[發(fā)明專利]一種兼容LDR的HDR圖像編碼方法及其解碼方法

無效

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• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103391435A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 蔡述庭;尹明;王欽若;張小波
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及圖像處理領域，具體涉及一種兼容LDR的HDR圖像編碼方法及其解碼方法。

背景技術

HDR(High-Dynamic?Range)圖像全稱是高動態(tài)范圍圖像，與普通圖片存儲的格式不同。普通JPEG，BMP圖片均采用8位整型數(shù)據(jù)來保存單個通道分量，如RGB，每個分量均采用8位的數(shù)據(jù)來保存，單個像素總共24位。HDR圖像相比較JPEG的優(yōu)勢在于每個通道均采用浮點數(shù)來表示，每個通道采用32位來存儲，使得圖片的動態(tài)范圍得以最大程度的保留。

HDR圖像由于其高對比度等優(yōu)越特性，作為下一代圖像的發(fā)展的一個方向被各界寄予厚望。但HDR的推廣存在一些困難，包括HDR顯示技術不成熟等，但更大的一個挑戰(zhàn)是HDR要求的存儲空間相比普通JEPG圖片要大很多，這對顯示設備提出了更高的要求。而且目前大量使用的LDR(Low-Dynamic?Range，低動態(tài)范圍)顯示器并不支持HDR圖片的顯示，使得HDR圖片在普通LDR顯示器上無法發(fā)揮出其優(yōu)越性，因此HDR圖像的進一步廣泛應用也受到很大限制。但由于HDR顯示技術目前尚未完全普及，HDR圖像在HDR顯示技術尚未大規(guī)模應用之前，如何設計兼容LDR顯示器的HDR編碼顯得十分必要。

當前主要有兩種方式來保存HDR信息，一種是Ward提出來的將HDR信息壓縮后附加到JPEG的頭文件的方法，G.Ward等人首先在2005年提出了JPEG-HDR的編碼技術，使得HDR能以JPEG圖片的形式在LDR顯示器上顯示，而同時保存了HDR的信息，具體來說，Ward采用的方法是將HDR映射為LDR?JPEG圖片后，將部分HDR信息保存到JPEG的頭文件，然而，這種方法是有損的；另一種是臺灣學者吳俊霖提出的將HDR信息隱藏到JPEG圖片數(shù)據(jù)中的方法，并通過解密方式來解碼隱藏信息來復原HDR。

這兩種編碼方法得到的HDR圖片都可以JPEG形式在普通LDR顯示器顯示。Ward的方式相比較臺灣學者方式的最大不同在于隱藏HDR信息方式不同。相對而言Ward的方式保存信息比較簡單。Ward方法的一個缺陷是亮度分量損失較大。

因此，有必要提供一種真實度高，兼容性好的兼容LDR的HDR圖像編碼方法來滿足現(xiàn)有需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種兼容LDR的HDR圖像編碼方法和解碼方法，使HDR圖像能夠真實地在LDR顯示器上顯示，并具有較好的兼容性。

因此，本發(fā)明提供了一種兼容LDR的HDR圖像編碼方法，包括以下步驟：步驟1：將原始HDR圖像經(jīng)色調(diào)映射轉(zhuǎn)換為LDR圖像；步驟2：重新讀入經(jīng)色調(diào)映射轉(zhuǎn)換得到的LDR圖像并進行反色調(diào)映射，得到處理后的HDR圖像；步驟3：將所述原始HDR圖像與所述處理后的HDR圖像分別從RGB格式轉(zhuǎn)換為YCbCr格式；步驟4：計算轉(zhuǎn)換為YCbCr格式的原始HDR圖像與處理后的HDR圖像之間的YCbCr分量差，得到冗余信息并對所述冗余信息進行圖像壓縮；步驟5：將壓縮后的冗余信息作為應用標記存入到所述經(jīng)色調(diào)映射轉(zhuǎn)換得到的LDR圖像中。

較佳地，所述色調(diào)映射轉(zhuǎn)換后的LDR圖像采用標準JPEG格式進行壓縮。

較佳地，所述轉(zhuǎn)換后的JPEG格式的LDR圖像的應用標記具有APP0至APP15的標記單元，所述步驟5中壓縮的冗余數(shù)據(jù)保存在APP10標記單元中。

具體地，所述步驟2的轉(zhuǎn)換按照如下公式進行：Y′＝0.257*R′+0.504*G′+0.098*B′+16；Cb′＝-0.148*R′-0.291*G′+0.439*B′+128；Cr′＝0.439*R′-0.368*G′-0.071*B′+128，其中R′、G′、B′表示經(jīng)過了gamma校正的R、G、B通道。

較佳地，所述步驟3中，所述冗余采用JPEG2000格式進行壓縮。

較佳地，所述冗余在進行JPEG2000壓縮時，所述冗余的Y、Cb、Cr分量的最小值與范圍也一并作為JPEG2000數(shù)據(jù)進行壓縮保存。

相應地，本發(fā)明同時提供了一種如上所述的兼容LDR的HDR圖像編碼方法的解碼方法，包括以下步驟：步驟1：讀取LDR圖像的數(shù)據(jù)內(nèi)容；步驟2：從LDR圖像的應用標記中讀取冗佘信息，并對所述冗余信息進行解碼；步驟3：重新讀入LDR圖像進行反色調(diào)映射轉(zhuǎn)換為HDR圖像；步驟4：將HDR圖像及所述冗余信息分別從RGB格式轉(zhuǎn)換到YCbCr格式；步驟5：根據(jù)轉(zhuǎn)換為YCbCr格式的HDR圖像及冗余信息進行HDR圖像的復原；步驟6：將復原得到的HDR圖像從YCbCr格式轉(zhuǎn)換為RGB格式，從而得到原始HDR圖像。