Abstract：

數(shù)字?jǐn)z影使得它可以快速和容易拍攝一對(duì)低光環(huán)境的圖像：一個(gè)有閃光燈捕獲細(xì)節(jié)和一個(gè)沒有閃光燈捕獲環(huán)境光 。我們提供各種應(yīng)用程序，分析和組合這種閃光/無閃光圖像對(duì)的強(qiáng)度。我們的應(yīng)用包括去噪和細(xì)節(jié)傳輸（以合并具有高頻的非閃光圖像的環(huán)境質(zhì)量閃光細(xì)節(jié)），白平衡（改變的色調(diào)環(huán)境圖像），連續(xù)閃光（交互式調(diào)整閃光燈強(qiáng)度）和紅眼去除（用于修復(fù)閃光中的偽像）圖片）。我們演示這些應(yīng)用程序如何合成新的圖像，其質(zhì)量高于任一原件。

有閃光的圖像是捕捉高頻的紋理和細(xì)節(jié)，但是偏冷色調(diào)和偏灰
無閃光的圖像的圖像偏暖色調(diào)，但是存在噪聲。

正文：

1.Procedure：
我們固定兩個(gè)圖像之間的焦距和光圈，使相機(jī)的焦點(diǎn)和景深保持不變。

• 對(duì)焦于拍攝對(duì)象，然后鎖定焦距和光圈。
• 設(shè)置曝光時(shí)間Δ?? 和ISO的良好曝光。
• 獲取到ambient image 標(biāo)記為A
• 打開閃光燈
• 調(diào)整曝光時(shí)間Δ?? 和ISO到最小的設(shè)置仍然很好地曝光圖像。
• 獲取到flash image 標(biāo)記為F
  文中作者說明了曝光的一些參數(shù)，這里就不一一說明了。
  默認(rèn)情況下，佳能轉(zhuǎn)換軟件執(zhí)行白平衡，伽馬校正和其他非線性色調(diào)映射操作，以產(chǎn)生感覺上令人愉快的圖像，具有良好的整體對(duì)比度。我們將大多數(shù)算法應(yīng)用于這些非線性圖像，以便在我們的最終圖像中保持其高質(zhì)量色調(diào)映射特性。

Linearization：使這個(gè)計(jì)算有意義，圖像必須在同一線性空間。因此我們有時(shí)設(shè)置我們的轉(zhuǎn)換軟件從中生成線性TIFF圖像原始數(shù)據(jù)。

接下來介紹的兩種算法假設(shè)閃光圖像是一個(gè)良好的局部估計(jì)環(huán)境圖像中的高頻內(nèi)容。然而，這個(gè)假設(shè)在陰影和鏡面中不成立由閃存引起的區(qū)域，并可能導(dǎo)致偽影。

Denoising

1.Bilateral filter
雙邊濾波器被設(shè)計(jì)為在空間上彼此接近并具有類似強(qiáng)度值的像素進(jìn)行平均。它結(jié)合了經(jīng)典的低通濾波器和邊緣抑制功能，當(dāng)像素之間的強(qiáng)度差大時(shí)，衰減濾波器內(nèi)核權(quán)重。

這一塊內(nèi)容就不介紹了在BF那篇已經(jīng)詳細(xì)介紹了.

2.Joint bilateral filter
由于flash image能很好的保留高頻信息，所以就把BF濾波器做一些修改.

??(????)的上標(biāo)表示noise-reduced 的A

聯(lián)合雙邊濾波器依賴于閃光圖像作為環(huán)境圖像的估計(jì)器。因此，它可能在閃光陰影和鏡面反射中失敗，因?yàn)樗鼈冎怀霈F(xiàn)在閃光燈圖像中。在這樣的區(qū)域的邊緣處，聯(lián)合雙邊濾波器可以對(duì)環(huán)境圖像欠模糊，因?yàn)樗鼘⒔档蜑V波器跨越這些邊緣的像素。類似地，在這些區(qū)域內(nèi)，它可能使環(huán)境圖像過度模糊。

為了解決上面的情況，給了一個(gè)Mask(M)。

從d圖可以看出，JBF可以保存邊緣信息。

Flash-To-Ambient Detail Transfer

為了增強(qiáng)細(xì)節(jié)，文中提出了以下公式：

ε=0.02
F(base) 表示basic bilateral filter

用F(detail)來加入剛才的圖像A（NR）公式，可以得到以下公式：

在大多數(shù)情況下，我們的細(xì)節(jié)傳遞算法改善了環(huán)境圖像的外觀。 然而，重要的是注意，閃光圖像可以包含當(dāng)轉(zhuǎn)移到環(huán)境圖像時(shí)看起來不自然的細(xì)節(jié)。 例如，如果來自閃光燈的光以淺的角度撞擊表面，則閃光圖像可以拾取作為細(xì)節(jié)的表面紋理（即木紋，灰泥等）。 如果此紋理在原始環(huán)境圖像中不可見，則可能看起來很奇怪。 類似地，如果閃光圖像清除了細(xì)節(jié)，則環(huán)境圖像可能過度模糊。 我們的方法允許用戶控制在整個(gè)圖像上傳送多少細(xì)節(jié)。 自動(dòng)調(diào)整傳輸?shù)谋镜丶?xì)節(jié)量是未來工作的一個(gè)領(lǐng)域。

文中下面是對(duì)具體的細(xì)節(jié)處理方法，有興趣的去看paper吧~

補(bǔ)充小常識(shí)：

白平衡：許多人在使用數(shù)碼攝像機(jī)拍攝的時(shí)候都會(huì)遇到這樣的問題：在日光燈的房間里拍攝的影像會(huì)顯得發(fā)綠，在室內(nèi)鎢絲燈光下拍攝出來的景物就會(huì)偏黃，而在日光陰影處拍攝到的照片則莫名其妙地偏藍(lán)，其原因就在于白平衡的設(shè)置上。比如，被調(diào)校景物的藍(lán)、綠、紅色光的比例關(guān)系是2：1：1（藍(lán)光比例多，色溫偏高），那么白平衡調(diào)整后的比例關(guān)系為1：2：2，調(diào)整后的電路放大比例中明顯藍(lán)的比例減少，增加了綠和紅的比例，這樣被調(diào)校景物通過白平衡調(diào)整電路到所拍攝的影像，藍(lán)、綠、紅的比例才會(huì)相同。也就是說如果被調(diào)校的白色偏一點(diǎn)藍(lán)，那么白平衡調(diào)整就改變正常的比例關(guān)系減弱藍(lán)電路的放大，同時(shí)增加綠和紅的比例，使所成影像依然為白色。

ISO：一般來說，低感光度時(shí)的畫質(zhì)較為細(xì)膩，色彩也較為忠實(shí)。高感光度時(shí)則會(huì)出現(xiàn)噪聲及顆粒的問題，使得照片比較禁不起放大。

Reference:
http://hhoppe.com/flash.pdf