[發明專利]一種低動態范圍顯示設備再現高動態范圍圖像的方法

無效

• 申請號: 201010239590.5
• 申請日: 2010-07-26
• 公開（公告）號: CN101908330A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 萬曉霞;謝德紅
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G09G5/02
• 分類號: G09G5/02;H04N9/64
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.一種低動態范圍顯示設備再現高動態范圍圖像的方法，其特征在于：包含如下步驟，步驟1，先讀取高動態范圍圖像中每個像素的實際亮度值RGB，并轉換為三刺激值XYZ，得到圖像XYZ空間；

步驟2，設置步驟1所得三刺激值XYZ中的Y為高動態范圍圖像各像素的亮度L，利用以下公式計算光感應細胞的響應各像素時的適應性亮度L_w(x，y)，

當低動態范圍顯示設備為紙張時，對于紙張上觀察的圖像：

L_w(x，y)＝F_G(k，l)*L(x，y)

當低動態范圍顯示設備為顯示器時，對于顯示器上觀察的圖像：

L_w(x，y)＝F_G(k，l)*L(x，y)+L_refl

其中，L(x，y)為高動態范圍圖像各像素(x，y)的亮度值，F_G(k，l)為濾波器窗口為(k，l)的高斯低通濾波器，用于近似模擬人眼在變化亮度中獲得的等量適應亮度，L_refl為光源在顯示器的屏幕上反射的亮度；

步驟3，利用M矩陣將圖像XYZ空間中各像素(x，y)的值X(x，y)，Y(x，y)，Z(x，y)轉到視錐細胞的響應值空間中各像素(x，y)的值R(x，y)，G(x，y)，B(x，y)：

R(x,y)G(x,y)B(x,y)=MX(x,y)Y(x,y)Z(x,y)]]>M=0.79820.338920.137120.59181.55120.04060.00080.02390.9753]]>

步驟4，利用色度適應性模型調整各像素(x，y)由于光源光譜分布變化導致顏色的變化，色度適應性模型如下：

R_a(x，y)＝R(x，y)·(D(L_w(x，y))·(R_wr/R_w)+1-D(L_w(x，y)))

G_a(x，y)＝G(x，y)·(D(L_w(x，y))·(G_wr/G_w)+1-D(L_w(x，y)))

B_a(x，y)＝B(x，y)·(D(L_w(x，y))·(B_wr/B_w)+1-D(L_w(x，y)))

其中，R_a(x，y)，G_a(x，y)，B_a(x，y)為高動態范圍圖像各像素針對光源光譜分布變化作色度適應性調整后的視錐細胞響應值，R_w，G_w，B_w為高動態范圍圖像原來的光源視錐響細胞應值，R_wr，G_wr，B_wr為低動態范圍顯示設備的光源視錐細胞響應值，D(L_w(x，y)為觀察高動態范圍圖像各像素時在各像素適應性亮度L_w(x，y)下視錐細胞的適應程度；

步驟5，模擬光感應細胞響應機制，計算各像素適應性亮度下的相對響應值r_R(x，y)，r_G(x，y)和r_B(x，y)：

rR(x,y)=BR(x,y)·(Ra(x,y))n(x,y)(Ra(x,y))n(x,y)+(σ(Lw(x,y))n(x,y)]]>

rG(x,y)=BG(x,y)·(Ga(x,y))n(x,y)(Ga(x,y))n(x,y)+(σ(Lw(x,y))n(x,y)]]>

rB(x,y)=BB(x,y)·(Ra(x,y))n(x,y)(Ba(x,y))n(x,y)+(σ(Lw(x,y))n(x,y)]]>

其中，B_R(x，y)，B_G(x，y)，B_B(x，y)表示視錐細胞在各像素適應性亮度L_w(x，y)下的漂白指數，σ(L_w(x，y)為各像素適應性亮度L_w(x，y)的適應性因子，n(x，y)為指數，根據各像素適應性亮度L_w(x，y)設定；

步驟6，利用主成分分析把光感應細胞響空間的值r_R(x，y)，r_G(x，y)和r_B(x，y)轉換到正交對立空間的值I_{b_w}(x，y)I_{r_g}(x，y)，I_{y_b}(xy)，再模擬中心-周邊感知結構細胞的邊緣相阻機制進一步處理：

Rb_w(x,y)=Ib_w(x,y)+ΣΣi,j∈Ωg(Ib_w((x,y)-Ib_w(i,j))f((i-x,j-y)(Ib_w(x,y)-Ib_w(i,j))]]>

Rr_g(x,y)=Ir_g(x,y)+ΣΣi,j∈Ωg(Ir_g((x,y)-Ir_g(i,j))f((i-x,j-y)(Ir_g(x,y)-Ir_g(i,j))]]>

Ry_b(x,y)=Iy_b(x,y)+ΣΣi,j∈Ωg(Iy_b((x,y)-Iy_b(i,j))f(i-x,j-y)(Iy_b(x,y)-Iy_b(i,j))]]>

其中，g(ΔI)為邊緣相阻機制的對比度影響函數，ΔI表示I_{b_w}(x，y)-I_{b_w}(i，j)，f(·)為邊緣相阻機制的空間影響函數，Ω為以像素(x，y)為中心的鄰域范圍；

步驟7，利用主成分分析把圖像正交對立空間的值R_{b_w}(x，y)，R_{r_g}(x，y)，R_{y_b}(x，y)轉回光感應細胞響空間，再利用步驟3所述M矩陣的逆矩陣轉回XYZ空間，最后利用sRGB轉換矩陣的逆矩陣轉換到低動態范圍顯示設備顯示空間RGB的值。