[發明專利]用于數字圖像的動態范圍擴展的系統和方法

有效

• 申請號: 201611073013.7
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108122216B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 那彥波;嚴寒;段然
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40
• 代理公司: 11105 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 呂曉章;史新宏

一種用于數字圖像的動態范圍擴展的系統，包括：配置裝置，根據第一和第二參數得到塊三對角矩陣的值；分析裝置，計算并存儲前一幀圖像數據的直方圖和前一幀圖像數據的直方圖均衡；優化裝置，根據第一和第二參數、塊三對角矩陣以及直方圖和直方圖均衡，利用塊三對角矩陣方程，計算并存儲前一幀圖像數據的輸出直方圖，根據前一幀圖像數據的輸出直方圖，計算并得出映射函數，根據映射函數得出前一幀圖像數據的映射表；映射裝置，接收后一幀圖像數據，利用前一幀圖像數據的映射表處理后一幀圖像數據以產生增強的圖像數據。與現有技術相比，本發明不但可處理超高清圖像，而且對硬件系統要求很低。因此，本發明實現了以很低的硬件要求去處理超高清圖像。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，更具體地說，涉及一種用于數字圖像或視頻信號的動態范圍擴展的系統和方法。

背景技術

數字圖像由尺寸為寬×高的整數的2-D陣列表示。顏色由可以是不同格式(例如RGB、YUV、LUV等)的3種陣列表示，并且有時第四通道也用于表示透明區域(alpha通道)。本發明僅集中研究亮度數據(不是顏色或透明度)，被稱為表示亮度的1個通道(例如YUV格式的Y通道)。在數字圖像中最常用的整數格式(比特深度)是無符號的8位/像素(值從0到255)。

在顯示面板中，在伽瑪校正之后，將亮度值轉換成(cd/m2)，范圍從Y＝0的最低(最暗)級別到Y＝2^比特深度-1的最高(最亮)級別。由顯示面板覆蓋的亮度的范圍被稱為顯示面板的動態范圍。

數字圖像可能不使用所有可用的亮度級別。例如，8比特/像素圖像可能僅使用從64到191的Y值，其僅覆蓋從0到255的完整范圍的50％。具有低(大)亮度值覆蓋的圖像被稱為低(高)動態范圍圖像(分別為LDR或HDR圖像)。

本發明引入了一種擴大(或擴展)輸入數字圖像的動態范圍的系統和方法。增強幫助展現圖像中的看不見的細節，同時防止圖像中的現有噪聲或偽像變得可見。

發明內容

本發明的另外方面和優點部分將在后面的描述中闡述，還有部分可從描述中明顯地看出，或者可以在本發明的實踐中得到。

公開了一種擴展數字圖像或視頻信號的動態范圍的系統和方法。與現有技術相比，本發明不但可處理超高清圖像，而且對硬件系統要求很低。因此，本發明實現了以很低的硬件要求去處理超高清圖像。本發明解決了提高增強效果的更復雜的問題。

本發明提供了一種用于數字圖像的動態范圍擴展的系統，包括：配置裝置，被配置以產生第一參數和第二參數，并根據所述第一參數和所述第二參數得到塊三對角矩陣的值；分析裝置，被配置以計算輸入的前一幀圖像數據的直方圖和輸入的前一幀圖像數據的直方圖均衡，并存儲所述前一幀圖像數據的直方圖和所述前一幀圖像數據的直方圖均衡；優化裝置，被配置以根據來自配置裝置的所述第一參數和所述第二參數、所述塊三對角矩陣以及來自分析裝置的所述前一幀圖像數據的直方圖和所述前一幀圖像數據的直方圖均衡，利用所述塊三對角矩陣方程，計算并存儲前一幀圖像數據的輸出直方圖，根據所述前一幀圖像數據的輸出直方圖，計算并得出映射函數，根據所述映射函數得出前一幀圖像數據的映射表并保存所述映射表；映射裝置，被配置接收后一幀圖像數據，利用所述前一幀圖像數據的映射表處理后一幀圖像數據以產生增強的圖像數據。

本發明還提供了一種用于數字圖像的動態范圍擴展的方法，包括：產生第一參數和第二參數，并根據所述第一參數和所述第二參數得到塊三對角矩陣的值；計算輸入的前一幀圖像數據的直方圖和輸入的前一幀圖像數據的直方圖均衡，并存儲所述前一幀圖像數據的直方圖和所述前一幀圖像數據的直方圖均衡；根據所述第一參數和所述第二參數、所述塊三對角矩陣以及所述前一幀圖像數據的直方圖和所述前一幀圖像數據的直方圖均衡，利用所述塊三對角矩陣方程，計算并存儲所述前一幀圖像數據的輸出直方圖，根據所述前一幀圖像數據的輸出直方圖，計算并得出映射函數，根據所述映射函數得出前一幀圖像數據的映射表并保存所述映射表；接收后一幀圖像數據，利用所述前一幀圖像數據的映射表處理所述后一幀圖像數據以產生增強的圖像數據。