低动态范围显示的保留细节的色调映射，带有自适应伽马校正

色调映射是一种图像处理技术，它能够将具有高动态范围(HDR)的真实世界亮度映射到具有有限动态范围的显示设备亮度上。这一映射技术主要解决的是如何在保持原始场景亮度对比度和细节的前提下，将场景亮度压缩到显示设备能够表现的亮度范围。色调映射算法是图像处理领域中的一个重要课题，涉及到亮度和对比度感知的心理物理问题。当前，色调映射算法主要可以分为局部色调映射和全局色调映射两大类。 全局色调映射算法通常使用一个固定的曲线压缩每个像素的亮度，这种方法简单且快速，因为它不考虑像素周围的辐射图。然而，这种快速的处理方式往往在低动态范围显示中丢失图像的细节。例如，全局对数色调映射虽然能够有效地考虑人类的感知能力，但会在图像的暗部区域丢失一些细节，因此不利于保留细节。 为了在低动态范围显示中既保留细节又保持整体图像质量，本文提出了一种带有自适应伽马校正的细节保留色调映射方法。该方法首先执行全局对数色调映射以再现场景的自然亮度，然后进行对比度自适应伽马校正以增强局部细节。通过对比度自适应伽马校正，该算法能够根据图像内容动态调整，从而在不同亮度区域上应用不同的伽马值以达到增强细节的目的。实验结果表明，该方法能够显著增强图像的细节并成功地保留整体图像质量。 色调映射问题最初是在亮度和对比度感知的心理物理实验中被提出的，其目的是寻找一种有效的映射技术，使得高动态范围图像能够在低动态范围的显示设备上得到很好的再现。研究者们最初主要关注算法的计算效率，但往往忽视了人类视觉系统的特性(HVS)。 在现实世界中，光的范围非常广泛，而打印机和屏幕显示器只能表现出有限的动态范围。这种差异造成了色调复制问题，即如何在压缩场景亮度到显示器亮度的同时，保持图像中暗部和亮部的对比度和细节。这被称为色调映射(TM)。 至今为止，研究人员已经获得了许多色调映射的优秀成果，它们主要可以分为全局映射和局部映射两大类。全局映射使用一个固定的曲线来压缩每个像素的亮度，这种方法简单快速。而局部映射则会考虑每个像素周围的邻域信息，能够更好地保持图像的细节和局部对比度。 本文提出的色调映射算法结合了全局色调映射和局部对比度增强的方法，通过自适应伽马校正来保持图像的整体质量，并通过局部对比度的增强来提升图像细节的保留。通过这种方法，可以在保持图像质量的同时，对低动态范围显示中的图像进行有效的细节保留和整体质量的维持。