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OpenCV计算摄影学（13）实现 Reinhard 全局色调映射算法的类cv::TonemapReinhard

news 来源：原创 2025/6/9 10:14:00

操作系统：ubuntu22.04
OpenCV版本：OpenCV4.9
IDE:Visual Studio Code
编程语言：C++11

算法描述

cv::TonemapReinhard 是 OpenCV 中用于实现 Reinhard 全局色调映射算法的类。这种算法主要用于将高动态范围（HDR）图像转换为低动态范围（LDR），以便能够在标准显示设备上正确显示。Reinhard 算法通过调整图像中的亮度和对比度，使得图像的细节更加丰富，并且能够保持自然的视觉效果。

主要函数和参数

创建对象：
你可以使用默认构造函数来创建一个 cv::TonemapReinhard 对象：cv::Ptrcv::TonemapReinhard tonemap = cv::createTonemapReinhard();
process() 函数：
这是该类的核心函数，用于执行色调映射操作。它接受一个或多个 HDR 图像作为输入，并输出经过处理的 LDR 图像。
使用方法：tonemap->process(hdri, ldr);
- hdri 是输入的 HDR 图像。
- ldr 是输出的 LDR 图像。
设置参数：
- setGamma(float gamma)：设置伽马校正值，默认值为 1.0。
- setIntensity(float intensity)：控制整体亮度，默认值为 0（中性）。
- setLightAdaptation(float light_adapt)：控制全局亮度适应，默认值为 1（完全适应）。
- setColorAdaptation(float color_adapt)：控制颜色适应，默认值为 0（不进行颜色适应）。

代码示例

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/photo.hpp>

int main()
{
    // 加载HDR图像
    cv::Mat hdr_image = cv::imread( "/media/dingxin/data/study/OpenCV/sources/images/hdr_image.hdr", cv::IMREAD_ANYDEPTH );
    if ( hdr_image.empty() )
    {
        std::cerr << "无法加载HDR图像！" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 创建色调映射对象，并根据需要调整参数
    cv::Ptr< cv::TonemapReinhard > tonemap = cv::createTonemapReinhard( 1.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f );  // 设置参数: gamma, intensity, light_adapt, color_adapt

    // 执行色调映射
    cv::Mat ldr_image;
    tonemap->process( hdr_image, ldr_image );

    // 将LDR图像强度归一化到[0, 255]范围
    ldr_image *= 255;
    ldr_image.convertTo( ldr_image, CV_8U );

    // 正规化显示HDR图像
    double minVal, maxVal;
    cv::minMaxLoc( hdr_image, &minVal, &maxVal );  // 获取HDR图像的最大最小值
    cv::Mat normalized_hdr_image;
    hdr_image.convertTo( normalized_hdr_image, CV_8U, 255.0 / maxVal );  // 正规化到[0, 255]

    // 显示结果或保存图像
    cv::imshow( "Original HDR Image", normalized_hdr_image );
    cv::imshow( "Tone Mapped LDR Image", ldr_image );
    cv::imwrite( "reinhard_ldr_image.jpg", ldr_image );

    cv::waitKey( 0 );
    cv::destroyAllWindows();

    return 0;
}