高动态范围到高动态范围逆色调映射的方法、系统和设备技术方案

高动态范围到高动态范围逆色调映射的方法、系统和设备。本发明专利技术提供用于高动态范围图像的逆色调映射的方法、设备和系统。所述方法可以包括获得高动态范围图像的亮度分量的操作。所述方法还可以包括确定HDR到HDR逆色调映射器运算器。所述方法还可以包括通过将HDR到HDR逆色调映射器应用于高动态范围图像的亮度分量来确定色调扩展图像。所述方法还可以包括：其中，HDR到HDR逆色调映射器曲线包括用于暗和中间色调级别的线性部分以及用于高亮的扩展非线性部分。所述系统或设备可以被配置为执行所述方法的操作。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及图像和视频处理。具体来说，本公开涉及利用高动态范围(“HDR”)逆色调映射运算器的图像或者视频数据的转换。
技术介绍
光本质上覆盖巨大范围的亮度级别，从星光到明亮的阳光。然而，传统的成像技术(无论是数字的，还是模拟的)无法比拟对人的眼睛可见的宽范围的亮度和对比度，因此它们提供减弱的体验。响应地，正在开发HDR技术以允许扩展范围的色彩、亮度和对比度的显示。HDR技术关注于捕获、处理和显示较宽动态范围的内容。虽然存在HDR显示器，并且正在开发能够捕获增加的动态范围的相机，但是仍然仅有非常有限的HDR内容可用。为了对HDR显示器准备传统的内容，可以结合算法采用反向或逆色调映射运算器(inversetonemappingoperator，ITMO)以处理图像中的亮度信息，以便恢复或者重新创建图像的原始场景的表象。典型地，ITMO采用传统图像作为输入(例如，标准动态范围(“SDR”)图像)，以非线性方式扩展图像的亮度范围，并且局部地处理高亮或明亮区域，以增强所得到的图像的HDR表象。现有的ITMO解决方案关注于感知地再现原始场景的表象并且依赖于关于图像的内容的严格假定。现有的ITMO解决方案很少在考虑视频的情况下创建，并且它们不提供要在色彩评级上下文内所使用的足够的控制。现有的ITMO解决方案是有问题的，因为它们按照非常大的量来增加亮度值的范围。在真实世界中所观察到的光级别和输入之间的差异(通常在100nit左右)非常显著，迫使适当的ITMO的设计在视觉质量与计算复杂性之间进行权衡。例如，现有的ITMO将非常低的范围的遗产非HDR内容(例如，100nit内容)放大为全亮度通道信息(例如，最大4000nit内容)。然而，在一些情况下，需要ITMO按照显著更小的因子来放大范围，例如从1500nit的最大值到4000nit(例如，用于不同HDR显示器之间的范围扩展)。这符合当前观察到的趋势，即，显示装置具有越来越不均匀的动态范围。对于配置有不同能力的众多种类的显示器，内容提供者将不能够对每个不同显示器提供单独的等级(grade)。
技术实现思路
本原理的一方面涉及例如在色彩评级工作流程的上下文中将SDR(标准动态范围)视频内容重制(re-master)为HDR内容。为了实现缓和的动态范围，需要正确地再现提供者的意图的解决方案，包括即使峰值亮度高于所接收的内容的峰值亮度也保持高峰值亮度。本专利技术提出提供用于HDR图像的逆色调映射的方法、设备和系统。所述方法可以包括获得HDR图像的亮度分量的操作。所述方法还可以包括确定逆色调映射器曲线。所述方法还可以包括通过将HDR到HDR逆色调映射器(HDRtoHDRinversetonemapper)曲线应用于HDR图像的亮度分量来确定色调扩展图像。所述方法还可以包括：其中，HDR到HDR逆色调映射器曲线包括用于暗(dark)和中间色调(mid-tone)级别的线性部分和用于高亮(highlight)的扩展非线性部分。所述系统或设备可以被配置为执行所述方法的操作。所述方法、设备或系统可以包括：其中，所述HDR到HDR逆色调映射器包括用于确定何时线性地改变亮度以及何时非线性地解压缩亮度的阈值。所述方法、设备或系统可以包括基于内容来确定阈值的操作。所述方法、设备或系统可以包括：其中，基于下式来确定最终阈值τf：所述方法、设备或系统可以包括用以强制HDR到HDR逆色调映射器曲线的连续性和平滑性的标准。所述方法、设备或系统可以包括：其中，HDR图像是HDR视频的一部分，并且其中，HDR到HDR逆色调映射器曲线的应用包括应用来自在前图像帧的信息以实现时间稳定性。所述方法、设备或系统可以包括：其中，基于阈值使用泄漏积分(leakyintegration)来应用来自在前图像帧的信息。所述方法、设备或系统可以包括用信号通知表示HDR到HDR逆色调映射器曲线的信息。所述用信号通知可以使用在画面参数集(PPS)、序列参数集(SPS)、辅助增强信息(SEI)消息、视频可用性信息(VUI)、消费者电子设备协会(CEA)消息以及首部中的至少一个中所包括的至少一个语法元素来执行。在另外的示例中，本原理还提供用于对HDR图像进行色调映射的方法、设备或系统。所述方法可以包括：获得HDR图像的亮度分量；确定HDR到HDR逆色调映射器曲线；通过将HDR到HDR逆色调映射器曲线应用于高动态范围图像的亮度分量来确定色调解压缩图像；其中，所述HDR到HDR逆色调映射器曲线是多分段的(multi-segmented)，并且其中，多分段的曲线包括至少一个非线性的分段和至少一个线性的分段。所述系统或设备可以被配置为执行该方法的操作。所述方法、设备或系统可以包括：其中，线性分段涉及从暗、中间色调和高亮的分组中所选择出的至少一个，并且其中，非线性分段涉及从暗、中间色调和高亮的分组中所选择出的至少一个。在另外的示例中，本原理还提供用于对HDR图像进行色调映射的方法、设备或系统。所述方法可以包括：获得HDR图像的亮度分量；确定HDR到HDR逆色调映射器曲线；通过将HDR到HDR逆色调映射器曲线应用于HDR图像的亮度分量来确定色调解压缩图像；其中，根据阈值来线性地或非线性地调制HDR到HDR逆色调映射器曲线的参数以满足预定义条件。附图说明根据下面的详细描述，结合下面所描述的附图，本专利技术的特征和优点可以很明显，附图中：图1是图示根据本原理的应用HDR到HDR逆色调映射器的示例性方法的图；图2是图示根据本原理的应用HDR到HDR逆色调映射器的示例性方法的图；图3是图示根据本原理的确定HDR到HDR逆色调映射器的参数的示例性方法的图；图4是图示根据本原理的对内容进行解码以及应用HDR到HDR逆色调映射器的示例性方法的图；图5是图示根据本原理的示例性设备的图；图6是图示根据本原理的示例性图表的图；图7是图示根据本原理的示例性图表的图；图8是图示根据本原理的示例性图表的图。具体实施方式本原理涉及用于HDR到HDR逆色调映射和/或HDR到HDR逆色调映射器的方法、设备和系统。本原理的一方面可以以诸如现场可编程门阵列(FPGA)和片上系统(SoC)这样的硬件来实现，虽然其可以无限制地以诸如通用处理单元和图形处理单元这样的其他类型的硬件来实现。FPGA和SoC的最小处理能力连同由于更高的帧分辨率(比如UHD或者4K内容)以及更高的帧速率而日益增加的处理需要可能限制可以在这样的装置上实现的处理。本原理以符合这种潜在的设备限制的方式解决逆色调再现的问题。本原理的一方面涉及可以用作编码/解码方案的一部分的色调再现和逆色调再现。例如，可以通过起到光电转移函数(OETF)作用的色调再现运算器来处理HDR视频。然后，可以将所得到的视频传递给编码器，包括但不限于AVC或者HEVC。然后，可以将经编码的比特流发送给接收方，在接收方处应用对应的解码器。然后，可以将逆OETF(通常被称为电光转移函数(EOTF))应用于经解码的内容，导致HDR视频的重构。本原理的一方面解决在内容被转换为目标显示时使HDR内容的动态范围的质量减损的问题。本原理的一方面涉及再现HDR感觉，而不管将内容拟合(fit)到目标显示范围中所需要的扩展。本原理的一方面涉及在仅对于信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高动态范围图像的逆色调映射的方法，所述方法包括：获得高动态范围图像的亮度分量；确定HDR到HDR逆色调映射曲线；通过将HDR到HDR逆色调映射曲线应用于高动态范围图像的亮度分量，来确定色调扩展图像；其中，HDR到HDR逆色调映射曲线包括用于暗和中间色调级别的线性部分以及用于高亮的扩展非线性部分。

【技术特征摘要】
2015.08.13 EP 15306293.01.一种用于高动态范围图像的逆色调映射的方法，所述方法包括：获得高动态范围图像的亮度分量；确定HDR到HDR逆色调映射曲线；通过将HDR到HDR逆色调映射曲线应用于高动态范围图像的亮度分量，来确定色调扩展图像；其中，HDR到HDR逆色调映射曲线包括用于暗和中间色调级别的线性部分以及用于高亮的扩展非线性部分。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述HDR到HDR逆色调映射曲线包括用于确定何时线性地改变亮度以及何时非线性地扩展亮度的阈值。3.如权利要求2所述的方法，还包括：基于内容来确定阈值。4.如权利要求3所述的方法，其中，基于下式来确定阈值τf：τf=τρ≤nτα-n(α-ρ)R<ρ≤α0ρ>α]]>其中，是色调扩展图像的最大亮度值，n是与高亮相对应的图像中的像素的百分比，α表示可以被非线性扩展的像素的最大百分比，并且其中其中和cτ表示分别针对内容的峰值亮度的亮度值和与阈值τ相对应的亮度值的亮度值的累积直方图。5.如权利要求3或4所述的方法，还包括：基于内容来确定对暗和中间色调级别的输入值进行线性缩放的缩放因子s。6.如权利要求5所述的方法，其中，缩放因子s的确定基于直方图参数σ，所述直方图参数σ测量与中间色...

【专利技术属性】
技术研发人员：M塞菲，E莱因哈德，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR