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OpenCV计算摄影学（10）将一组不同曝光的图像合并成一张高动态范围（HDR）图像的实现类cv::MergeDebevec

article 2025/3/4 14:17:53

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

resulting HDR 图像被计算为考虑了曝光值和相机响应的各次曝光的加权平均值。
cv::MergeDebevec 是 OpenCV 中用于将一组不同曝光的图像合并成一张高动态范围（HDR）图像的具体实现类之一。它基于 Paul Debevec 提出的方法，通过利用相机响应函数（CRF, Camera Response Function）来合并这些图像，从而生成具有更高动态范围的结果。

主要功能

合并不同曝光的图像：从一组不同曝光度的图像中创建一个 HDR 图像。
支持 HDR 成像流程：通常与 cv::CalibrateDebevec 结合使用，后者用于估计相机响应函数。

接口概览

以下是 cv::MergeDebevec 类的一些重要成员函数和属性：

构造函数

MergeDebevec(): 默认构造函数。

成员函数

void process(InputArrayOfArrays src, OutputArray dst, const std::vector& times, const Mat& response)：
- 处理输入的图像序列并生成 HDR 图像。
- 参数包括源图像序列、输出 HDR 图像、每个图像的曝光时间列表以及相机响应函数。

属性

cv::MergeDebevec 类本身没有公开的属性，其主要功能通过 process 方法实现。

代码示例

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

using namespace cv;

int main()
{
    // 加载不同曝光度的图像
    std::vector< Mat > src_images;
    src_images.push_back( imread( "exposure1.jpg", IMREAD_COLOR ) );
    src_images.push_back( imread( "exposure2.jpg", IMREAD_COLOR ) );
    src_images.push_back( imread( "exposure3.jpg", IMREAD_COLOR ) );

    if ( src_images.empty() )
    {
        std::cerr << "Could not open or find the images!" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 定义每张图像的曝光时间（单位可以是秒）
    std::vector< float > times = { 0.001f, 0.01f, 0.1f };

    // 创建 CalibrateDebevec 对象以估计相机响应函数
    Ptr< CalibrateDebevec > calibrateDebevec = createCalibrateDebevec();
    Mat response;
    calibrateDebevec->process( src_images, response, times );

    // 创建 MergeDebevec 对象
    Ptr< MergeDebevec > mergeDebevec = createMergeDebevec();

    // 定义变量保存生成的 HDR 图像
    Mat hdr_image;

    // 合并图像以生成 HDR 图像
    mergeDebevec->process( src_images, hdr_image, times, response );

    // 打印 HDR 图像的信息以确认是否成功获取
    std::cout << "HDR image size: " << hdr_image.size() << std::endl;

    // 可选：保存 HDR 图像
    imwrite( "hdr_image.hdr", hdr_image );

    return 0;
}