用于高动态范围图像的图像处理方法、装置及存储介质制造方法及图纸

公开了用于高动态范围图像的图像处理。描述了图像编码。使HDR输入图像中的对数亮度直方图化以产生色调映射，随其一起计算对数整体色调映射亮度图像。对对数整体色调映射亮度图像进行降尺度。对数亮度和对数整体色调映射亮度图像产生对数比值图像。对对数比值图像进行多尺度分辨率滤波产生对数多尺度比值图像。对数多尺度比值图像和对数亮度产生第二对数色调映射图像，第二对数色调映射图像被规范化以基于降尺度的对数整体色调映射亮度图像和规范化的图像输出色调映射图像。HDR输入图像和输出色调映射图像产生被量化的第二比值图像。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201380003328.2，申请日为2013年7月31日，题为“用于高动态范围图像的图像处理”的中国专利技术专利申请的分案申请。本专利文档的公开内容的一部分包含受版权保护的资料。版权所有人不反对任何人如该专利文档或专利公开内容在专利商标局专利文件或记录中所登载的那样对它进行传真复制，但是保留所有其他版权权利。相关申请的交叉引用本申请要求2012年8月8日提交的美国临时专利申请No.61/681061的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。
本专利技术总体上涉及图像处理。更特别地，本专利技术的实施例涉及用于具有高动态范围(HDR)的图像的图像处理。
技术介绍
一些当代的或老式的数字图像遵循24位格式。这些图像包括存储关于图像中的每个像素的颜色和明亮度信息(诸如亮度和色度数据)两者的多达24位。这样的格式保留足够的图像信息以使得图像可以被老式电子显示器绘制或再现，因此被认为是输出参考标准。老式显示器通常具有三个数量级的动态范围(DR)。然而，因为正常人类视觉可以区分高达1:10000或更高的对比率，所以可以感知到具有明显更高的动态范围的图像。现代电子显示技术的发展使得可以以明显超过老式显示器的DR的更高的动态范围绘制和再现图像。高动态范围(HDR)图像比遵循输出参考标准的图像格式更忠实地表示真实世界场景。因此，HDR图像可以被认为是参考的场景。在HDR图像和能够呈现它们的显示器的背景下，DR更加有限的老式或其他图像和显示器在本文中可以被称为低动态范围(LDR)图像/显示器。本章节中所描述的方法是可以寻求的方法，但是不必是以前设想过或寻求过的方法。因此，除非另有指示，否则不应仅由于本章节中所描述的任一方法包括在本章节中就假定该方法有资格作为现有技术。类似地，不应基于本章节就假定在任何现有技术中已经认识到了针对一种或多种方法识别的问题，除非另有指示。附图说明在附图中以举例的方式、而非限制的方式例示了本专利技术，在附图中，相似的标号指的是类似的元件，其中：图1A描绘根据本专利技术一实施例的示例性局部多尺度(multiscale)色调映射系统；图1B描绘根据本专利技术一实施例的示例性图像编码处理；图2描绘根据本专利技术一实施例的示例性局部多尺度图像处理方法；图3A和图3B分别描绘根据本专利技术一实施例的示例性HCTN块和相应的多尺度滤波；图4A、图4B和图4C分别描绘根据本专利技术一实施例的示例性多尺度滤波器块和相应的示例性多尺度滤波实现和示例性处理；图5描绘根据本专利技术一实施例的示例性比值图像处理器；图6A和图6B描绘根据本专利技术一实施例的用于HDR图像的示例性编码处理数据流；图7描绘根据本专利技术一实施例的用于显示HDR图像的融合-合并曝光处理；以及图8A和图8B描绘根据本专利技术一实施例的支持广色域和多个颜色空间的示例性JPEG-HDR编码和解码处理。具体实施方式本文中对涉及HDR图像的图像处理的示例性实施例进行了描述。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了许多特定细节，以便提供本专利技术的透彻理解。然而将显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实施本专利技术。在其他情况下，没有详尽地描述公知的结构和装置，以便避免不必要地掩蔽、模糊、或混淆本专利技术的一方面。概述—HDR图像该概述呈现了本专利技术的示例性实施例的一些方面的基本描述。应注意，该概述不是可能的实施例的各方面的广泛的或详尽的总结。而且应注意，该概述并非意图被理解为识别可能的实施例的任何特别重要的方面或元素，也非意图被理解为具体地记述可能的实施例的任何范围，也非意图被理解为概括地记述本专利技术的任何范围。该概述仅以简洁的、简化的格式呈现与可能的示例性实施例相关的一些构思，并且应被理解为仅仅是以下接着的对示例性实施例的更详细描述的概念性序言。本专利技术的示例性实施例涉及对HDR图像进行编码。使HDR输入图像中的对数(log)亮度直方图化以产生色调映射，以及计算对数整体色调映射亮度图像。对数整体色调映射亮度图像被降尺度。对数亮度和对数整体色调映射亮度图像产生对数比值图像。对数比值图像受到多尺度分辨率滤波，产生对数多尺度比值图像。对数多尺度比值图像和对数亮度产生第二对数色调映射图像，其被规范化以基于降尺度的对数整体色调映射亮度图像和规范化的图像输出色调映射图像。HDR输入图像和输出色调映射图像产生被量化的第二比值图像。有源器件(例如，晶体管)的阵列设置在半导体管芯中。有源器件被构造为用作图像编码器，或者操作地互连以用作图像编码器。该编码器具有第一色调映射器，其用于使从高动态范围(HDR)输入图像的每个像素导出的多个对数亮度值直方图化。第一色调映射器用直方图化的值绘制第一比值图像。多尺度滤波器-抽取器(decimator)递归地对第一比值图像进行降尺度并且在水平方向和垂直方向上对其每个像素进行低通滤波。根据第一比值图像的大小，在一个、两个或三个层次上对第一比值图像进行抽取和滤波。如此在这些层次中的每个层次上绘制相应的比值图像。相应的比值图像中的每个均被写入到独立于IC器件(即，在IC器件外部)的储存器(例如，存储器)。这些层次中的每个层次上的放大器用与抽取器所作用的每个层次相应的缩放因子对相应比值图像中的每个比值图像的每个滤波后的像素进行加权。双线性插值器将加权的比值图像中的每个升尺度到前面的层次中的每个之后的下一个层次。这些层次中的每个层次处的加法器对加权的比值图像中的每个与来自前一层次的加权比值图像进行求和。第二色调映射器色调映射基础图像及其色调映射的比值图像，这些图像均对应于输入HDR图像，但是动态范围更低。对基础图像及其基础比值图像进行量化。可以将量化的基础图像和基础比值图像输出到例如JPEG编码器以用于按JPEG格式进行压缩。一些现代电子显示器本质上绘制参考场景的HDR图像，这些HDR图像超过老式显示器的DR能力。在显示器DR能力的背景下，术语“绘制”、“再现”、“恢复”、“呈现”、“生成”、“复原”和“产生”在本文中可以同义地和/或可互换地使用。本专利技术的实施例有效地与现代显示器以及老式显示器一起运行。实施例使得有能力的现代显示器可以基本上以它们的全对比率绘制HDR图像，并且向后兼容性使得老式显示装置和LDR显示装置可以在它们自己的更有限的DR再现能力内绘制图像。实施例支持对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用处理器对高动态范围HDR图像进行编码的方法，该方法包括：接收具有第一动态范围的输入图像；基于输入图像生成色调映射图像，其中色调映射图像具有比第一动态范围低的动态范围；生成比值图像(YR)，该比值图像包括输入图像的如下亮度像素值，所述亮度像素值被逐个像素地除以色调映射图像中的对应亮度像素值；向比值图像应用可逆函数(F)以生成修改后的比值图像(F(YR))；生成表示可逆函数的逆函数(F‑1)的查找表，其中向修改后的比值图像应用查找表(F‑1)生成比值图像的近似图像；以及基于色调映射图像和修改后的比值图像生成编码HDR图像。

【技术特征摘要】
2012.08.08 US 61/681,0611.一种用处理器对高动态范围HDR图像进行编码的方法，该方
法包括：
接收具有第一动态范围的输入图像；
基于输入图像生成色调映射图像，其中色调映射图像具有比第一
动态范围低的动态范围；
生成比值图像(YR)，该比值图像包括输入图像的如下亮度像素
值，所述亮度像素值被逐个像素地除以色调映射图像中的对应亮度像
素值；
向比值图像应用可逆函数(F)以生成修改后的比值图像(F(YR))；
生成表示可逆函数的逆函数(F-1)的查找表，其中向修改后的比
值图像应用查找表(F-1)生成比值图像的近似图像；以及
基于色调映射图像和修改后的比值图像生成编码HDR图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中可逆函数被选择为使得当向
修改后的比值图像应用可逆函数的逆函数时，在比值图像和比值图像
的近似图像之间的距离根据预定度量被最小化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在比值图像和比值图像的近
似图像之间的距离根据均方根误差准则被最小化。
4.根据权利要求2所述的方法，其中预定度量包括在比值图像和
比值图像的近似图像之间的信噪比。
5.根据权利要求2所述的方法，其中预定度量包括比值图像的近
似图像的峰值信噪比。
6.根据权利要求1所述的方法，其中编码HDR图像的文件格式

\t包括编码色调映射图像、修改后的比值图像的编码版本以及表示可逆
函数的逆函数的查找表。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在解码器中对编码HDR
图像进行解码包括：
接收编码HDR图像；
从编码HDR图像提取色调映射图像、修改后的比值图像以及查
找表；
向修改后的比值图像应用查找表以生成比值图像的近似图像；以
及
基于色调映射图像和比值图像的近似图像生成输出HDR图像。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括对修改后的比值图像进行
量化以生成量化后的比值图像。
9.根据权利要求8所述的方法，其中对修改后的比值图像进行量
化包括计算
Y Q = r o u n d ( s c a l e * F ( Y R ) - m i ...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·莎，A·尼南，贾文辉，童慧明，杨巧丽，A·顿，G·王，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US