趙 洋 導(dǎo)師： 李效周

高動(dòng)態(tài)范圍(high dynamic range，HDR)圖像由于亮度范圍大，細(xì)節(jié)層次豐富，比普通圖像能更好地記錄和展現(xiàn)真實(shí)場景的明暗細(xì)節(jié)，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療圖像、航空遙感、虛擬現(xiàn)實(shí)、跨媒體出版等領(lǐng)域中。但是其動(dòng)態(tài)范圍較現(xiàn)有顯示媒介有較大差異，在獲取、顯示及輸出上，無法直接再現(xiàn)于低動(dòng)態(tài)范圍媒介，特別是紙媒介，這給HDR圖像的常規(guī)應(yīng)用特別是印刷再現(xiàn)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

本研究從色適應(yīng)角度提出用于數(shù)字印刷的HDR圖像再現(xiàn)思路，首先測試了不同紙媒的基本光學(xué)屬性，即白度、不透明度、色度等參數(shù)。結(jié)合印刷品網(wǎng)目階調(diào)，通過回歸法對紙媒的光學(xué)屬性與印刷階調(diào)、色彩再現(xiàn)之間的關(guān)系進(jìn)行了數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，獲得紙媒光學(xué)屬性與印刷品網(wǎng)點(diǎn)密度和色度之間的關(guān)系(Paper Medium Properties to Printed Dot Density and Colorimetric Coordinates，PMP-PDDC)；根據(jù)測試結(jié)果建立了紙媒動(dòng)態(tài)范圍與HDR圖像的動(dòng)態(tài)范圍的對應(yīng)關(guān)系，并依據(jù)此關(guān)系建立了多級階調(diào)映射模型(Multi-Level Tone Mapping Model， MTMM)，提出了一種亮度可控和細(xì)節(jié)補(bǔ)償修正的多級階調(diào)映射技術(shù)。結(jié)合HDR圖像與紙媒介的動(dòng)態(tài)范圍特性，確定基礎(chǔ)層壓縮系數(shù)和細(xì)節(jié)層補(bǔ)償系數(shù)的閾值，對HDR圖像進(jìn)行映射處理，保持不同階調(diào)分區(qū)內(nèi)原有場景等關(guān)鍵特征的視覺感知；最后，根據(jù)PMP-PDDC和MTMM，采用CANON IPF8300 數(shù)字噴墨印刷機(jī)實(shí)現(xiàn)HDR圖像的數(shù)字印刷再現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)HDR圖像進(jìn)行輸出測試，主要運(yùn)用主客觀評價(jià)的方法進(jìn)行印刷再現(xiàn)質(zhì)量評價(jià)。

實(shí)驗(yàn)表明，采用紙媒屬性白度為107.60%，不透明度為97.58%的時(shí)候，紙張?jiān)佻F(xiàn)圖像具有更好的階調(diào)范圍、細(xì)致的層次表現(xiàn)、更大的色域和更逼真的色彩效果。根據(jù)MTMM采用3級階調(diào)映射和3個(gè)不同的細(xì)節(jié)參數(shù)處理HDR圖像，能夠獲得更精確的映射結(jié)果，保持更多的圖像細(xì)節(jié)。

本文依據(jù)紙媒介屬性所提出的方法具有較好的印刷再現(xiàn)感知結(jié)果，保持了更多的細(xì)節(jié)信息，建立多級階調(diào)映射算法模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明了亮度可控和細(xì)節(jié)補(bǔ)償修正的多級階調(diào)映射技術(shù)的有效性，并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字印刷紙媒最佳的再現(xiàn)效果。論文結(jié)果對HDR圖像的跨媒體再現(xiàn)具有重要的理論指導(dǎo)意義，有助于解決數(shù)字印刷媒介難以再現(xiàn) HDR圖像細(xì)節(jié)信息的難題，為 HDR 圖像的跨媒體傳播奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。