[發明專利]具有顏色恒定性的亮度改變圖像處理

有效

• 申請號: 201580072775.2
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN107113367B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: R.J.范德維勒尤坦;J.H.C.J.斯特斯森
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H04N1/407
• 分類號: H04N1/407;H04N5/20;H04N5/57;H04N9/68;H04N1/60
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫之剛;陳嵐

為了獲得良好質量的亮度動態范圍轉換，我們描述了一種圖像顏色處理裝置（200），其被布置成將具有第一亮度動態范圍的輸入圖像（Im_R2）的像素的輸入顏色（R,G,B）變換成具有第二亮度動態范圍的輸出圖像（Im_res）的像素的輸出顏色（Rs,Gs,Bs），所述第一和第二動態范圍就程度而言相差至少乘法因子1.5，包括：最大值計算單元（201），其被布置成計算輸入顏色的至少三個分量的最大值（M）；明亮度映射器（202），其被布置成將函數（F）應用于最大值，產生輸出值（F(M)），由此函數被預定為具有約束：用于最大值（M）的最高值的輸出值不能高于1.0；縮放參數計算器（203），其被布置成計算等于輸出值（F(M)）除以最大值（M）的縮放參數（a）；以及乘法器（204），其被布置成將輸入顏色（R,G,B）的三個顏色分量乘以縮放參數（a），產生輸出顏色的顏色分量，其中顏色處理裝置（200）包括至少一個分量乘法器（303），其被布置成在將輸入顏色的分量（B）輸入到最大值計算單元中之前將該分量乘以權重（wB），所述權重是產生經縮放的分量（Bw）的實數。

技術領域

本發明涉及用于將具有擁有第一亮度的像素顏色的圖像轉換成具有擁有更低或者更高的第二亮度的像素顏色的圖像的裝置和方法，以及結果得到的產品，比如數據存儲或傳輸產品或者信號。

背景技術

在顏色處理技術中，顏色映射的有用類別是這樣的一種類別，其中像素顏色的亮度改變，但是固有顏色本身（其可例如利用比如CIE 1976（u'，v'）的色度表征）對于結果得到的輸出顏色和要被處理的輸入顏色而言是相同的。事實上，這在本質上是對應于照明改變的顏色映射：利用具有某個光譜的更多光照亮對象光譜產生具有增大的亮度（或者其他亮度關聯，比如例如在轉換到該關聯之后的明度（luma））但具有相同色度的顏色。這種最近變得重要的技術處理即是用于（多個）圖像和視頻的動態范圍映射。目前，顯示器正得到比舊有的所謂低動態范圍（LDR）顯示器更高的峰值明亮度（PB）值，所述低動態范圍顯示器具有大約100 nit的PB。如果具有至少1000 nit的PB的話，可以說是高動態范圍（HDR）顯示器，并且對于不遠的將來設想了典型地例如2000、5000或者10000 nit的顯示器。

相同圖像不能被再現在LDR顯示器和HDR顯示器兩者上并且不能在兩者上都外觀良好。例如，如果HDR圖像（其是典型地可以具有擁有至少1000:1的亮度比的對象像素亮度、并且典型地具有擁有大量亮像素和大量暗像素（即，大約比亮像素暗1000倍）兩者的亮度分布的圖像）在LDR顯示器上被再現為未被映射，則場景的一部分將產生不可辨別的黑色對象。并且反之亦然，LDR圖像可以具有這樣的對象，其在被直接再現在比如3000 nit PB的顯示器上時看起來不合期望地明亮。所以，必須將所捕獲的（或者計算機生成的）場景的HDR分級圖像（其對應于HDR參考監視器，并且適合于在較高PB（高于例如1000 nit或者相關聯的最小可用PB）的顯示器上再現）顏色映射到與LDR參考監視器相關聯的LDR圖像（并且這些圖像的動態范圍、或者更精確地它們的參考監視器相差至少1.5的因子，換言之大約至少一個光圈數（stop）或因子2，但是也可以是例如因子4或10或更大）。可以指出，利用LDR和HDR圖像（或者其參考監視器），還可以存在不同的所定義的標準電光傳遞函數（EOTF），其決定用于圖像傳輸的技術明度編碼與在參考監視器上再現時對應于那些明度的實際亮度之間的關系。LDR可以使用例如舊有的Rec. 709 gamma類型EOTF，并且（多個）HDR圖像/視頻可以典型地按照在其函數形狀定義方面具有至少部分地指數（逆對數）特性（例如，遵從人類視覺特性，如Barten對比度敏感函數）的EOTF進行編碼。順便，我們想要強調的是，這也意味著HDR圖像不一定具有比LDR圖像更大量的每顏色分量比特。它們兩者都可以以例如3x10比特RGB格式（其可以被解釋為[0-1.0]縮放的分量定義，我們假設其將是顏色映射之前對圖像的編碼（codification），而無論用于要傳輸的結果的原始和最終格式如何）進行定義，差別僅在于必須如何解釋已編碼顏色，即，按照利用給定的相應EOTF定義的亮度或明度分布（以及最優地，被分級為產生良好的對應外觀的顏色，即，在兩種分級中針對相同對象利用不同的對象亮度）。