的共同作用造成捕获的图像对比度、饱和度降低, 以及色调偏移, 不仅影响图像的视觉效果, 而且影响图像分析和理解的性能. 在计算机视觉领域中, 常用大气散射模型来描述雾、霾天气条件下场景的成像过程.Narasimhan 等给出雾、霾天气条件下单色大气散射模型(Monochrome atmospheric scat-tering model), 即窄波段摄像机所拍摄的图像灰度值可表示为 （1） 式中, x 为空间坐标, A 表示天空亮度(Skylight), ρ为场景反照率, d 为场景 的景深, β为大气反射系数。图像去雾的过程就是根据获得的有降质的图像，即 I （x ）来推算出ρ的过程。 但由于该物理模型包含3 个未知参数, 从本质上讲, 这是一个病态反问题. 在只有单幅图像的条件下，我们可以考虑用假设以及推算的方式使其中的几个量固定，然后求解。 2.2 设计方案 2.2.1 白平衡 WP (White point) 算法, 也称为Max-RGB 算法, 利用R 、G 、B 颜色分量的最大值来估计光照的颜色。我们用天空亮度A 来取代最大值。对于A ，如果直接用图像中最亮的灰度估计的话会受到高亮噪声或白色物体的干扰，因此我们首先对图像颜色分量进行最小滤波，然后选择阀值为0.99，大于此值的认定为天空区域，然后取平均值为我们估计的天空亮度A 。然后方程（1）变为 （2） 2.2.2 估计大气耗散函数 ) 1()(d e A d e A x I ββρ--+-=d e d e A I ββρ- -+- =1/ 微带滤波器的设计 解析微带滤波器的设计 微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器，只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器。 滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 1 微带滤波器的原理 微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而其它类型的滤波器可以通过低通滤波器的原型转化过来。最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。微带滤波器中最简单的滤波器就是用开路并联短截线或是短路串联短截线来代替集总元器件的电容或是电感来实现滤波的功能。这类滤波器的带宽较窄，虽然不能满足所有的应用场合，但是由于它设计简单，因此在某些地方还是值得应用的。 微带滤波器是在印刷电路板上，根据电路的要求以及频率的分布参数印刷在电路板上的各种不同的线条形成的LC分布参数的滤波器。 2 滤波器的分类 最普通的滤波器的分类方法通常可分为低通、高通、带通及带阻四种类型。图12.1给出了这四种滤波器的特性曲线。 低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。 带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。 按滤波器的频率响应来划分，常见的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及等；按滤波器的构成元件来划分，则可分为有源型及无源型两类；按滤波器的制作方法和材料可分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器、微带滤波器。 巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。 切比雪夫滤波器，又名"车比雪夫滤波器",是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。切比雪夫滤波器来自切比雪夫分布，以"切比雪夫"命名，是用以纪念俄罗斯数学家巴夫尼提·列波维其·切比雪夫（ПафнутийЛьвовичЧебышёв）。 3 微带滤波器的设计指标 微带滤波器的设计指标主要包括： 1绝对衰减（Absolute attenuation）：阻带中最大衰减（dB）。 2带宽（band width）：通带的3dB带宽（flow-fhigh）。 0引言 高动态范围(High Dynamic Range,HDR)图像是一种可以记录实际场景亮度范围变化较大的图像,拥有更丰富的亮度层次,尤其是亮区域和暗区域的细节展现,远比普通图像更逼近现实的色彩效果。但HDR图像通过普通显示设备再现时存在动态范围不匹配问题,因此动态范围的压缩算法成为了研究的热点。 近年来,已经涌现出很多HDR图像色调映射(tone mapping)算法[1-4],例如KUANG J[3]等在图像色貌模型的基础上提出了iCAM06算法;REINHARD E[4]等提出基于摄影法的动态范围压缩算法。这些色调映射算法提供了将真实世界的亮度范围映射到输出媒介亮度范围的复杂方法,但它们通常会导致图像颜色外观的变化。最常见的色调操作是亮度压缩,会导致较暗的色调变得更亮并且扭曲对比关系[5]。这是由于调映射算法起初都是针对图像在亮度域进行压缩处理,但在处理彩色的高动态范围图像时,仅仅考虑亮度分量,忽略了在对亮度压缩的同时图像的色彩分量也被压缩了,颜色发生了变化。 本文提出图像经色调映射压缩处理后,在色域增加色彩调节算法,以解决因压缩后存在的褪色、偏色等色彩失真问题,从而提高图像的色彩表现。 1色彩调节算法描述 整个算法分为两个部分:亮度域处理和色域处理。亮度域处理是对采集得到的高动态图像在亮度域进行动态范围的压缩映射和限制对比度的自适应直方图均衡化处理,将图像的高动态范围映射到低动态范围内。色域处理包含两方面,一方面是色彩恢复处理,结合下文中所给曲线的特点,根据图像处理前后亮度比值自适应地调节色彩饱和度参数,对压缩后的图像色彩恢复;另一方面对恢复后的图像做色彩增强处理,解决图像拍 HDR图像色调映射的自适应色彩调节算法 陈文艺1,张龙2,杨辉1 (1.西安邮电大学物联网与两化融合研究院,陕西西安710021; 2.西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西西安710021) 摘要:为了克服传统色调映射算法处理高动态图像过程中因忽略彩色分量而导致图像色彩失真的现象,给出一种自适应的色彩调节算法。该方法首先对图像在亮度域采用色调映射压缩处理,然后再转换到色彩域,采用色彩恢复和色彩增强算法处理亮度压缩后的图像,从而校正图像色彩。通过实验与其他两种算法处理效果进行对比,分别从主观方面和客观方面进行分析,结果表明,在色彩域增加色彩调节算法处理,可以有效降低色彩失真的影响。 关键词:高动态范围;色调映射;色饱和度;色彩恢复;色彩增强 中图分类号:TP391文献标识码:A DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180682 中文引用格式:陈文艺,张龙,杨辉.HDR图像色调映射的自适应色彩调节算法[J].电子技术应用,2018,44(11):107-110.英文引用格式:Chen Wenyi,Zhang Long,Yang Hui.Adaptive color adjustment method based on HDR image[J].Application of Electronic Technique,2018,44(11):107-110. Adaptive color adjustment method based on HDR image Chen Wenyi1,Zhang Long2,Yang Hui1 (1.Institute of Internet of Things and IT-based Industrialization,Xi′an University of Posts&Telecommunications, Xi′an710021,China; 2.School of Communication and Information Engineering,Xi′an University of Posts&Telecommunications,Xi′an710021,China) Abstract:In order to solve the problem of color distortion caused by ignoring color components in the process of traditional tone mapping inprocessing HDR images,an adaptive color adjustment method is presented.In the method,firstly the image is compressed by tone mapping in the luminance domain and then to the color domain,the color corrected image is processed using color recovery and color enhancement algorithms to correct for color distortion.Through experiments,it compares the method with the other two methods,and analyzes from the subjective and objective aspects respectively.The results show that adding color adjustment algo?rithm in color domain can effectively reduce the influence of color distortion. Key words:high dynamic range(HDR);tone mapping;color saturation;color recovery;color enhancement 107 《电子技术应用》2018年第44卷第11期 色域边界描述算法研究方案 印刷光学工程专业姜继春 指导老师王晓红 一、引言 在彩色图像的跨媒体复制中，由于不同媒体有不同的色域，所以在大多数情况下色域映射是不可避免的。不论采用何种映射算法，色域映射的第一步是确定有关媒体的色域边界。在彩色图像的跨媒体复制过程中，色域边界的确定对于有效进行色彩复制至关重要。目前描述色域边界算法的方法很多。 确定色域边界算法中，凸壳算法应用比较广泛，但研究表明，打印机色域通常是非凸的，如Raja Balasubramanian and Edul Dalal对打印机色域进行了测量，发现部分打印机色域并不一定是凸壳。因而 Balasubramanian and Dalal引入了一种“充气”与“放气”方法。但是这个方法先要准确地选取色域内一点为参考点，并且色域的过分膨胀可能导致某些内部点误认为色域边界点。 Cholewo and Love引入了alpha shapes 概念用于提取设备和图像色域边界，alpha shapes 方法是凸壳算法的概括，也可应用于非凸壳实体。参数α控制了要预期得到的色域外壳。Cholewo and Love通过实验得出，最恰当的α值最好交互并不断观察得到，因而α参数的选取不过不当，得到的色域不准确。针对现有算法的不足，又提出一种新的区域子分方法。区域子分算法用于提取打印机和图像的色域。克服了以前凸壳算法对于打印机色域非凸性的限制，通过实验得知，区域子分算法可以很好地描述色域边界。一般取n=16，如要求精度更高，可以增大n 值。用于计算图像色域边界时，由于各个图像色域差别很大，不像打印机色域那么规则，所以在进行区域子分时可以考虑对Lab空间不均匀划分，对样本点集密集区增加等分子区域数，得到的色域更真实。 其他算法如Zernike多项式结合径向基函数插值法表示色域映射的边界的方法。B 样条曲线通过确定打印机和图像色域边界点，利用几何方法快速构造色域外壳，对设备 微带低通滤波器的设计 朱晶晶 摘要：本文通过对国内外文献的查看和整理，对课题的研究意义及滤波器目前的发展现状做了阐述，然后介绍了微带线的基本理论,以及滤波器的基本结构，归纳了微带滤波器的作用和特点。之后对一个七阶微带低通滤波器进行了详细的研究，最后利用三维电磁场仿真软件ANSYS HFSS 进行仿真验证，经过反复调试，结果显示满足预期的性能指标。 关键字：微带线；低通滤波器；HFSS Abstract:View and finishing this article through to the domestic and foreign literature, the research significance and the filter to the current development status of, and then introduces the basic theory of microstrip line, and the basic structure of the filter, summarizes the function and characteristics of microstrip filter.After a seven step microstrip low-pass filter has carried on the detailed research, the use of 3 d electromagnetic field simulation software ANSYS HFSS simulation verification, after repeated testing, the results show that meet the expected performance index. Key word: microstrip line; low-pass filter; HFSS 1.引言 随着无线通信技术的快速发展，微波滤波器已经被广泛应用于各种通信系统，如卫星通信、微波中继通信、军事电子对抗、毫米波通信、以及微波导航等多种领域，并对微波滤波器的要求也越来越高。滤波器是一种重要的微波通信器件，它具有划分信道、筛选信号的功能，是一种二端口网络。整个通信系统的性能指标直接受它的性能优劣的影响[1]。主要技术指标要求有高阻带抑制、低通带插损、高功率、宽频带和带内平坦群时延等。同时，体积、成本、设计时间也是用户较为关心的话题。滤波器已经成为许多设计问题的关键，微带滤波器的设计技术是无线通信系统中的关键技术。传统方法设计出来的滤波器结构尺寸都比较大，在性能指标上也存在一定程度上的局限性，往往不能够满足现代无线通信系统的要求。目前，微带低通滤波器具有高性能、尺寸较小、易于集成、易于加工等优点因而得到了广泛的应用。 本论文以切比雪夫低通滤波器的研究作为实例，设计出一款七阶的微带低通滤波器，要求符合现代个人移动通信系统多需求的射频产品，覆盖一定的通信频率范围，使之掌握工程开发的相关步骤以及当前技术发展与需求。 2. 微带线的基本理论与参数 ε和导线厚度t、基板的介质损耗角正切函数，接地板和导线所用的金属 (1) 基板参数[2]：基板高度h、基板相对介电常数 r 通常为铜、银、铝。 (2) 电特性参数：特性阻抗、工作频率和波长、波导波长和电长度。 (3) 微带线参数：宽度W、长度L 和微带线单位长度衰减的量AdB。微带线的基本结构如1所示。 （a）结构示意图（b）横截面示意图 图1 微带线结构图 微带滤波器的参数： (1) 带宽 带宽指信号所占据的频带宽度，在被用来描述信道时，带宽是指能够有最大频带宽度。带宽在信息论、无线电、通信、信号处理和波谱学等领域都是一个核心概念。 (2) 带外衰减 由于要抑制无用信号，因此越大的带外衰减特性就越好，此项指标一般取通带外与截止频率为一定比值的某点频率的衰减值[3]。 (3) 通带插损 由于网络端口和元件自身损耗的不良匹配会造成一些能量损耗，造成在通带内引入的噪声过高以至于有用信号通过系统后产生信号失真，为了解决通信系统的这方面问题，就用插损IL 来表示滤波器的损耗特性。 (4) 带内驻波 滤波器的输入端口和输出端口与外加阻抗匹配的程度由带内驻波表示。驻波越小则说明匹配越好，反过来，则不然。 3. 运用HFSS 软件进行设计模拟仿真 3.1 微带低通滤波器的设计参数 滤波器工作频段：f1 =10MHz—f2=2500MHz =0.1dB 滤波器通带衰减：L Ar 滤波器带外抑制：在3500～5000MHz 的频率之间有35dB 的衰减 滤波器输入、输出端微带线特性阻抗：Z0=50 ε=3.66mm，h=0.508mm，t=0.004 所选介质基板指标为： r 可以计算得到7 阶切比雪夫低通滤波电路各微带传输线的结构参数[4-5]得到各尺寸如表1所示： 滤波器的选择与应用 电路设计人员如何确定在哪种场合该选用哪种滤波器呢？本文旨在帮助他们作出这种决定。 滤波器的选择看似神秘，但实质上并非如此。不过在很多场合，即使竭尽全力采取以下所述方法来选择，也还是需要实验多个滤波器后才能挑出最合适的一只。 那么，为什么要煞费苦心去正确的选择滤波器呢？按这里提供的准则来进行滤波器的筛选，至少可满足滤波器的正确尺寸和类型的要求，因此，试用滤波器仅仅是用一只滤波器替换另一只滤波器，同时检查传导及辐射发射，看哪只滤波器具有最佳的费效比。 如果在设计过程中没有足够的耐心去选择滤波器，墨菲法则（好象所有的物理、医疗和财政方面的公式都是从这里派生出来的）表明：最终证明是最合适的滤波器会与产品的其它要求完全不兼容。要么滤波器太大或太重而不能安装在铸塑模机壳内，需要一笔昂贵的重新制造模具的费用，要么需要一种不易实现的安装方法，要么由于滤波器的泄漏电流，将使推向市场的产品存在安全隐患问题。确实，如果没有仔细选择正确型号及类型的滤波器，那么按照墨菲法则，挑选合适的滤波器将增加研发和生产费用，同时也会推迟产品的上市时间。 1. 滤波器有关指标的计算 通过将产品的发射频谱与相关的电磁兼容标准比较，可以估算用滤波器控制发射所需要的衰减量。对于抗扰性控制，可以通过比较外部电噪声（通常取自有关的电磁兼容抗扰度标准）与产品电子线路的敏感性以及干扰期间希望达到的性能等级来估算一个粗略值。 当明确知道一个产品实际的发射或敏感性能时，就可采取精确的计算而不去进行估测。不过，如果不是在一个可控的50Ω阻抗环境中工作，在购买滤波器时，厂家提供的产品指标是靠不住的。 2. 阻抗问题 滤波器的工作原理是在射频电磁波的传输路径上形成很大的特性阻抗不连续，将射频电磁波中的大部分能量反射回源处。大多数滤波器的性能是在源和负载阻抗均为50的条件下测得的，这使我们直接联想到极为重要的一点，这就是滤波器的性能在实际情况下不可能达到最佳。 考察一个典型的电源线滤波器，它安装在交流电源线与作为电子产品直流电源的交-直流变换器之间。白天，交流电源的阻抗在2～2kΩ间变化，取决于与它连接的负载以及所关心的频率。连接到电子设备的电源线的特征阻抗大约在150Ω，当整流器在电源波形的尖峰附近导通时，相当于短路，而在其它时间，相当于开路。 滤波器参数是在50Ω的源和负载阻抗的测试环境下获得的，因为大多数射频测试设备采用50Ω的源、负载及电缆。这种方法获得的滤波器性能参数是最优化的，同时也是最具有误导性的。 因为滤波器由电感和电容组成的，因此这是一个谐振电路。其性能和谐振主要取决于源端及负载端的阻抗。事实上，一只价格昂贵且50/50性能优秀的滤波器可能在实际中的性能还不如一只价格较低且50/50性能较差的滤波器好。 3. 电源线滤波器 第26卷，第1期中国传媒大学学报(自然科学版) 2019年2月JOURNAL OF COMMUNICATION UNIVERSITY OF CHINA(SCIENCE AND TECHNOLOGY)Vol26,No1 Feb,2019 基于厶梯度最小化滤波和对比度受限 直方图均衡的色调映射算法 段瑞，郭钺 （中国传媒大学信息工程学院，北京100024） 摘要:提出了一种基于梯度最小化滤波和对比度受限直方图均衡的色调映射算法。首先通过Reinhard全局压缩将图像映射到一个特定的范围，然后运用梯度最小化滤波将图像分为基础层和细节层，对基础层利用基于比例分配的对比度受限直方图均衡化算法以提高其对比度，最终将细节层和基础层合成，并利用原有颜色信息对图像进行Gamma校正。实验结果表明，本文所提算法在主观和客观实验中都取得了较好的效果，相较于经典算法，图像细节保真度好，层次丰富，较完整了保留了场景信息。 关键词：高动态范围图像；色调映射;梯度最小化滤波；对比度受限直方图均衡 中图分类号:TP391.41文献标识码：A文章编号：1673-4793（2019）01-0045-07 A Tone Mapping Algorithm Based on Gradient Minimization Filtering and CLAHE DUAN Rui,GU0Cheng （Information Engineering School,Communication University of China,Beijing100024,China） Abstract:This paper proposes a lone mapping operator based on L_0filter and contrast limited histogram equalization.First,the image is mapped to a specific range by Reinhard global compression,and then the image is divided into a base layer and a detail layer using L_0gradient minimization filtering,and a pro-portional一restricted contrast limited histogram equalization algorithm is applied to the base layer to en-hance contrast..Final,the result is combined by detail layer and base layer synthesis,with the original color information for image Gamma correction.Experimental results show that the proposed algorithm a-chieves good results both in subjective and objective https://www.wendangku.net/doc/d58890147.html,pared with classical algorithms,it has good detail fidelity,rich layers,and complete scene information. Key words:high dynamic range image；tone mapping；gradient minimization filtering；CLAHE 可以展现出和真实场景相同的视觉感官。真实场景1引言中光照的动态范围可以达到，而普通的显示设备的 动态范围只有10‘，由于在动态范围方面的巨大差高动态范围图像和普通数字图像相比,是一种距，高动态范围图像无法直接在显示设备上输出。能完整记录场景光照数据的新兴图像解决方案，它色调映射算法通过将高动态范围图像映射为一张和 收稿日期:2018-05-04 作者简介：段瑞（1992-）,男（汉族），江苏徐州人，中国传媒大学硕士研究生.E-mail：582924605（?https://www.wendangku.net/doc/d58890147.html,Reinhard算法模型的色调映射算法的研究
【CN110060308A】一种基于光源颜色分布限制的颜色恒常性方法【专利】
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