Evaluation of the effectiveness of HDR tone-mapping operators for photogrammetric applications

• Autores: Rossella Suma, Georgia Stavropoulou, Elisavet K. Stathopoulou, Luc van Gool, Andreas Georgopoulos, Alan Chalmers
• Localización: Virtual Archaeology Review, ISSN-e 1989-9947, Vol. 7, Nº. 15, 2016, págs. 54-66
• Idioma: inglés
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• Resumen
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    Las  posibilidades  que  ofrecen  las  imágenes  de  alto  rango  dinámico  (HDR)  para  registrar  la  totalidad  del  rango  de iluminación  de  una  escena  han  propiciado  su  creciente  uso  en  aplicaciones  de  patrimonio  cultural.  Los  métodos fotogramétricos  actuales  permitenla  producción  semi-automática  de  modelos tridimensionales  (3D)a  partir  de  una secuencia de imágenes. Sin embargo,éstos presentan serias limitaciones en escenas con iluminación dura, resultando en consecuencia la aparición de zonas expuestas o sobreexpuestas. En este tipo de condiciones, el uso de imágenes HDR ofrece la posibilidad de superar este problema. Para evaluar su potencialidad, se presentan en este artículo cuatro operadores  diferentes  de mapeado  tonal(tone-mapping)en  imágenes  HDR,  conocidos  como  TMOs, cuya  misión  es convertir las imágenes HDR crudas en un formato adecuado para su uso en algoritmosde vanguardia, y en particular en técnicas  de  detección  de entidades.  Los  criterios  de  evaluación  que  se utilizanpara analizar  su  potencialidad  son:el número de entidadesdetectadas, el número de correspondencias válidas y su índice de repetibilidad. En la comparación se  incluyen TMOs, dos locales  y  dos  globales. Se utilizandatos HDR  tomados en cuatrositios patrimoniales:el monasterio  de  Kaisariani  (Grecia),  la  iglesia  de  Asinou  (Chipre),  el  castillo  de  los  Baux  (Francia)  y  el  castillo  de Buonconsiglio (Italia).

  • English

    The ability of High Dynamic Range (HDR) imaging to capture the full range of lighting in a scene has meant that it is being increasingly used for Cultural Heritage (CH) applications. Photogrammetric techniques allow the semi-automatic production of 3D models from a sequence of images. Current photogrammetric methods are not always effective in reconstructing images under harsh lighting conditions, as significant geometric details may not have been captured accurately within under- and over-exposed regions of the image. HDR imaging offers the possibility to overcome this limitation, however the HDR images need to be tone mapped before they can be used within existing photogrammetric algorithms. In this paper we evaluate four different HDR tone-mapping operators (TMOs) that have been used to convert raw HDR images into a format suitable for state-of-the-art algorithms, and in particular keypoint detection techniques. The evaluation criteria used are the number of keypoints, the number of valid matches achieved and the repeatability rate. The comparison considers two local and two global TMOs. HDR data from four CH sites were used: Kaisariani Monastery (Greece), Asinou Church (Cyprus), Château des Baux (France) and Buonconsiglio Castle (Italy).