高比特深度视频到低比特深度显示器的高效色调映射制造技术

本发明专利技术公开了高比特深度视频到低比特深度显示器的高效色调映射。公开了高比特深度视频到低比特深度显示器的高效色调映射的若干实施例。在一种实施例中，系统将高动态范围(HDR)的输入图像数据映射到低动态范围(LDR)的输出图像数据，并且其中该映射并不会将输入图像数据从一个色彩空间变换到另一个色彩空间。一种实施例包括色调映射模块，其输出用于输出图像数据的经色调映射的亮度信号，以及色彩映射模块，其输出用于输出图像数据的色度信号。可以避免中间图像处理步骤，并因此提高映射效率。

【技术实现步骤摘要】
高比特深度视频到低比特深度显示器的高效色调映射
本专利技术涉及一种显示系统，并且更特别地涉及一种用于将高动态范围(HDR，highdynamicrange)图像色调映射到低动态范围(LDR，lowerdynamicrange)显示器上的新颖的系统和方法。
技术介绍
提供HDR图像到LDR显示器上的色调映射是已知的。例如，下文所述的共有专利申请描述了该主题：(1)Banterle等的、2010年8月19日公布的并且专利技术名称为“APPARATUSANDMETHODSFORBOOSTINGDYNAMICRANGEINDIGITALIMAGES(用于提高数字图像中的动态范围的装置和方法)”的美国专利申请第20100208143号；(2)Gish等的、2011年8月11日公布的并且专利技术名称为“COMPATIBLECOMPRESSIONOFHIGHDYNAMICRANGE，VISUALDYNAMICRANGE，ANDWIDECOLORGAMUTVIDEO(高动态范围、视觉动态范围、和宽色域视频的兼容压缩)”的美国专利申请第20110194618号；(3)Ward的、2011年8月11日公布的、并且专利技术名称为“REPRESENTINGANDRECONSTRUCTINGHIGHDYNAMICRANGEIMAGES(呈现和重建高动态范围图像)”的美国专利申请第20110194758号，；(4)Atkins等的、2012年2月2日公布的并且专利技术名称为“SYSTEMANDMETHODOFCREATINGORAPPROVINGMULTIPLEVIDEOSTREAMS(创建或者认可多个视频流的系统和方法)”的美国专利申请第20120026405号；(5)Efremov等的、2010年7月8日公布的并且专利技术名称为“HIGHDYNAMICRANGECODECS(高动态范围编解码器)”的美国专利申请第20100172411号，以上所有专利申请的全部内容都是通过引用被并入此。
技术实现思路
在此公开了显示系统和方法的制造和使用的若干实施例。公开了高比特深度视频到低比特深度显示器的高效色调映射的几种实施例。在一个实施例中，系统将高动态范围(HDR)的输入图像数据映射到较低动态范围(LDR)的输出图像数据上，并且该映射没有把输入图像数据从一个色彩空间变换到另一个色彩空间。一个实施例包括色调映射模块，其输出输出图像数据的经色调映射的亮度信号，以及色彩映射模块，其输出用于输出图像数据的色度信号。可以避免中间图像处理步骤，因此可以提高映射的效率。在一个实施例中，提出了一种用于将第一图像数据格式的输入图像数据映射到第二图像数据格式的输出图像数据的系统，所述第一图像数据格式包括第一动态范围，所述第二图像数据格式包括第二动态范围，所述第二动态范围包括比所述第一动态图像范围低的动态范围，所述系统包括：色调映射模块，所述色调映射模块输入来自所述第一图像数据格式的所述输入图像数据的亮度信号，并且输出所述第二图像数据格式的输出图像数据的经色调映射的亮度信号；色彩映射模块，所述色彩映射模块输入来自所述第一动态范围的所述输入图像数据的色度信号并且输入来自所述色调映射模块的所述经色调映射的亮度信号，所述经色调映射的亮度信号与所述色度信号关联，并且所述色彩映射模块输出所述输出图像数据的色度信号；并且其中，所述第一图像数据格式与所述第二图像数据格式相同。在另一个实施例中，提出了一种用于将第一图像数据格式的输入图像数据映射到第二图像数据格式的输出图像数据的方法，所述第一图像数据格式包括第一动态范围，所述第二图像数据格式包括第二动态范围，所述第二动态范围包括比所述第一动态图像范围低的动态范围，所述方法的步骤包括：输入所述输入图像数据，所述输入图像数据是第一图像数据格式的，所述第一图像数据格式包括第一动态范围；对所述输入图像数据进行色调映射，所述色调映射从所述输入图像数据提取经色调映射的亮度信号；对所述输入图像数据进行色彩映射，所述色彩映射输入来自所述输入图像数据的色度信号以及所述经色调映射的亮度信号并输出；并且输出第二图像数据格式的输出图像数据，并且其中所述第二图像数据格式与所述第一图像数据格式相同。本系统的其他特征以及优点将在下文中结合本申请附图的进行阅读时在详细描述中被呈现。附图说明通过附图的示图示出示例性实施例。应理解，在此公开的实施例和示图应被视为示例性的而非限制性的。图1是示出了将图像和/或视频数据呈现到显示没备上的一个可能的图像流水线的高层次图。图2是示出在LDR显示器上呈现HDR图像和/或视频的一个可能的图像流水线的高层次图。图3是提供要在LDR显示器上显示的HDR图像的一个常规图像处理流水线，其具有中间色彩空间变换。图4是根据本申请的原理制成的图像处理流水线的高层次框图。图5是根据本申请的原理制成的图像处理的一个实施例的高层次框图。图6是示出根据本申请的原理的一个实施例的映射方法的流程图。具体实施方式如本文所用，术语“组件”、“系统”、“接口”等意在涉及计算机相关的实体，其为硬件、软件(例如，在执行中)和/或固件。例如，一个组件可以是在处理器上执行的进程、处理器、对象、可执行文件、程序和/或计算机。作为例证，在服务器上运行的应用和处理器两者都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程中，并且组件可以位于一台计算机上和/或在两台或多台计算机之间分布。组件也可意在涉及通信相关实体，其为硬件、软件(例如，在执行中)和/或固件，并且可以进一步包括足够的有线或无线硬件来实现通信。在随后的描述中，阐述具体细节以旨在向本领域技术人员提供更加透彻的理解。然而，可能没有详细示出或者描述公知的元素以避免不必要地使该公开模糊。因此，描述和附图应被认为是示例性的而非限制性的。在此使用的术语“动态范围”(DR)可能涉及人类视觉心理系统(HVS)的感知图像中的例如从最暗到最亮的强度(例如，亮度、辉度(luma))的范围的能力。从这个意义上来说，DR涉及“场景相关(scene-referred)”强度。DR也可涉及显示装置充分地或接近地呈现特定幅度(breadth)的强度范围的能力。从这个意义上来说，DR涉及“显示器相关”强度。除非在本描述中的任何部分明确指定特定方面具有特定意义，否则应该推断这个术语可以例如可以互换地用于任一方面。如本文所用的，术语“高动态范围”(HDR)涉及跨越人类视觉系统(HVS)的大约14-15个量级的DR幅度。例如，(例如，在一个或多个统计学的、生物计量的或眼科学的意义上)基本正常的适应良好(welladapted)的人具有跨15个量级的强度范围。适应的人可以感知少至极少数光子的微弱光源。然而，同样这些人也可以感知沙漠、海洋或积雪中的正午太阳的近乎有害的明亮强度(或者甚至是瞥一眼太阳，但是短暂地，以避免伤害)。然而，这个跨度对于例如“适应的”人(例如，其HVS具有一段时间来进行复位和调整的人)是可用的。相比之下，在其上人可以同时感知强度范围中的宽幅宽的DR相对于HDR可能被稍微截短。如本文所用的，术语“视觉动态范围”或“可变动态范围”(VDR)可以是单独地或可互换地涉及可由HVS同时感知的DR。如本文所用的，VDR可能涉及跨越较少量级(例如5-6个量级)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将第一图像数据格式的输入图像数据映射到第二图像数据格式的输出图像数据的系统，所述第一图像数据格式包括第一动态范围，所述第二图像数据格式包括第二动态范围，所述第二动态范围包括比所述第一动态图像范围低的动态范围，所述系统包括：色调映射模块，所述色调映射模块输入来自所述第一图像数据格式的所述输入图像数据的亮度信号，并且输出所述第二图像数据格式的输出图像数据的经色调映射的亮度信号；色彩映射模块，所述色彩映射模块输入来自所述第一动态范围的所述输入图像数据的色度信号并且输入来自所述色调映射模块的所述经色调映射的亮度信号，所述经色调映射的亮度信号与所述色度信号关联，并且所述色彩映射模块输出所述输出图像数据的色度信号；并且其中，所述第一图像数据格式与所述第二图像数据格式相同。

【技术特征摘要】
2012.03.14 US 61/610,7341.一种用于将第一图像数据格式的输入图像数据映射到第二图像数据格式的输出图像数据的系统，所述第一图像数据格式包括第一动态范围，所述第二图像数据格式包括第二动态范围，所述第二动态范围包括比所述第一动态图像范围低的动态范围，所述系统包括：色调映射模块，所述色调映射模块输入来自所述第一图像数据格式的所述输入图像数据的亮度信号，并且输出所述第二图像数据格式的输出图像数据的经色调映射的亮度信号；色彩映射模块，所述色彩映射模块输入来自所述第一动态范围的所述输入图像数据的色度信号并且输入来自所述色调映射模块的所述经色调映射的亮度信号，所述经色调映射的亮度信号与所述色度信号关联，并且所述色彩映射模块输出所述输出图像数据的色度信号；并且其中，所述第一图像数据格式与所述第二图像数据格式是YCbCr图像数据格式；所述第一图像数据格式包括用于高动态范围HDR图像捕获装置的HDR图像格式；所述第二图像数据格式包括用于低动态范围LDR显示装置的LDR图像格式；所述色彩映射模块能够映射色度通道，所述色彩映射模块包括依赖于y′，s，Γ，γ的函数，其中y′包括经色调映射的亮度信号，s包括饱和度调节项，Γ包括用于所述HDR图像捕获装置的伽马值，以及γ包括用于所述LDR显示装置的伽马值；所述函数包括：以及其中当Y′＝0时cb＝cr＝128，其中Y′表示所述输入图像数据的亮度信号，CB和CR表示所述输入图像数据的色度信号，cb和cr表示所述输出图像数据的色度信号，T是针对所述HDR图像格式的偏差，t是针对所述LDR图像格式的偏差，且MB、mb、MR和mr是缩放常量。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述函数的参数MB，mb，MR，mr，T和t包括从图像数据标准得到的值，其中所述图像数据标准包括包含ITU-RBT.601标...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦子聪，R·K·瓦尔德，P·纳塞奥普洛斯，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：