确定色调映射曲线的参数集制造技术

本发明专利技术大体上涉及视频处理领域，更具体地涉及高动态范围(high dynamic range，HDR)图像处理。特别地，本发明专利技术涉及一种用于确定色调映射曲线的参数集的方法。所述方法包括：获取多个参数集，其中，每个参数集定义所述色调映射曲线，每个参数集根据多个HDR视频帧中的一个HDR视频帧导出。所述方法还包括：对所述多个参数集进行时域滤波，以获取时域滤波后的参数集。集。集。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定色调映射曲线的参数集


[0001]本专利技术大体上涉及视频处理领域，更具体地涉及高动态范围(high dynamic range，HDR)视频或图像处理。特别地，本专利技术涉及一种用于确定色调映射HDR视频帧的色调映射曲线的参数集的方法。此外，本专利技术还涉及分别用于对HDR视频帧进行编码或解码的编码器或解码器。编码器或解码器可用于执行所述方法。

技术介绍

[0002]在数字成像中，动态范围可以定义拍摄场景的亮度范围、某一数码相机或胶片可以捕获的亮度范围的限制或显示器支持的亮度范围。事实上，典型的现实世界场景的动态范围通常在10
‑3尼特和106尼特之间。相比之下，消费型显示器通常具有小得多的动态范围。如果希望在这样的显示器上显示这样的真实世界场景，则需要将HDR缩小到较低的动态范围：这个过程称为色调映射。色调映射通常是非线性映射。
[0003]在HDR图像和视频处理中，经常使用的是感知量化(Perception Quantization，PQ)曲线，以便将尼特或cd/m2的光信号转换为0和1之间的电信号。典型PQ曲线的等式如下所示：
[0004][0005]其中，L为线性域中的亮度值，范围为0尼特至10000尼特，L可以为R值或G值或B值或亮度分量Y。
[0006]L'表示PQ域中的电信号，并包括在范围[0,1]中，该范围通常称为PQ值或PQ域中的值。
[0007][0008][0009][0010][0011][0012]PQ传递函数的输入是线性域中的光信号，输出是PQ域中的电信号。因为存在一对一映射，如果不应用量化，输入值和输出值实际上是等效的。只有它们位于两个不同的域中，即线性域和PQ域。
[0013]PQ光电传递函数(PQ Optical
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Electro Transfer Function，PQ OETF)通常用于
量化。线性域中的HDR图像首先传递到PQ域，然后量化到10位或12位。PQ域中的图像由编解码器存储或压缩。PQ域中的量化对人类视觉系统更均匀，因为人类视觉系统是非线性的。如果量化在线性域中进行，则感知失真将大得多。
[0014]如上所述，显示器的动态范围和峰值亮度通常小于真实世界场景或源HDR图像或视频的动态范围和峰值亮度。因此，可以使用色调映射，以便将例如HDR视频帧适配到显示器。非线性曲线可用于色调映射。如果视频序列中所有HDR视频帧的色调映射曲线相同，则称为静态色调映射。然而，静态色调映射不是最佳的，因为它不适配每个HDR视频帧的图像统计信息。相比之下，动态色调映射适配每个HDR视频帧的统计信息，因此，色调映射曲线因帧而异。动态色调映射应该充分利用显示器的动态范围，从而具有更高的质量。
[0015]然而，动态色调映射更难控制，一个常见的问题是闪烁。由于图像统计信息因帧而异，因此色调映射曲线也是因帧而异。在特定的应用中，元数据包括关键信息或内容特征，以指导色调映射过程，作为源(编码器)和接收器(解码器)之间的“桥梁”发挥着重要作用。然而，在某些情况下，内容在连续帧之间可能会发生很大的变化，因此元数据和对应的色调映射曲线也可能发生改变。这可能导致显示器的不稳定和称为“闪烁”的现象。
[0016]解决上述闪烁问题的现有方法是通过标准化的动态色调映射方案给出的，例如SMPTE 2094
‑
10、SMPTE 2094
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20、SMPTE 2094
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30和SMPTE 2094
‑
40，如下所述。动态色调映射是指色调映射曲线参数是自适应计算的，即适配变化的图像，因此因帧而异。动态色调映射可更高效地利用显示器的动态范围。然而，这些现有方法并不能令人满意地解决闪烁问题。
[0017]Rafal Mantiuk等人提出的传统方法1400(2008年8月第3期第22卷的《ACM Transactions on Graphics》上的“显示自适应色调映射(Display Adaptive Tone Mapping)”)包括用于动态色调映射的抗闪烁滤波器，并在图14中示出。在方法1400中，从HDR源(例如，HDR视频帧)中提取1401动态元数据，并且根据元数据生成1402对应的色调映射曲线。然后，为了克服闪烁，当色调映射曲线快速变化时，在执行色调映射1404之前，对色调映射曲线进行时域滤波1403。特别地，在得到最终色调映射结果之前，将开窗线性相位FIR数字滤波器应用于色调映射曲线的节点。
[0018]然而，这种方法的缺点是需要将前一帧的色调映射曲线保存在存储器中。此外，对完整的色调映射曲线进行时域滤波是一个相当复杂的过程。例如，如果使用128个值的查找表(look
‑
up
‑
table，LUT)来表示色调映射曲线，并且采用大小为16的滤波窗口，则需要在存储器中存储128乘以16个值。

技术实现思路

[0019]鉴于上述问题和缺点，本专利技术的实施例旨在提供一种提高HDR视频或视频帧质量的高效方法，例如减少闪烁。
[0020]通过所附独立权利要求中提供的实施例实现该目的。实施例的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。
[0021]根据第一方面，本专利技术涉及一种用于确定色调映射曲线的参数集的方法，其中，所述方法包括：获取多个参数集，其中，每个参数集定义色调映射曲线，每个参数集根据多个HDR视频帧中的一个HDR视频帧导出；对所述多个参数集进行时域滤波，以获取时域滤波后
的参数集。
[0022]根据所述第一方面的方法，不是对色调映射曲线本身进行时域滤波，而是对定义色调映射曲线的参数集进行时域滤波。因此，可以节省时间和计算资源。特别地，与对整个色度映射曲线进行时域滤波时相比，计算复杂性和内存要求变得更低。此外，可以根据时域滤波的参数集获取色调映射曲线，通过该曲线，显示内容(特别是HDR视频)的稳定性得到改善，减少甚至没有闪烁。特别地，即使在所述多个HDR视频帧中的连续HDR视频帧之间场景快速变化时，闪烁也会减少。
[0023]元数据可以是或可以包括定义所述HDR帧的亮度特征的统计数据，例如从同一场景的HDR帧和/或其它HDR帧中导出或提取。
[0024]该方法可以(例如，全部或部分)由编码器、解码器、包括编码器和解码器的系统、HDR系统、HDR电视(TV)、HDR颜色分级软件、HDR视频转码器等电子设备执行。
[0025]在所述第一方面的一种实现方式中，所述对所述多个参数集进行时域滤波包括：计算所述多个参数集中的至少一部分参数的加权平均值或平均值。
[0026]提供了一种高效有效的方法来对所述参数集进行时域滤波。
[0027]在所述第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括：根据所述时域滤波后的参数集，生成所述色调映射曲线。
[0028]以这种方式生成的所述色调映射曲线导致闪烁减少，特别是当所述多个HDR视频帧显示在动态范围比HDR视频帧低的显示器上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定色调映射曲线(300)的参数集的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)包括：获取(201)多个参数集(102)，其中，每个参数集(102)定义色调映射曲线(300)，每个参数集(102)根据多个高动态范围(High Dynamic Range，HDR)视频帧(101)中的一个HDR视频帧导出；对所述多个参数集(102)进行时域滤波(202)，以获取时域滤波后的参数集(103)。2.根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，所述对所述多个参数集(102)进行时域滤波(202)包括：计算(604)所述多个参数集(102)中的至少一部分参数的加权平均值或平均值。3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其特征在于，还包括：根据所述时域滤波后的参数集(103)，生成(703)所述色调映射曲线(300)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(200)，其特征在于，每个参数集(102)直接或间接定义所述色调映射曲线(300)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(200)，其特征在于，每个参数集(102)包括所述HDR视频帧(101)的元数据(402)或所述色调映射曲线(300)的一个或多个曲线参数(502)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(200)，其特征在于，每个参数集(102)包括从相应HDR视频帧(101)中提取的元数据(402)，所述时域滤波后的参数集(103)包括时域滤波后的元数据(403)。7.根据权利要求6所述的方法(200)，其特征在于，还包括：根据所述时域滤波后的元数据(403)，计算(702)所述色调映射曲线(300)的一个或多个曲线参数(502)。8.根据权利要求7所述的方法(200)，其特征在于，还包括：根据所述一个或多个曲线参数(502)，生成(703)所述色调映射曲线(300)。9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(200)，其特征在于，每个参数集(102)包括基于从所述相应HDR视频帧(101)中提取的元数据(402)计算(702)的所述色调映射曲线(300)的一个或多个曲线参数(502)，所述时域滤波后的参数集(103)包括一个或多个时域滤波后的参数(503)。10.根据权利要求9所述的方法(200)，其特征在于，还包括：根据所述一个或多个时域滤波后的曲线参数(503)，生成(703)所述色调映射曲线(300)。11.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈虎，王弋川，徐巍炜，余全合，伊蕾娜，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：