[發(fā)明專利]一種高動態(tài)范圍圖像處理方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680082297.8
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN108702514A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 李蒙;陳海
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04N19/30
• 分類號: H04N19/30;G09G3/34
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權代理有限公司 11291
• 代理人: 馮艷蓮

一種高動態(tài)范圍圖像處理方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術存在的顯示圖像失真的問題。該方法包括：獲取高動態(tài)范圍圖像；將所述高動態(tài)范圍圖像分離為第一液晶圖像和第一背光圖像；通過減少用于表示所述第一液晶圖像的單個像素的比特的數(shù)量對所述第一液晶圖像進行壓縮處理，從而得到用于被顯示器的液晶層顯示的壓縮后的第一液晶圖像，所述顯示器用于顯示所述高動態(tài)范圍圖像；通過減少用于表示所述第一背光圖像的單個像素的比特的數(shù)量對所述第一背光圖像進行壓縮處理，從而得到用于被所述顯示器的背光層顯示壓縮后的第一背光圖像。

技術領域

本發(fā)明實施例涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種高動態(tài)范圍圖像處理方法及裝置。

背景技術

動態(tài)范圍(Dynamic Range)表示了在圖像可顯示的范圍內(nèi)最大灰度值和最小灰度值之間的比率。目前大部分的彩色數(shù)字圖像中，R、G、B各通道分別使用一個字節(jié)8位來存儲，也就是說，各通道的表示范圍是0～255灰度級，這里的0～255就是圖像的動態(tài)范圍。但是真實世界中同一場景中動態(tài)范圍在10-3到106范圍內(nèi)，我們稱之為高動態(tài)范圍(英文：highdynamic range，簡稱：HDR)。高動態(tài)范圍圖像(HDRI)是一種可以表示實際場景中光亮度范圍變化的圖像類型。因此，可以更好地表示場景中亮區(qū)和暗區(qū)的光學特性。高動態(tài)范圍圖像所要表示的像素值范圍通常很大，有時候需要達到數(shù)十萬，甚至數(shù)百萬。高動態(tài)范圍圖像每個顏色通道需要比傳統(tǒng)圖像更多的數(shù)據(jù)位，這是因為它的線性編碼以及需要表示人眼可見亮度范圍甚至是更大范圍的數(shù)值。經(jīng)常使用16位半浮點(half precision)或者32位浮點數(shù)表示高動態(tài)范圍像素。

圖像在顯示器上的成像過程實際上就是真實世界的高動態(tài)范圍光信息到顯示器的顯示圖片低動態(tài)范圍的光信息的映射，是一個非線性的過程，如圖1所示。色調(diào)映射是目前普遍采用的一種將高動態(tài)范圍圖像轉換為低動態(tài)范圍圖像的方法，它提供了一種將現(xiàn)實場景中的亮度值映射到顯示器能夠顯示的范圍的方法。

高動態(tài)范圍顯示器通俗的解釋就是具有更高的峰值像素值，更低的黑點(最小像素值)和更大的對比度的顯示器。顯示器根據(jù)背光的不同可以分為發(fā)光二極管(英文：LightEmitting Diode，簡稱：LED)背光顯示器、等離子顯示器、激光顯示器的等等。其中LED背光顯示器是現(xiàn)階段應用最廣的顯示器。傳統(tǒng)的LED背光設備的動態(tài)范圍只有10-1到103nits，這個較小的動態(tài)范圍嚴重的影響了顯示圖像的質(zhì)量，通過增加背光強度的方式可以使顯示器的動態(tài)范圍增加，但由于LCD存在較為嚴重的漏光現(xiàn)象，單純的增加背光最大亮度值不能得到令人滿意的結果，例如，如果最大背光亮度增加到1000nits，最小黑點的亮度也會相應增加，比如為0.5nits，這樣動態(tài)范圍為1000:0.5＝2000。背光強度增大了10倍，而動態(tài)范圍只增加了兩倍。因此人們需要新的解決方案，局部背光調(diào)節(jié)(local dimming)是一個較為常見的方法。這種類型的顯示器可以通過使用非均勻背光來顯示HDR圖像。具體地說，可以基于輸入圖像來調(diào)整屏幕的不同區(qū)域上的背光強度。能夠實現(xiàn)Local dimming的顯示器一般為雙層結構，包括背光(英文：Backlight，簡稱BL)層和液晶(英文：Liquid Crystal，簡稱：LC)層，如圖2所示。背光層能夠根據(jù)不同分區(qū)進行不同的背光調(diào)節(jié)，背光層可以相當于一個低分辨率圖像，液晶層相當于一個高分辨率圖像。背光層和液晶層的結合得到一個包含完整信息的圖像。

高動態(tài)范圍圖像在顯示器顯示之前，需要對圖像進行處理。目前采用處理一般為先采用色調(diào)映射方法對HDR圖像(例如16bit)進行壓縮，壓縮到現(xiàn)有顯示器能夠顯示的動態(tài)范圍(8/10bit)，然后將8/10bit的圖像進行分層處理得到背光層圖像和液晶層圖像，然后用背光層圖像進行背光調(diào)節(jié)并對液晶層圖像進行補償，融合兩層圖像得到顯示器能夠顯示的最終圖像。但是目前采用的處理方案首先需要采用色調(diào)映射算法對圖像進行壓縮，將16比特HDR圖像源壓縮成8/10比特的圖像，因此得到的用于local dimming模塊處理的圖像為壓縮后的低比特圖像，最終顯示的圖像效果用于模擬這個低比特圖像，而并不是最初的HDR圖像源，這就造成顯示的圖像和HDR源圖像未必一致，產(chǎn)生了圖像失真。