[發明專利]一種HDR視頻預處理方法

有效

• 申請號: 201710497030.1
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107197235B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 廖義;黃進;王建偉
• 申請（專利權）人: 杭州當虹科技股份有限公司
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;H04N19/154;H04N19/186
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種HDR視頻預處理方法。它包括如下步驟：(1)在YUV域，針對HDR的寬亮度和廣色域的視頻特性進行快速的顯著性檢測，使高亮的區域和顏色明顯的區域得到進一步區分；(2)構建顯著性?感知量化函數，將顯著性特征與現有的感知量化模型進行融合，使視頻中較為顯著的區域在量化時的量化步長越小，圖像細節保留的更加豐富。本發明的有益效果是：使得HDR視頻中亮度和顏色較為顯著的區域在量化時使用的量化步長更小，失真較小，主觀質量更好，圖像細節保留的更加完整，從而使整體的視頻質量更加符合人眼感知特性。

技術領域

本發明涉及視頻編碼相關技術領域，尤其是指一種HDR視頻預處理方法。

背景技術

隨著視頻圖像技術的快速發展，人們對視頻觀看體驗的要求也越來越高。3D、4K、廣視角和HDR(High Dynamic Range，高動態范圍)等關鍵詞已經成為電視機市場的熱點。相比于傳統SDR(Standard Dynamic Range，標準動態范圍)電視機，HDR電視機能夠呈現出更廣的亮度和更多的顏色，更豐富地展現出視頻的真實內容，對人眼極具震撼效果。

傳統的SDR視頻采用的色域標準是BT.709，該標準會出現高光溢出(高光部分細節丟失，以保證暗部曝光正常))或暗部裁切(暗部細節丟失，以保證高亮度場景曝光正常)，而HDR中的色域標準ST.2084則可以避免這一問題，它能夠表示更高的亮度動態范圍，高光的時候不會過曝，暗調的時候不會欠曝，讓亮處的效果更清晰，暗處依然能分辨物體的輪廓和深度。

HDR視頻從拍攝到呈現給觀眾主要經過以下四個步驟：

(1)拍攝采集：用HDR攝像機拍攝采集成具有若干幀圖像的HDR視頻，這個步驟的有一個重要環節便是利用OETF(Optical-Electrical Transfer Function光信號轉電信號曲線)進行光電轉換，獲取視頻數據；

(2)預處理：該階段可以對視頻數據進行去噪、調整尺寸等，而對HDR視頻則有一個重要的步驟，便是Tone Mapping(色度映射)，利用EOTF(Electrical-Optical TransferFunction電信號轉光信號曲線)對視頻數據進行電光轉換，使輸出的信號能夠適配人眼的感知；

(3)編碼壓縮：對視頻數據進行編碼壓縮，生成壓縮視頻流，以節省數據帶寬；

(4)解碼觀看：用戶利用HDR顯示設備的解碼芯片將視頻流解碼成若干幀圖像，進行觀看。

在眾多EOTF方案中，Dolby Vision提出的感知量化(Perceptual Quantizer，PQ)模型已經成為SMPTE ST2084標準，其理論依據是人類視覺系統存在掩蔽效應，當某一個信號的失真不超過某一閾值時，不會被人眼所察覺，該閾值稱之為恰可察覺失真(JustNoticeable Distortion，JND)閾值。感知量化模型認為JND閾值隨著亮度的變化呈一定的關系，低亮度區域該閾值較大，高亮度區域該閾值則較小。利用人眼視覺的這一特性，感知量化模型描述了輸入電信號和輸出光信號的關系曲線，該曲線是一個單調遞減且斜率減小的Log曲線，隨著編碼亮度值(電信號)增大時，量化為顯示亮度值(光信號)的量化步長便越小，該曲線能夠使輸出最大顯示亮度達到10000尼特，而SDR可實現的最大亮度僅僅為100尼特，這樣，PQ曲線能夠大大提升HDR的顯示亮度范圍，但是PQ曲線只考慮了絕對亮度對感知冗余的影響，不考慮人眼視覺注意的區域，如果人眼視覺注意的區域一旦出現絕對亮度很小時，使用的量化步長也很大，使細節丟失較為嚴重。