改进不同显示能力之间基于感知照度非线性的图像数据交换的装置和方法制造方法及图纸

本公开涉及改进不同显示能力之间基于感知照度非线性的图像数据交换的装置和方法。一种手持成像装置具有数据接收器，其被配置为接收参考编码图像数据。所述数据包括被外部译码系统编码的参考代码值。所述参考代码值表示参考灰度级，这些参考灰度级通过使用基于适于不同光水平的人类视觉对于空间频率的感知非线性的参考灰阶显示函数而被选择。所述成像装置还具有数据转换器，其被配置为访问参考代码值与该成像装置的装置特定代码值之间的代码映射。装置特定代码值被配置为生成特定于成像装置的灰度级。基于代码映射，数据转换器被配置为将参考编码图像数据转码为用装置特定代码值编码的装置特定图像数据。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201280060408.7、申请日为2012年12月6日、专利技术名称为“改进不同显示能力之间基于感知照度非线性的图像数据交换的装置和方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2011年12月6日提交的美国临时专利申请No.61/567,579；于2012年7月23日提交的美国临时专利申请No.61/674,503；以及于2012年9月20日提交的美国临时专利申请No.61/703,449的优先权，这些申请的全部内容都出于所有目的通过引用并入此。
本专利技术总地涉及图像数据。更特别地，本专利技术的实施例涉及不同显示能力之间基于感知非线性的图像数据交换。
技术介绍
技术的发展使得现代显示器设计可以呈现图像和视频内容，与相同内容呈现在落后的显示器上相比，各种质量特性得到显著改进。例如，一些更现代的显示器能够以比常规或标准显示器的标准动态范围(SDR)高的动态范围(DR)呈现内容。例如，一些现代的液晶显示器(LCD)具有光单元(背光单元、侧光单元等)，该光单元提供光场，在该光场中可以与有源LCD元件的液晶取向状态的调制分开地对各个部分进行调制。该双调制方法是可扩展的(例如，可扩展到N个调制层，其中，N包括大于2的整 数)，诸如可以通过显示器的电光学构造中的可控中间层(例如，可分别控制的LCD层的多个层)进行扩展。相比之下，一些现有的显示器具有比高动态范围(HDR)明显窄的动态范围(DR)。使用典型的阴极射线管(CRT)、具有恒定荧光白色背光照明或等离子体屏幕技术的液晶显示器(LCD)的移动装置、计算机平板、游戏装置、电视(TV)和计算机监视器设备的DR呈现能力可能限于大约三个数量级。这样的现有显示器因此代表标准动态范围(SDR)，相对于HDR，有时也被称为“‘低’动态范围”或“LDR”。HDR照相机所捕捉的图像可具有远大于大多数(如果不是所有)显示装置的动态范围的场景相关(scene-referred)HDR。场景相关HDR图像可以包括大量数据，并且可以被转换为便利于传输和存储的后期制作格式(例如，具有8位RGB、YCbCr或深色选项的HDMI视频信号；具有10位4:2:2采样率的1.5Gbps SDI视频信号；具有12位4:4:4或10位4:2:2采样率的3Gbps SDI；以及其他视频或图像格式)。后期制作图像可以包括比场景相关HDR图像的动态范围小得多的动态范围。此外，当图像被递送到终端用户的显示装置进行呈现时，沿途发生装置特定和/或制造商特定的图像变换，使得与原始的场景相关HDR图像相比，在呈现图像中引起大量视觉上明显的错误。在本部分中描述的方法是可从事的方法，但未必是以前已经构想或从事的方法。因此，除非另外指出，否则，不应仅凭借包含于本部分中而认为在本部分中描述的方法中的任一种为现有技术。类似地，除非另外指出，否则，关于一种或更多种方法识别的问题不应基于本部分而认为在任何现有技术中已被识别。GB2311432A公开了用于将图像数据的输入帧转换成具有不同空间频率谱的多个输出帧的方法。在根据人类视觉系统的模型向每个输出帧引用单独的增益之后，输出帧被组合，由此锐化或软化输入图像。US2003/0174284A1公开了表现为使用随机交错空间频率的光栅刺激的两个交替强制选择检查的对比敏感度测试。WO2007/014681A公开了调节显示系统以使得显示系统符合针对 所选择的参数范围的强制标准的方法。根据标准化的灰阶标准显示函数编码的图像被转换成显示器特定数字驱动水平。数字驱动水平被基于人类对比敏感度根据显示系统的本征传递函数曲线转换成照度输出。附图说明在附图中以举例的方式、而非限制的方式例示本专利技术，在附图中，相似的标号表示类似的元件，其中：图1例示根据本专利技术的示例实施例的跨越多个光适应水平的对比敏感度函数曲线的示例族群；图2例示根据本专利技术的示例实施例的示例积分路径；图3例示根据本专利技术的示例实施例的示例灰阶(grayscale)显示函数；图4例示根据本专利技术的示例实施例的描绘Weber分数的曲线；图5例示根据本专利技术的示例实施例的与不同GSDF的装置交换图像数据的示例框架；图6例示根据本专利技术的示例实施例的示例转换单元；图7例示根据本专利技术的示例实施例的示例SDR显示器；图8A和图8B例示根据本专利技术的示例实施例的示例处理流程；图9例示根据本专利技术的示例实施例的在其上可以实现如本文中所描述的计算机或计算装置的示例硬件平台；图10A例示根据一些示例实施例的多个代码空间中的以JND为单位的代码错误的最大量，所述多个代码空间中的每个代码空间具有一个或多个不同位深中的不同的一个位深；图10B至图10E例示根据一些示例实施例的代码错误的分布；以及图11例示根据示例实施例的函数模型中的参数的值。具体实施方式本文中描述与不同能力的显示器之间基于感知照度非线性的图像 数据交换相关的示例实施例。在以下的描述中，出于解释的目的，为了使得能够彻底理解本专利技术，阐述了大量的特定细节。但应理解，可以在没有这些特定细节的情况下实施本专利技术。在其它情况下，为了避免不必要地遮蔽、掩盖或混淆本专利技术，不以详尽的细节描述公知的结构和装置。本文中根据下面的大纲来描述示例实施例：1.总体概述2.对比敏感度函数(CSF)模型3.感知非线性4.数字代码值和灰度级(gray level)5.模型参数6.可变空间频率7.函数模型8.基于参考GSDF交换图像数据9.转换参考编码图像数据10.示例处理流程11.实现机构——硬件概述12.枚举示例实施例、等同、扩展、替代和其它1.总体概述本概述给出本专利技术的示例实施例的一些方面的基本描述。应当注意，本概述不是示例性实施例的各方面的详尽或全面的概括。并且，应当注意，本概述不应被理解为标识示例性实施例的任何特别重要的方面或要素，也不应被理解为特别地将示例性实施例的任何范围划界，也不总体上将本专利技术划界。本概述仅以简要和简化的格式给出与示例性实施例有关的一些概念，并且应被理解为仅是以下给出的示例性实施例的更详细的描述的概念性序言。如果两个照度值彼此相差不大，则人类视觉可能感知不到这两个照度值之间的差异。相反，如果照度值相差不小于最小可觉差(JND)， 则人类视觉仅感知到差异。由于人类视觉的感知非线性，各个JND的数量在光水平(light level)范围上为不均匀的大小或比例，而是随着不同的各个光水平而变化。另外，由于感知非线性，各个JND的数量在特定光水平处的空间频率范围上为不均匀的大小或比例，而是随着低于截止空间频率的不同空间频率而变化。通过用相等大小或线性缩放大小的照度量化步长被编码的图像数据与人类视觉的感知非线性不匹配。用通过在一个固定空间频率上的照度量化步长被进行编码的图像数据与人类视觉的感知非线性也不匹配。根据这些技术，当分配码字来表示量化照度值时，太多的码字可能分布在光水平范围的特定区域(例如，明亮区域)中，而太少的码字则可能分布在光水平范围的不同区域(例如，黑暗区域)中。在过于密集的区域中，大量码字可能不能生成感知差异，并且因此实际上被浪费。在稀疏的区域中，两个相邻码字可以生成比JND大得多的感知差异，并且可能生成轮廓畸变(也称为条带状)视觉伪像。根据如本文中所描述的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：通过数据编码器接收要被编码的图像数据；经由数据编码器访问参考数据转换函数，所述参考数据转换函数基于人类视觉的对比灵敏度确定参考数字代码值的集合与参考水平的集合之间的映射；基于所述接收和所述访问，经由所述数据编码器将所接收的图像数据编码为参考编码图像数据；以及经由所述数据编码器输出所述参考编码图像数据，其中，所接收的图像数据中的颜色分量值由所述参考数字代码值的集合表示，所述参考数字代码值的位深为10或12位，从所述映射中至少排除最低的三个参考数字代码值和最高的三个参考数字代码值，所述映射至少部分地基于如下的函数模型：(c1+c2Yn1+c3Yn)m,]]>其中，n、m、c1、c2和c3是预定值。

【技术特征摘要】
2011.12.06 US 61/567,579;2012.07.23 US 61/674,503;1.一种方法，包括：通过数据编码器接收要被编码的图像数据；经由数据编码器访问参考数据转换函数，所述参考数据转换函数基于人类视觉的对比灵敏度确定参考数字代码值的集合与参考水平的集合之间的映射；基于所述接收和所述访问，经由所述数据编码器将所接收的图像数据编码为参考编码图像数据；以及经由所述数据编码器输出所述参考编码图像数据，其中，所接收的图像数据中的颜色分量值由所述参考数字代码值的集合表示，所述参考数字代码值的位深为10或12位，从所述映射中至少排除最低的三个参考数字代码值和最高的三个参考数字代码值，所述映射至少部分地基于如下的函数模型： ( c 1 + c 2 Y n 1 + c 3 Y n ) m ,...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·米勒，S·戴勒，M·尼扎玛巴迪，R·阿特肯斯，
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