用于对HDR图像进行编码和解码的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对HDR图像(102)进行编码的方法，该方法属于如下类型：其中HDR图像(102)在第一数据流(103)(其包含具有比HDR图像的颜色范围更低的颜色范围的LDR图像)中以及在第二数据流(104)(其包含从HDR图像并且从LDR图像所得到的残余图像)中编码。该方法提供以：处理LDR图像(1012、1018)和HDR图像(1011)，以便使它们进入具有对数空间中的样本的相同颜色空间；通过从具有对数空间中的样本的LDR图像中减去具有对数空间中的样本的HDR图像，来生成(1020)对数空间中的第一残余图像；通过处理对数空间中的第一残余图像以便使它适合如编码器(其在第二数据流中插入残余图像)所输入的所要求格式，来生成(1021、1024、1025)残余图像；生成(1018)第一查找表，其将LDR图像的样本的值映射到对数空间中的经处理LDR图像的值；生成(1023)第二查找表，其将插入第二数据流中的残余图像样本的值映射到对数空间中的经处理残余图像的值；在第一数据流(103)或者第二(104)数据流中插入第一和第二表。本发明专利技术还涉及重构在两个数据流(其分别包含LDR图像和残余图像)中编码的HDR图像的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对HDR图像进行编码和解码的方法
本专利技术涉及用于对图像和视频进行编码和解码的方法。具体来说，本专利技术涉及能够对HDR图像进行编码和解码的方法、计算机程序和设备。
技术介绍
从早期数字摄影一直到当前技术大幅度向前迈进。当今，甚至广泛扩散的装置(例如iPhone6)允许拍摄HDR(高动态范围的英文首字母缩写词)照片，其具有比常规8位图像(又称作LDR或低动态范围图像)的颜色范围更高许多的颜色范围。虽然LDR图像采用8位来表示每个颜色(红、绿或蓝)并且因此允许提供256个不同颜色阴影，但是在HDR图像的情况下，颜色一般通常使用16或更多位通过浮点来表示，以使得具有更高分辨率。浮点表示允许提供多个阴影，其比为8位图像所提供的256阴影更高许多。为了允许HDR图像通过使用常规JPEG或MPEG编解码器来压缩，文献公开若干方法，其提供以添加用于下列步骤：预处理HDR图像，以便在编码阶段得到令人满意的压缩，并且同时允许它在解码期间如实地重构。美国专利US8462194描述用于处理HDR图像、提供以通过钳制HDR图像来生成低动态范围(LDR)图像的不同方法。US8462194中描述的方法之一还提供以生成通过将LDR图像的每个RGB分量除以原始HDR图像的相应RGB分量所得到的图像(称作FC帧)。LDR图像和FC帧均通过MPEG编解码器单独编码。因此，传输LDR图像和FC帧的数据文件能够通过传统解码器(其将仅对LDR图像进行解码)以及通过新解码器(其通过使用FC帧和LDR图像将能够重构HDR图像)来解码。虽然是有效的，但是从US8462194已知的方法仅在LDR图像通过钳制HDR图像来得到时才适用。如果LDR图像按照不同方式得到，则该方法不可正确工作。此外，从US8462194已知的方法属于有损类型，即，它们不提供用于检查因从16(或更多)位转到8位引起的误差的任何工具。因此，重构HDR图像对原始图像可能不是如实的。本专利技术的目的和概述本专利技术的目的是克服现有技术缺陷。具体来说，本专利技术的目的是提供一种允许HDR图像被有效压缩和解压缩的方法。本专利技术的这些及其他目的通过体现所附权利要求书(其是本描述的整体部分)的特性的编码和解码方法来实现。在一个实施例中，本专利技术是一种对HDR图像进行编码的方法，其属于如下类型：其中HDR图像编码为第一数据流(又称作遗留码流)，其包含具有比HDR图像的颜色范围更低的颜色范围的LDR图像，以及编码为第二数据流(又称作残余码流)，其包含从HDR图像和LDR图像所得到的残余图像。该方法提供以-处理LDR图像和HDR图像，以便使它们进入具有对数空间中的样本的相同颜色空间；-通过从具有对数空间中的样本的LDR图像中减去具有对数空间中的样本的HDR图像，来生成对数空间中的残余图像；-通过处理对数空间中的残余图像以便使它适合如编码器(其在第二数据流中插入残余图像)所输入的所要求格式，来生成残余图像；-生成第一查找表，其将LDR图像样本的值映射到对数空间中的经处理LDR图像的值；-生成第二查找表，其将插入第二数据流中的残余图像样本的值映射到对数空间中的残余图像的值；-在第一或第二数据流中插入第一和第二查找表。这种解决方案允许HDR图像几乎无损地(无损或近无损)被编码。查找表的使用和对数空间中的数据的处理允许损失被降低并且使原始HDR图像被最佳重构。查找表以及残余图像和基本LDR图像能够通过常规编解码器来编码，并且以低频带占用来传送或者以低存储器占用来存储。在一个实施例中，通过一些处理操作(其中包括伽马校正或色调映射加伽马校正)从LDR图像来得到LDR图像。在这个实施例中，生成具有对数空间中的样本的LDR图像的步骤包括下列步骤：a)按照浮点格式来转换LDR图像，b)与用来得到LDR图像的伽马校正相反地将伽马校正应用于LDR图像；c)将伽马校正的LDR图像与适合在HDR图像的颜色空间中转换伽马校正的LDR图像的矩阵相乘；d)在对数空间中转换在步骤c)所生成的LDR图像；这种解决方案提供另一优点：LDR图像处理成使得在后续比较中与HDR图像全等，以生成残余图像。在一个实施例中，在步骤d)所生成的LDR图像的值则在从0至1的值范围中缩放，使得保存像素之间的颜色比率，但是防止负值(其在对数空间中的转换中可能生成)被保持。在另一实施例中，该方法提供以对插入第一数据流中的LDR图像进行解码，并且处理按照这种方式解码的图像，以生成具有对数空间中的样本的LDR图像。有利地，具有对数空间中的样本的HDR图像通过按照半对数格式转换待编码HDR图像来生成。在优选实施例中，插入残余码流中的残余图像按照下列步骤从对数空间中的残余图像来得到：i.将偏移值加入对数空间中的残余图像的全部样本，偏移值为正值，使得合计之后的所生成图像的全部样本具有大于或等于零的值。ii.采用编码器(其在第二数据流中插入残余图像)所要求的位数来表示(1024)在步骤i所得到的图像的样本；iii.在编码器(其对第二数据流中的残余图像进行编码)所接受的颜色空间中转换在步骤ii.所得到的图像。本专利技术还涉及对通过两个数据流(一个包含基本LDR图像以及一个包含残余图像)所编码的HDR图像进行解码的方法。在一个实施例中，本专利技术是一种处理图像数据的方法，包括下列步骤：-接收包含LDR图像的第一数据流；-接收包含重构HDR图像所需的残余图像的第二数据流；-对来自第一数据流的LDR图像进行解码；-对来自第二数据流的残余图像进行解码；-从第一和/或第二数据流来提取第一和第二查找表，其中第一查找表将LDR图像样本的值映射到对数空间中的LDR图像(LDR*)的值，以及第二查找表将YCbCr颜色空间中的解码残余图像的样本的值映射到仍然具有YCbCr颜色空间的对数空间中的残余图像的值；-使用第一查找表从LDR图像来生成对数空间中的LDR图像，以确定对数空间中的LDR图像的样本的值；-通过使用第二查找表从残余图像开始来生成对数空间中的残余图像，以确定对数空间中的残余图像的样本的值；-通过从对数空间中的LDR图像中减去对数空间中的残余图像，来重构对数HDR图像；-将对数HDR图像从对数空间转换成线性空间并且转换成输入HDR图像的原始格式。通过查找表并且通过对数空间中的图像数据的处理，这种解决方案允许编码HDR图像通过两个数据流(一个流包含基本LDR图像以及一个包含残余图像)如实地重构。有利地，重构对数空间中的HDR图像的步骤提供以将偏移值加入对数空间中的LDR图像。这种偏移值优选地等于2M+8-1，其中M等于残余图像相对LDR图像的额外位数。本专利技术还涉及能够实现上述方法的编码器、解码器和软件，并且在以下描述中更好地描述。其他有利特性是所附权利要求书(其是本描述的整体部分)的主题。附图说明下面将参照在附图中作为举例而不是限制所提供的一些非限制性示例来描述本专利技术。这些附图示出本专利技术的不同方面和实施例，并且在适当的情况下，在不同附图中示出相似结构、组件、材料和/或元件的参考标号通过相似参考标号来表示。图1是用于对HDR图像进行编码和解码的系统；图2是图1的系统的编码器；图3是供图2的编码器中使用的查找表；图4是图3的查找表的备选查找表；图5是图1的系统的解码器；图6是图2的编码器的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 用于对HDR图像(102)进行编码的方法，其中，HDR图像在包含具有比所述HDR图像(102)的颜色范围更低的颜色范围的LDR图像(102a)的第一数据流(103)中以及在包含从所述HDR图像(102)并且从所述LDR图像(102a)所得到的残余图像的第二数据流(104)中编码，所述方法的特征在于‑ 处理所述LDR图像(1012，1018)和所述HDR图像(1011)，以便使它们进入具有对数空间中的样本的相同颜色空间；‑ 通过从具有对数空间中的样本的所述LDR图像中减去具有对数空间中的样本的所述HDR图像，来生成对数空间中的第一残余图像(1020)；‑ 通过处理对数空间中的所述第一残余图像以便使它适合如在所述第二数据流中插入所述残余图像的编码器所输入的所要求格式，来生成所述残余图像；‑ 生成(1019)所述第一查找表，其将所述LDR图像(102)的样本的值映射到对数空间中的经处理LDR图像(LDR*)的值；‑ 生成(1023)第二查找表，其将插入所述第二数据流中的所述残余图像样本的值映射到对数空间中的所述第一残余图像的值；‑ 在所述第一数据流或者所述第二数据流中插入所述第一查找表和所述第二查找表。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.20 IT UA2016A0036521.用于对HDR图像(102)进行编码的方法，其中，HDR图像在包含具有比所述HDR图像(102)的颜色范围更低的颜色范围的LDR图像(102a)的第一数据流(103)中以及在包含从所述HDR图像(102)并且从所述LDR图像(102a)所得到的残余图像的第二数据流(104)中编码，所述方法的特征在于-处理所述LDR图像(1012，1018)和所述HDR图像(1011)，以便使它们进入具有对数空间中的样本的相同颜色空间；-通过从具有对数空间中的样本的所述LDR图像中减去具有对数空间中的样本的所述HDR图像，来生成对数空间中的第一残余图像(1020)；-通过处理对数空间中的所述第一残余图像以便使它适合如在所述第二数据流中插入所述残余图像的编码器所输入的所要求格式，来生成所述残余图像；-生成(1019)所述第一查找表，其将所述LDR图像(102)的样本的值映射到对数空间中的经处理LDR图像(LDR*)的值；-生成(1023)第二查找表，其将插入所述第二数据流中的所述残余图像样本的值映射到对数空间中的所述第一残余图像的值；-在所述第一数据流或者所述第二数据流中插入所述第一查找表和所述第二查找表。2.如权利要求1所述的方法，其中，通过其中包括伽马校正的一些数据处理从所述HDR图像(102)得到所述LDR图像(102a)，并且其中生成具有对数空间中的样本的所述LDR图像的步骤包括下列步骤：a)按照浮点格式来转换所述LDR图像(框1013)，b)与用来得到所述LDR图像的所述伽马校正相反地将伽马校正(1014)应用于所述LDR图像；c)将伽马校正的LDR图像与适合在所述HDR图像的所述颜色空间中转换所述伽马校正的LDR图像的矩阵相乘(1015)；d)在对数空间中转换在步骤c)中所生成的所述LDR图像。3.如权利要求2所述的方法，还包括下列步骤：e)在从0至1的值的范围之内缩放(1017)在步骤d)所生成的所述LDR图像的值。4.如权利要求3所述的方法，还包括下列步骤：f)使用具有对数空间中的样本的所述HDR图像的相同数量的位数的表示将在步骤e)所生成的所述图像从浮点格式转换(1018)成整数格式。5.如权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，在步骤a)之前，通过在所述第一数据流(103)中插入所述LDR图像的有损编码器来编码(1010)所述LDR图像，以及解码(1028)插入所述第一数据流中的所述图像。6.如权利要求1至5中的任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M阿戈斯缇内利，
申请(专利权)人：网格欧洲有限责任公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT