[發明專利]用于對高動態范圍圖像進行處理的方法和裝置

有效

• 申請號: 201680008856.0
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN107209929B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 塞巴斯蒂安·拉塞爾;法布里斯·勒林內克;菲利普·博爾德斯
• 申請（專利權）人: 交互數字麥迪遜專利控股公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 楊姍

可以使用SDR圖像和調制值來表示輸入HDR圖像。為了使SDR圖像能夠被查看并且代表HDR圖像，提出了一種用來計算調制值的中間色調優化技術。具體地，在導出調制值時使用兩個條件：(1)黑色并不過于激進地向下截斷至零；以及(2)將用來表示HDR圖像的中間色調范圍的SDR圖像中的碼字數量最大化。可以進一步對調制值進行截斷，以避免非常暗的圖像和非常亮的圖像超出范圍。時間穩定化也可用來對SDR視頻中的發光度的時間變化進行平滑。在確定了調制值之后，可以基于HDR圖像和調制值獲得SDR圖像。

技術領域

本發明涉及用于對高動態范圍圖像進行處理的方法和裝置，更具體地，涉及用于將圖像從一個動態范圍轉換到另一個動態范圍的方法和裝置。

背景技術

本部分旨在向讀者介紹本領域中可能與以下描述和/或要求保護的本發明的各方面相關的各種方案。相信本討論有助于向讀者提供背景信息，以便于更好地理解本發明的各個方面。因此，應當理解：這些陳述應按這種方式解讀，而不是作為對現有技術的承認。

畫面中光亮度的動態范圍可被定義為圖像的最高光亮度值與圖像的最低光亮度值之間的比率：

r＝亮/暗，

其中，“亮”標示圖像的最高光亮度值，“暗”標示圖像的最低光亮度值。動態范圍“r”一般地表示為等于2的冪的數，稱為f-制光圈(f-stop)或等同的光圈。例如，比率1000大約是10倍f-制光圈，其是標準非HDR視頻(也稱為SDR(標準動態范圍)視頻或等同地稱為LDR(低動態范圍)視頻的典型動態范圍。

圖像的動態范圍可以非常大，并且可遠在能夠由標準圖像格式(比如廣播或PC成像中使用的8-10比特伽馬化格式)表示的范圍之外。本文中，術語“伽馬化格式”指的是非線性域中表示的圖像格式。例如，通過使用非線性函數(其可以是冪函數、對數或OETF(光電子傳遞函數)，比如ITU-R推薦BT.709/BT.2020中所定義的)將線性分量(比如但不限于RGB和Y)變換到伽馬化的域中。

不同的圖像可通過不同的格式表示，并具有不同的動態范圍。例如，我們考慮圖像I，其光亮度由元素Y以尼特為單位線性表示。Y的值可以對應于所捕獲的場景在所謂的“場景參考”格式中的真實發光度(即在文檔格式中，Y＝1對應于所捕獲的場景中的1尼特的光亮度，Y＝x對應于x尼特)。Y的范圍可以覆蓋例如由相機捕獲的圖像場景的所有可能光亮度范圍。通過改變相機的光學器件(濾光器、光圈)和/或傳感器(曝光時間、ISO)，場景的范圍可以非常大。非常暗的場景(比如，望遠鏡觀測)(例如使用長曝光時間)或非常亮的場景(比如，日落)(例如，使用非常小的光圈和強濾光器)都是可能的，這導致非常暗和非常亮的畫面。從而，動態范圍可能大大超過15倍f制光圈。

元素Y的值還可用來表示由其上的圖像已經以所謂的“場景參考”格式進行了后期制作的顯示器提供的發光度(即在文檔格式中，Y＝1對應于由用于分級的顯示器渲染的1尼特的光亮度，Y＝x對應于x尼特)。通過“顯示器參考”格式提供的動態范圍通常比“場景參考”格式的動態范圍要小得多。這導致相關畫面具有更為有限的動態范圍和峰值光亮度。例如，如在某個面向受限廣播的規范中所規定的，這些圖像的動態范圍可以是15倍f-制光圈并且這些圖像的峰值光亮度可以是1000尼特。