C++ 确定没有EXIF数据的图像之间的停止差异

我有一组相同场景的图像，但是用不同的曝光拍摄。这些图像没有EXIF数据，因此无法提取有用的信息，如f-stop、快门速度等

我要做的是确定图像之间的停止差，即Image1是Image0的+1.3次停止

我目前的方法是首先使用公式从图像的RGB值计算亮度

L=0.2126*R+0.7152*G+0.0722*B

我在等式中看到了不同的数字，但一般来说，它不会对最终结果L产生太大影响

之后，我推导出图像的对数平均亮度

exp(avg of log(luminance of image))

但不知何故，对数平均亮度似乎并没有给出多少关于曝光差异的指示。 关于如何确定曝光差异有什么想法吗

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编辑：在c/c++

上，通常需要解决两个问题：

1。线性化图像数据

（如果不清楚这意味着什么：像素收集的光线增加两倍，将导致线性化图像中的强度值增加两倍。）

您的图像输入可能已经（充分）线性化->您可以跳到第2部分。如果您的内容来自一个摄像头，并且是JPEG格式，那么情况肯定不是这样

这个问题的真正“解决方案”是找到相机响应函数，您希望将其反转并应用于图像数据以获得线性强度值。这绝不是一项微不足道的任务。该模型广泛应用于各种软件（Photoshop、PTGui、Photomatix等）中，用于描述相机响应功能。一些解决这个问题的开源软件（但使用不同的iirc模型）是不可靠的

话虽如此，您可以使用一个简单的反gamma应用程序。通过执行以下操作，可以找到正确gamma值的粗略“手势”：

拍摄光线均匀的静态场景，曝光时间为e和e/2

在两幅图像上应用两个伽马逆变换（例如，0.1步1.8到2.4）

将所有短曝光图像乘以2.0，然后从相应的长曝光图像中减去它们

选择导致整体差异最小的gamma

2。查找站点中辐照的实际差异，即log2（比例因子）

假设场景是静态的（没有移动的对象或摄影机），这相对容易：

sum1 = sum2 = 0
foreach pixel pair (p1,p2) from the two images:
  if p1 or p2 is close to 0 or 255:
    skip this pair
  sum1 += p1 and sum2 += p2
return log2(sum1 / sum2)

在大图像上，如果对图像进行子采样，这肯定也会起作用，而且速度会快得多

如果摄影机是静态的，但场景不是（移动的对象），则开始工作得不太好。在这种情况下，我只需重复上述步骤几次，并使用前一次运行的输出作为正确比例因子的估计，然后丢弃商与当前估计值太远的像素对。因此，基本上将上述

if

行替换为以下内容：

if <see above> or if abs(log2(p1/p2) - estimate) > 0.5:

if或if abs（log2（p1/p2）-估计值）>0.5：

在固定的迭代次数之后，或者如果两个连续的估计值彼此足够接近，我会停止重复

编辑：关于转换为亮度的注释

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你根本不需要这样做（正如Tony D已经提到的），如果你坚持，那么在线性化步骤之后再做（正如Mark Ransom所指出的）。在完美的设置（静态场景、无噪声、无去镶嵌、无量化）中，每个像素的每个通道将具有相同的比率

p1/p2

（如果两者都不饱和）。因此，不同通道的相对权重无关。您可以对所有像素/通道进行求和（R、G和B的权重相等），也可以只使用绿色通道。

如果您在图像中选择几个点，比较图像中这些点的值，然后对差异求平均值，是否可行，也许可以排除异常值？亮度的差异应该在任何一个通道中都是明显的-不需要特别组合它们。正如user1118321所说，您希望扔掉异常值（任何接近0或255的点），因为它们可能是添加到图像曝光不足或曝光过度部分的噪声。之后，这可能取决于保存图像时应用的伽马-您可以拍摄一些具有已知f-stop差异的图像，并绘制它们的平均亮度以揭示关系。假设您没有EXIF数据，则无法知道快门速度是否不同？因此，观察亮度的方法只有在快门速度相同的情况下才有效。有一件事你没有提到，你应该在转换为亮度之前进行线性化。问题中给出的常数应适用于线性值，例如，参见