對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍圖像進(jìn)行色調(diào)映射的方法及設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一般地涉及用于對(duì)圖像進(jìn)行色調(diào)映射的方法和設(shè)備。所述方法的特征在于，其包括：通過(guò)用背光圖像分割圖像，來(lái)獲得(12)殘留圖像，所述背光圖像根據(jù)所述圖像來(lái)確定(11)；以及通過(guò)對(duì)殘留圖像進(jìn)行色調(diào)映射，來(lái)獲得(13)色調(diào)映射的圖像。
【專利說(shuō)明】
對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍圖像進(jìn)行色調(diào)映射的方法及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明一般地設(shè)及圖像/視頻色調(diào)映射。具體地，本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域與其像素值屬 于局動(dòng)態(tài)范圍的圖像的色調(diào)映射相關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 本部分旨在向讀者介紹技術(shù)的各個(gè)方面，其可能與下面描述和/或要求保護(hù)的本 發(fā)明的各個(gè)方面相關(guān)。相信該討論在向讀者提供背景信息W便于更好地理解本發(fā)明的各個(gè) 方面來(lái)說(shuō)是有幫助的。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，要從運(yùn)個(gè)角度來(lái)閱讀運(yùn)些陳述，而不是作為對(duì) 現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003] 低動(dòng)態(tài)范圍圖像化DR圖像)是利用有限數(shù)量的比特(最常見(jiàn)的是8或10)來(lái)表示其 亮度值的圖像。該有限的表示不允許正確呈現(xiàn)小信號(hào)變化，特別是在暗的和亮的亮度范圍 中。在高動(dòng)態(tài)范圍圖像化DR圖像）中，為了維持信號(hào)在其整個(gè)范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確度，信號(hào)表示 被擴(kuò)展。在HDR圖像中，像素值通常W浮點(diǎn)格式(針對(duì)每個(gè)分量為32比特或16比特，即浮點(diǎn)或 半浮點(diǎn)）來(lái)表示，最常見(jiàn)的格式是化enE邸半浮點(diǎn)格式(每個(gè)RGB分量16比特，即，每像素48比 特），或者W具有長(zhǎng)表示(典型至少16比特)的整數(shù)。
[0004] 本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供如下的自動(dòng)或半自動(dòng)方法，該方法用于將HDR圖像 色調(diào)映射為L(zhǎng)DR圖像，或者引申開(kāi)來(lái)，將一系列HDR圖像色調(diào)映射為一系列LDR圖像，運(yùn)是由 于逐個(gè)圖像應(yīng)用該方法，則。
[0005] 色調(diào)映射方法對(duì)W下方面是有用的，例如在傳統(tǒng)的LDR兼容的顯示器上查看皿R圖 像，或者在通常在廣播場(chǎng)景中進(jìn)行的雙色彩分級(jí)方法(dual color-grading approach)中。
[0006] 典型的，雙色彩分級(jí)方法包括捕獲皿R圖像(或一系列圖像），對(duì)捕獲的皿R圖像進(jìn) 行色彩分級(jí)，并將皿R圖像色調(diào)映射為然后被色彩分級(jí)的LDR圖像。
[0007] 事實(shí)上，由于打算顯示色調(diào)映射的LDR圖像，其必須滿足與所強(qiáng)調(diào)的HDR場(chǎng)景兼容 的可視的LDR場(chǎng)景的基本要素。換句話說(shuō)，色調(diào)映射必須至少將空間相干性保留在色調(diào)映射 的圖像中，而在一系列圖像的多個(gè)色調(diào)映射的圖像之間的時(shí)間相干性、全局亮度相干性(即 暗的HDR場(chǎng)景導(dǎo)致暗的LDR場(chǎng)景，反之亦然）、W及在HDR圖像和色調(diào)映射的圖像之間色彩相 干性（即色彩分級(jí))也盡可能的保留。
[000引因?yàn)槭窃趯I(yè)色彩分級(jí)的控制下產(chǎn)生的，因而雙色彩分級(jí)方法能產(chǎn)生LDR圖像的 最高品質(zhì)，因此，能保證不會(huì)存在自動(dòng)且系統(tǒng)的方法的非受控的、不期望的效果。然而，其需 要雙倍的后期制作資源，如需要處理兩個(gè)工作流程，一個(gè)針對(duì)皿R，一個(gè)針對(duì)LDR。
[0009]其可能無(wú)法對(duì)所有使用情況都實(shí)用，且可能是只有皿R序列已被色彩分級(jí)的情況。 當(dāng)然，在運(yùn)種情況下，因?yàn)椴皇撬锌蛻舳寂鋫溆杏糜陲@示的HDR設(shè)備，因而希望獲得可視 的LDR圖像。為了滿足運(yùn)些客戶，必須在沒(méi)有額外的或另外的色彩分級(jí)的情況下產(chǎn)生LDR圖 像，即，通過(guò)使用自動(dòng)色調(diào)映射方法來(lái)提供具有對(duì)所有內(nèi)容都可接受的質(zhì)量的LDR圖像。 [00 10]現(xiàn)有技術(shù)中存沿良多局部或全局色調(diào)映射算子，例如可從使用Reinhard定義的色 調(diào)映身才算子（Reinhard,E. ,Stark,M. ,Shirley,P. ,and Ferwerda,J. ,"Photographic tone reproduction for digital images,"ACM Transactions on Graphics 21(July 2002)) 或Boi tard,R.、Bouatouch,K.、Cozot,R.、Thoreau,D.&Gruson,A.(2012).Temporal coherency for video tone mapping. In A.M.J.van Eijk,C.C.Davis,S.M.Hammel,& A.K.Majumdar(Eds .),Proc.SPIE 8499,Applications of Digital Image Processing (P.84990D-84990D-10))。
[0011] 然而，即使全局色調(diào)映射算子能對(duì)一系列圖像保留時(shí)間特性(例如亮度一致性）， 但是當(dāng)應(yīng)用到具有很多動(dòng)態(tài)的一系列皿R圖像時(shí)，全局色調(diào)映射算子可能會(huì)顯著失效，因?yàn)?運(yùn)樣的算子不能在表示較低動(dòng)態(tài)上的空間細(xì)節(jié)的同時(shí)而不顯著損失銳度。
[0012] 另一方面，當(dāng)處理一系列圖像時(shí)，局部色調(diào)映射算子不是有效的，運(yùn)是因?yàn)槠涫腔?于局部像素鄰域來(lái)捕獲圖像的局部特性，而不保留一系列圖像的整個(gè)亮度(時(shí)間亮度一致 性）。因此，通過(guò)使用額外的復(fù)雜的處理(例如對(duì)象追蹤或帖緩沖）W應(yīng)用時(shí)間濾波，來(lái)獲得 時(shí)間亮度一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明提出了利用一種對(duì)圖像進(jìn)行色調(diào)映射的方法來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)的一些弊端， 所述方法的特征在于，包括：
[0014] -通過(guò)用根據(jù)所述圖像確定的背光圖像來(lái)分割所述圖像而獲得殘留圖像;W及
[0015] -通過(guò)對(duì)殘留圖像進(jìn)行色調(diào)映射來(lái)獲得色調(diào)映射的圖像。
[0016] 運(yùn)提供了可視的色調(diào)映射的圖像，即，在色調(diào)映射的圖像相當(dāng)好地并且與圖像中 的原始場(chǎng)景相比一致性地藝術(shù)呈現(xiàn)了色調(diào)映射的場(chǎng)景意義上的圖像。因此，該方法是向后 兼容的，運(yùn)是因?yàn)榭梢暤纳{(diào)映射的圖像可W由不能處理高動(dòng)態(tài)范圍的傳統(tǒng)裝置來(lái)編碼/ 解碼和/或顯示。
[0017] 根據(jù)實(shí)施例，所述色調(diào)映射包括根據(jù)殘留圖像的像素值進(jìn)行伽馬校正或化Og校 正。
[0018] 沒(méi)有損失暗信息和亮信息的伽馬校正和化Og校正，產(chǎn)生了具有高精度的色調(diào)映射 的圖像。此外，伽馬校正和SLog校正避免了在可視的色調(diào)映射的圖像中的單調(diào)的（flat)剪 切區(qū)域。
[0019] 根據(jù)實(shí)施例，根據(jù)圖像獲得背光圖像包括：
[0020] -根據(jù)圖像的亮度分量來(lái)獲得背光圖像;W及
[0021] -利用圖像的平均亮度值來(lái)調(diào)制背光圖像。
[0022] 利用圖像的平均亮度值來(lái)調(diào)制背光圖像改善了圖像和殘留圖像之間的全局亮度 相干性，例如圖像中的亮區(qū)域在殘留圖像中顯得亮，而圖像中的暗區(qū)域在殘留圖像中顯得 暗。
[0023] 根據(jù)實(shí)施例，根據(jù)圖像獲得背光圖像還包括：
[0024] -在調(diào)制背光圖像之前，利用其平均值來(lái)歸一化背光圖像。
[00巧]運(yùn)允許得到圖像的中間灰度一致(mid-gray-at-one)的背光圖像。
[00%]根據(jù)實(shí)施例，所述方法還包括縮放色調(diào)映射的圖像。
[0027]運(yùn)將從色調(diào)映射的圖像獲得的圖像的平均灰度賦予了用于查看和可能的編碼的 足夠的值。
[0028] 根據(jù)實(shí)施例，所述方法還包括剪切色調(diào)映射的圖像。
[0029] 剪切色調(diào)映射的圖像保證了與傳統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（編解碼器、顯示器、分配通道等） 向后兼容，運(yùn)是因?yàn)樾枰邢薜谋忍財(cái)?shù)(典型的為8-10比特)來(lái)編碼或顯示剪切的色調(diào)映射 的圖像。然后，例如，可W通過(guò)運(yùn)樣的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)傳送編碼的數(shù)據(jù)，W在遠(yuǎn)程顯示器上顯示圖 像的低動(dòng)態(tài)范圍版本。
[0030] 根據(jù)其各個(gè)方面的另一方面，本發(fā)明設(shè)及用于對(duì)圖像進(jìn)行色調(diào)映射的設(shè)備。
[0031] 根據(jù)下面的連同附圖的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的具體本質(zhì)W及本發(fā)明的其它 目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)、特征和使用將會(huì)變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 將參照W下圖來(lái)描述實(shí)施例：
[0033] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于對(duì)圖像I進(jìn)行色調(diào)映射的方法的步驟的框 圖。
[0034] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的步驟的框圖。
[0035] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的步驟的框圖。
[0036] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的步驟的框圖。
[0037] 圖5示出了設(shè)備的架構(gòu)的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下文中將參照示出了本發(fā)明的實(shí)施例的附圖來(lái)更全面地描述本發(fā)明。然而，本發(fā) 明能夠W許多替代形式來(lái)體現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)被理解為限于此處提出的實(shí)施例。因此，雖然本發(fā) 明易受各種修改和替代形式的影響，但是通過(guò)在圖中的示例來(lái)示出其特定實(shí)施例，并且在 此會(huì)詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，無(wú)意將本發(fā)明限制于所公開(kāi)的特定形式，而是與之相 反，本發(fā)明覆蓋落入如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物W及 替代物。貫穿對(duì)圖的描述，相似的標(biāo)號(hào)指代相似的元素。
[0039] 在此使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述特定實(shí)施例的目的，并不旨在限制本發(fā)明。如在此使 用的，單數(shù)形式的"一"、"一個(gè)"和"該"意指也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地指示不是如 此。還要理解的是，術(shù)語(yǔ)"包含（comprises)"、"包含（comprising)"、"包括（includes)"和/ 或"包括（including)"當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，指明了所記述的特征、整體、步驟、操作、元 素和/或組件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元素、組件和/或 其群組的存在或添加。此外，當(dāng)元件被稱為"響應(yīng)于"或"連接到"另一元件時(shí)，它可W直接響 應(yīng)于或連接到其它元件，或者也可W存在中介的元件。相反，當(dāng)元件被稱為"直接響應(yīng)于"或 "直接連接到"其它元件時(shí)，不存在中介的元件。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多 個(gè)相關(guān)列舉項(xiàng)目的任意和所有組合，并可簡(jiǎn)寫(xiě)為7"。
[0040] 應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然術(shù)語(yǔ)第一、第二等可W在此用來(lái)描述各個(gè)的元件，但是運(yùn)些元 件不受限于運(yùn)些術(shù)語(yǔ)。運(yùn)些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件與另一元件。例如，第一元件可W被稱 為第二元件，而相似地，第二元件可W被稱為第一元件，而不脫離本公開(kāi)的教導(dǎo)。
[0041] 雖然一些圖包括通信路徑上的箭頭W示出通信的主要方向，應(yīng)當(dāng)理解的是，通信 也可W發(fā)生在與描繪的箭頭相反的方向上。
[0042] 就框圖和操作流程圖（其中各個(gè)框表示電路元件、模塊或者包括一個(gè)或多個(gè)用于 實(shí)施指定的邏輯功能的可執(zhí)行指令的部分代碼)描述了一些實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)注意的是，在其 它實(shí)施中，在框中示出的功能可不按示出的順序發(fā)生。例如，取決于所設(shè)及的功能，接連示 出的兩個(gè)框可實(shí)際基本同時(shí)執(zhí)行，或者有時(shí)可按相反順序執(zhí)行該些框。
[0043] 在此提到的"一個(gè)實(shí)施例"或"實(shí)施例"意指連同實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特 性能夠包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施中。在說(shuō)明書(shū)中的各處出現(xiàn)短語(yǔ)"在一個(gè)實(shí)施例中"或 "根據(jù)實(shí)施例"，并不必然都指的是同一實(shí)施例，而單獨(dú)的或替代的實(shí)施例也不必然相互排 除其它實(shí)施例。
[0044] 在權(quán)利要求中出現(xiàn)的參考標(biāo)號(hào)僅是作為例示，而不應(yīng)對(duì)權(quán)利要求的范圍有限制效 果。
[0045] 雖然沒(méi)有明確描述，但可W W任意組合或子組合來(lái)采用當(dāng)前的實(shí)施例和變型例。
[0046] 本發(fā)明針對(duì)編碼/解碼圖像來(lái)描述，但是，如下所述，本發(fā)明也可W擴(kuò)展至一系列 圖像(視頻)的編碼/解碼，運(yùn)是由于一系列圖像(視頻)中的每個(gè)圖像被順次編碼/解碼。
[0047] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于對(duì)圖像I進(jìn)行色調(diào)映射的方法的步驟的框 圖。
[0048] 在步驟10中，模塊IC獲得要被色調(diào)映射的圖像I的亮度分量LW及可能的至少一個(gè) 色彩分量C(i)。
[0049] 例如，當(dāng)圖像I屬于色彩空間(X，Y，Z)時(shí)，由分量Y的變換f(.)來(lái)獲得亮度分量L，例 如 L = f(Y)。
[0050] 當(dāng)圖像I屬于色彩空間（R，G，B)時(shí)，例如在709色域中，由下面給出的線性組合來(lái)獲 得亮度分量^
[0051] L = O. 2127. R+0.7152.G+0.0722. B
[0052] 在步驟11中，模塊BAM根據(jù)圖像I的亮度分量L來(lái)確定背光圖像Bal。
[0053] 根據(jù)步驟11的實(shí)施例，如圖2所圖示的，模塊BI將背光圖像Ba確定為下式給出的形 態(tài)函數(shù)如的加權(quán)線性組合：
[0化4]
(1)
[0055] 其中ai是加權(quán)系數(shù)。
[0056] 因此，根據(jù)亮度分量L獲得背光圖像Ba在于找到最優(yōu)加權(quán)系數(shù)（W及如果事先未 知，則也可能是最優(yōu)形態(tài)函數(shù))W便使背光圖像Ba符合亮度分量L。
[0057] 有很多眾所周知的找到加權(quán)系數(shù)ai的方法。例如，可W使用最小均方的方法來(lái)使 背光圖像Ba與亮度分量L之間的均方差最小化。
[0058] 本發(fā)明不限于任何具體的方法來(lái)獲得背光圖像Ba。
[0059] 可能要注意的是，形態(tài)函數(shù)可W是對(duì)顯示背光（例如由Lm)構(gòu)成，則各個(gè)形態(tài)函數(shù) 對(duì)應(yīng)于對(duì)一個(gè)L邸的響應(yīng))的真實(shí)物理響應(yīng)或者可W是純數(shù)學(xué)構(gòu)造 W盡可能符合亮度分量。
[0060] 其支撐大小(size of SU卵ort)及其中屯、可W是形態(tài)函數(shù)的一些參數(shù)。
[0061] 例如，如果其支撐很大(幾乎無(wú)限大），那么僅僅得到恒定的背光圖像，并且所產(chǎn)生 的色調(diào)映射方法于是等效于全局色調(diào)映射算子。相反的，對(duì)于非常小的支撐，那么所產(chǎn)生的 色調(diào)映射方法等效于局部色調(diào)映射算子，其具有上述的局部色調(diào)映射算子的所有弊端。
[0062] 在實(shí)踐中，選擇形態(tài)函數(shù)的支撐大小，W得到既不是全局也不是非常局部的色調(diào) 映射方法，因?yàn)槠涫褂镁植康牡哂写筻徲虻钠交炼葎?dòng)態(tài)縮減(reduction)。
[0063] 使用運(yùn)樣的形態(tài)函數(shù)，允許處理非常高的動(dòng)態(tài)，同時(shí)也不犧牲空間細(xì)節(jié)運(yùn)是由于 其局部支撐性。
[0064] 根據(jù)本實(shí)施例，步驟11輸出的背光圖像Bal是由等式(1)給出的背光圖像Ba。
[0065] 根據(jù)步驟11的實(shí)施例，如圖3所圖示的，模塊BM利用通過(guò)模塊化獲得的圖像I的平 均亮度值Lmean對(duì)背光圖像Ba(由式(1 )給出）進(jìn)行調(diào)制。
[0066] 根據(jù)本實(shí)施例，步驟11輸出的背光圖像Bal是調(diào)制的背光圖像。
[0067] 根據(jù)實(shí)施例，模塊化被配置為對(duì)整個(gè)亮度分量L計(jì)算平均亮度值Lmean。
[0068] 根據(jù)實(shí)施例，模塊化被配置為通過(guò)下式計(jì)算平均亮度值Lmean
[0069]
[0070] 其中0是小于1的系數(shù)，E(X)是亮度分量L的數(shù)學(xué)期望值(平均）。
[0071] 上一實(shí)施例是有利的，運(yùn)是因?yàn)槠浔苊饬似骄炼戎礚mean被少數(shù)具有極高值的像 素所影響，該影響在圖像I屬于一系列圖像時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致令人非常討厭的時(shí)間平均亮度不 穩(wěn)定。
[0072] 本發(fā)明不限于用于計(jì)算平均亮度值Lmean的具體實(shí)施例。
[0073] 根據(jù)本實(shí)施例的變型例，如圖4所圖示的，模塊N通過(guò)背光圖像Ba(由式（1)給出）的 平均值E(Ba)來(lái)使其歸一化，使得得到圖像(如果圖像I屬于一系列圖像，則針對(duì)所有圖像） 的中間灰度一致(mid-gray-at-one)的背光圖像Bagray:
[0074]
[0075] 然后，模塊BM被配置為利用圖像L的低空間頻率版本Lif,通過(guò)使用下式來(lái)對(duì)中間灰 度一致的背光圖像Bagray進(jìn)行調(diào)制：
[0076] Bamod * CStmod ? Llfa ? Bagray (2)
[0077] 其中CStmod是調(diào)制系數(shù)，a是小于1的另一調(diào)制系數(shù)，典型的為1/3。
[007引根據(jù)該變型例，步驟11輸出的背光圖像Bal是由式（2)給出的調(diào)制的背光圖像 B過(guò)皿od O
[0079] 可能要注意的是，調(diào)節(jié)調(diào)制系數(shù)CStmDdW得到用于殘留圖像的好看的亮度，并且該 調(diào)制系數(shù)CStmDd高度依賴于獲得背光圖像的處理。例如，對(duì)于通過(guò)最小均方獲得的背光圖 像，CStmod * 1.7。
[0080] 實(shí)際上，通過(guò)線性化，所有調(diào)制背光圖像的運(yùn)算都作為將背光系數(shù)ai變換為新的 系數(shù)革的校正因子而應(yīng)用于背光系數(shù)曰1，W得到：
[0081]
[0082] 在步驟12中，通過(guò)用背光圖像Bal分割圖像，來(lái)計(jì)算殘留圖像Res。
[0083] 更準(zhǔn)切地說(shuō)，用背光圖像Bal來(lái)分割從模塊IC獲得的圖像I的亮度分量L和可能的 每個(gè)色彩分量C( i)。逐像素地來(lái)進(jìn)行該分割。
[0084] 例如，當(dāng)圖像I的分量R、G、或B在色彩空間（R，G，B)中表述時(shí)，則如下來(lái)獲得分量 RRes、GRes 和BRes :
[00化]Rres = R/Ba 1，Gres = G/Ba 1，Bres = B/Ba 1
[0086] 例如，當(dāng)圖像I的分量X、Y或Z在色彩空間（X，Y，Z)中表述時(shí)，則如下來(lái)獲得分量 XRes N YRes^PZRes ：
[0087] Xres=XZBal Yres = Y/Bal Zres = Z/Bal
[0088] 在步驟13中，通過(guò)對(duì)殘留圖像Res進(jìn)行色調(diào)映射來(lái)獲得色調(diào)映射的圖像Resv。
[0089] 由于殘留圖像Res的動(dòng)態(tài)范圍過(guò)高W及由于該殘留圖像Res示出了過(guò)于明顯的偽 像，可能出現(xiàn)殘留圖像Res不可視的情況。對(duì)殘留圖像進(jìn)行色調(diào)映射能夠解決運(yùn)些弊端的至 少之一。
[0090] 本發(fā)明不限于任何具體的色調(diào)映射算子。
[0091] 有利地，色調(diào)映射算子應(yīng)當(dāng)是可逆的，W允許原始皿R圖像的重構(gòu)。
[0092] 根據(jù)步驟13的實(shí)施例，對(duì)殘留圖像進(jìn)行色調(diào)映射包括根據(jù)殘留圖像的像素值進(jìn)行 伽馬校正或化Og校正。
[0093] 然后，例如通過(guò)下式給出色調(diào)映射的圖像Resv:
[0094] Resv=A.Res 丫
[00%]其中A是常值，丫是例如等于1/2.4的伽馬曲線的系數(shù)。
[0096] 或者，例如通過(guò)下式給出色調(diào)映射的圖像Resv:
[0097] Resv=a. ln(Res+b)+c
[0098] 其中a、b和C是使0和I為不變量所確定的化Og曲線的系數(shù)，并且當(dāng)被低于I的伽馬 曲線延長(zhǎng)時(shí)，SLog曲線的導(dǎo)數(shù)在1中連續(xù)。因此，a、b和C是參數(shù)丫的函數(shù)。
[0099] 對(duì)殘留圖像Res應(yīng)用伽馬校正，上拉暗區(qū)域，但不會(huì)降低足夠的高強(qiáng)度光W避免燒 灼亮像素(bri曲t pixel)。
[0100] 對(duì)殘留圖像Res應(yīng)用化Og校正降低了足夠的高強(qiáng)度光但并不上拉暗區(qū)域。
[0101] 那么，根據(jù)步驟13的實(shí)施例，模塊TMO根據(jù)殘留圖像Res的像素值，應(yīng)用伽馬校正或 化Og校正。
[0102] 例如，當(dāng)殘留圖像Res的像素值低于闊值（等于1)時(shí)，則應(yīng)用伽馬校正，否則應(yīng)用 化Og校正。
[0103] 通過(guò)構(gòu)造，取決于圖像I的亮度，色調(diào)映射的圖像Resv通常具有差不多接近1的平 均值，使得使用上述伽馬-SLog組合特別有效。
[0104] 根據(jù)本方法的實(shí)施例，在步驟14中，模塊SCA通過(guò)用縮放因子CStscaling乘W色調(diào)映 射的圖像Resv的每個(gè)分量，來(lái)對(duì)色調(diào)映射的圖像Resv進(jìn)行縮放。
[0105] 然后，由下式給出縮放的色調(diào)映射的圖像Ress:
[0106] ReSs = CStscaiing ? ReSv
[0107] 優(yōu)選地，定義縮放因子CStscalin廟從0到最大值/-1之間對(duì)色調(diào)映射的圖像Resv的 值進(jìn)行映射，其中N是例如允許作為用于編碼器或顯示器進(jìn)行編碼的輸入的比特?cái)?shù)。
[0108] 當(dāng)然，運(yùn)通過(guò)將值1(大致為色調(diào)映射的圖像Resv的平均值)映射到中間灰度值2^-1 來(lái)獲得。因此，對(duì)于具有標(biāo)準(zhǔn)比特?cái)?shù)N = S的色調(diào)映射的圖像Resv，等于120的縮放因子是非 常相符的值，運(yùn)是因?yàn)榉浅＝咏?7=128的中性灰度。
[0109] 根據(jù)本方法的實(shí)施例，在步驟15中，模塊化I對(duì)色調(diào)映射的圖像Resv進(jìn)行剪切，W 將其動(dòng)態(tài)范圍限制到例如根據(jù)編碼器或顯示器的性能定義的目標(biāo)動(dòng)態(tài)范圍TDR。
[0110] 根據(jù)該上一實(shí)施例，例如通過(guò)根據(jù)本方法的實(shí)施例的下式給出所產(chǎn)生的殘留圖像 Resc：
[0111] Resc=max(2^,Resv)
[0112] Resc=max(2^,Ress)
[0113] 本發(fā)明不限于運(yùn)種剪切(max(.))，而是擴(kuò)展到任意其他的剪切。
[0114] 將縮放實(shí)施例和剪切實(shí)施例相組合，得到通過(guò)根據(jù)本方法的實(shí)施例的下式給出的 殘留圖像Ressc:
[01 15] RgSsc_ni￡lX(2 ,CStscaling*ReSv)
[0116]或通過(guò) Ressc=max(2N，CStscaiing *Ress)
[0117]上述的色調(diào)映射、縮放和剪切是參數(shù)化過(guò)程。參數(shù)可W固定也可W不固定，并且在 不固定的情況中，運(yùn)些參數(shù)或其中一些參數(shù)可W通過(guò)編碼器在比特流中對(duì)其進(jìn)行編碼和/ 或傳送到遠(yuǎn)程顯示器和/或從本地或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器獲得。
[011引可能要注意的是，對(duì)例如日、03^。<1、03*3。311噸、丫、如勺參數(shù)的選擇，給出了選擇色調(diào) 映射的余地，其在后期制作和色彩分級(jí)中使得內(nèi)容適合于最遵循的專業(yè)品味。同樣的，用來(lái) 生成背光的形態(tài)函數(shù)的位置和大小是可W選擇的其它參數(shù)。
[0119] 另一方面，可W定義通用參數(shù)，W被所有的大量各種圖像接受。運(yùn)將導(dǎo)致全自動(dòng)色 調(diào)映射，運(yùn)與當(dāng)上述參數(shù)通過(guò)終端用戶或任何其它本地或外部手段選擇時(shí)的半自動(dòng)參數(shù)色 調(diào)映射相反。
[0120] 在圖1-4中，模塊是功能單元，其可與可辨識(shí)的物理單元有關(guān)，也可無(wú)關(guān)。例如，運(yùn) 些模塊或者其中一些模塊可W集合在唯一的組件或電路中，或者對(duì)軟件的功能有貢獻(xiàn)。與 此相反，一些模塊很有可能由單獨(dú)的物理實(shí)體構(gòu)成。使用純硬件，例如使用諸如ASIC(專用 集成電路)或FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程口陣列）或化SI(超大規(guī)模集成電路)等專用硬件，或者根據(jù) 在設(shè)備中嵌入的若干集成電子部件、或者根據(jù)硬件部件和軟件部件的混合，來(lái)實(shí)施與本發(fā) 明兼容的裝置。
[0121] 圖5表示可被配置為實(shí)施與圖1-4相關(guān)描述的方法的設(shè)備50的示范性架構(gòu)。
[0122] 設(shè)備50包括通過(guò)數(shù)據(jù)和地址總線51鏈接在一起的下列元件：
[0123] -微處理器52(或CPU)，其例如是DSP(數(shù)字信號(hào)處理器）；
[0124] -ROM(只讀存儲(chǔ)器)53;
[0125] -RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)54;
[0126] -用于從應(yīng)用接收數(shù)據(jù)W傳送的I/O接口55; W及
[0127] -電池 56。
[0128] 根據(jù)變型例，電池56在設(shè)備的外部。圖5的各個(gè)元件都被本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知， 不會(huì)進(jìn)一步公開(kāi)。在每個(gè)提到的存儲(chǔ)器中，在說(shuō)明書(shū)中使用的"寄存器"一詞可與小容量的 區(qū)域(一些比特)或非常大的區(qū)域(例如整個(gè)程序或者接收到的或解碼的大量數(shù)據(jù))相對(duì)應(yīng)。 ROM 53至少包括程序和參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法的算法存儲(chǔ)在ROM 53中。當(dāng)接通時(shí)，CPU 52 上載程序到RAM中并執(zhí)行相應(yīng)的指令。
[0129] RAM 54包括寄存器中的在設(shè)備50接通后由CPU 52執(zhí)行并上載的程序、寄存器中的 輸入數(shù)據(jù)、寄存器中的該方法的不同狀態(tài)下的中間數(shù)據(jù)、W及寄存器中的用于執(zhí)行該方法 的其它變量。
[0130] 在此所描述的實(shí)施方式，可W例如在方法或處理、裝置、軟件程序、數(shù)據(jù)流或信號(hào) 中實(shí)施。即使上下文中僅討論了實(shí)施的單個(gè)形式(例如僅作為方法或設(shè)備討論），但是所討 論的特征的實(shí)施也可W W其它形式(例如程序)實(shí)施。裝置可W例如W合適的硬件、軟件和 固件來(lái)實(shí)施。方法可W例如在諸如處理器(一般設(shè)及例如包括計(jì)算機(jī)、微處理器、集成電路 或可編程邏輯器件的處理設(shè)備）的裝置中實(shí)施。處理器還包括諸如例如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、便攜/ 個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、W及便于在終端用戶之間進(jìn)行信息通信的其他設(shè)備之類的通信設(shè)備。
[0131] 在此描述的各種處理和特征的實(shí)施方式，可W在各種不同的裝備或應(yīng)用中實(shí)行， 特別是例如裝備或應(yīng)用。運(yùn)樣的裝備的示例包括編碼器、解碼器、處理來(lái)自解碼器的輸出的 后處理器、向編碼器提供輸入的預(yù)處理器、視頻編碼器、視頻解碼器、視頻編解碼器、網(wǎng)絡(luò)服 務(wù)器、機(jī)頂盒、筆記本電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)、手機(jī)、PDA、W及其它通信設(shè)備。應(yīng)當(dāng)清楚的是，該裝 備可W是可移動(dòng)的，甚至安裝在移動(dòng)車輛中。
[0132] 此外，可W通過(guò)由處理器進(jìn)行的指令來(lái)實(shí)施該方法，運(yùn)樣的指令(和/或由實(shí)施方 式產(chǎn)生的數(shù)據(jù)值)可W存儲(chǔ)在處理器可讀介質(zhì)中，諸如例如集成電路、軟件載體或其它存儲(chǔ) 設(shè)備，諸如例如硬盤(pán)、高密度磁盤(pán)(CD)、光盤(pán)(諸如例如通常指數(shù)字化通用盤(pán)或數(shù)字化視頻 盤(pán)的DVD)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)。該指令可W形成有形體現(xiàn)在處理器 可讀介質(zhì)上的應(yīng)用程序。該指令可W例如在硬件、固件、軟件或其組合中。指令可W存在于 例如操作系統(tǒng)、單獨(dú)的應(yīng)用程序或二者的組合中。因此，處理器的特征可W是例如被配置為 執(zhí)行處理的設(shè)備、和包括具有用于執(zhí)行處理的指令的處理器可讀介質(zhì)(諸如存儲(chǔ)設(shè)備）的設(shè) 備二者。此外，除了指令或者代替指令，處理器可讀介質(zhì)可W存儲(chǔ)由實(shí)施方式產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 值。
[0133] 對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是，實(shí)施方式可W產(chǎn)生被格式化為攜帶例如可W存 儲(chǔ)或傳送的信息的各種信號(hào)。信息可W包括例如用于執(zhí)行方法的指令、或由所描述的實(shí)施 方式之一產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。例如，可W將信號(hào)格式化，W攜帶作為數(shù)據(jù)的、用于寫(xiě)入或讀取所描 述的實(shí)施例的語(yǔ)法的規(guī)則，或者攜帶作為數(shù)據(jù)的、由所描述的實(shí)施例寫(xiě)入的實(shí)際的語(yǔ)法值。 運(yùn)樣的信號(hào)可W例如被格式化為電磁波(例如使用頻譜的射頻部分)或基帶信號(hào)。格式化可 W包括例如編碼數(shù)據(jù)流W及用編碼的數(shù)據(jù)流調(diào)制載波。信號(hào)所攜帶的信息可W例如是模擬 信息或數(shù)字信息。信號(hào)可W通過(guò)已知的各種不同的有線或無(wú)線鏈路來(lái)傳送。信號(hào)可W存儲(chǔ) 在處理器可讀介質(zhì)上。
[0134] 根據(jù)實(shí)施例，I/O接口 55被配置為接收由關(guān)于圖1-4描述的方法使用的參數(shù)中的至 少一個(gè)。例如，當(dāng)使用已知的非自適應(yīng)形態(tài)函數(shù)時(shí)，參數(shù)受限于加權(quán)系數(shù)曰1或3；，但是形態(tài)函 數(shù)如也可W是未知的先驗(yàn)的(priori),例如在用于更好擬合的稍微最優(yōu)的數(shù)學(xué)構(gòu)造的情況 下。然后，形態(tài)函數(shù)扣的支撐大小和位置則可W是參數(shù)。伽馬曲線的系數(shù)丫、e、cstm〇d、a^ 放因子CStscaling、比特?cái)?shù)N，也可W是根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)圖像進(jìn)行色調(diào)映射的方法的參 數(shù)。
[0135] 運(yùn)些參數(shù)中的一些可W從本地或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器獲得，或者由終端用戶從設(shè)備50的圖 形界面選擇。因此，色調(diào)映射方法根據(jù)用來(lái)獲得該方法的參數(shù)的方式，可W是自動(dòng)的或半自 動(dòng)的。
[0136] 接收到的運(yùn)些參數(shù)中的一些可能已被遠(yuǎn)程設(shè)備編碼。那么，設(shè)備50包括解碼接收 到的運(yùn)些參數(shù)的解碼器。
[0137] 已描述了大量實(shí)施方式。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)理解的是，可W做出各種修改。例如，不同實(shí)施 方式的元件可W被組合、補(bǔ)充、修改或移除，W產(chǎn)生其他實(shí)施方式。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 理解的是，其它結(jié)構(gòu)和處理可W替代公開(kāi)的運(yùn)些結(jié)構(gòu)和處理，并且所產(chǎn)生的實(shí)施方式將W 至少基本相同的方式執(zhí)行至少基本相同的功能，W獲得與公開(kāi)的實(shí)施方式至少基本相同的 結(jié)果。因此，運(yùn)些W及其它實(shí)施方式是通過(guò)本申請(qǐng)可預(yù)期的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于對(duì)圖像進(jìn)行色調(diào)映射的方法，其特征在于，所述方法包括： -通過(guò)用根據(jù)所述圖像確定（11)的背光圖像來(lái)分割所述圖像而獲得（12)殘留圖像；以 及 -通過(guò)對(duì)殘留圖像進(jìn)行色調(diào)映射來(lái)獲得(13)色調(diào)映射的圖像。2. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，色調(diào)映射包括根據(jù)殘留圖像的像素值進(jìn) 行伽馬校正或SLog校正。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，根據(jù)所述圖像獲得(11)背光圖像包括： -根據(jù)所述圖像的亮度分量來(lái)獲得背光圖像；以及 -利用所述圖像的平均亮度值(Lm_)來(lái)調(diào)制背光圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，根據(jù)所述圖像獲得(11)背光圖像還包括： -在調(diào)制所述背光圖像之前，利用其平均值來(lái)歸一化背光圖像。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述方法還包括縮放（14)色調(diào)映射的圖 像。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述方法還包括剪切（15)色調(diào)映射的圖 像。7. -種用于對(duì)圖像進(jìn)行色調(diào)映射的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括部件： -通過(guò)用根據(jù)所述圖像確定(BAM)的背光圖像來(lái)分割所述圖像而獲得殘留圖像；以及 -通過(guò)對(duì)殘留圖像進(jìn)行色調(diào)映射來(lái)獲得(TM0)色調(diào)映射的圖像。8. -種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，包括當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行程序時(shí)用于執(zhí)行根據(jù) 權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法的步驟的程序代碼的指令。9. 一種承載程序代碼的指令的非臨時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)在計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行程序時(shí)，所述 程序代碼的指令用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
【文檔編號(hào)】H04N19/30GK105850129SQ201480071212
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日
【發(fā)明人】S.拉塞爾, Y.奧利維爾, F.勒利安內(nèi)克, D.圖澤
【申請(qǐng)人】湯姆遜許可公司