用于确定色调映射曲线参数的编码器、解码器、系统和方法技术方案

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)视频和图像处理。特别地，本发明专利技术涉及确定色调映射曲线的一个或多个曲线参数。例如，一种设备(编码器或解码器)可以获取高动态范围(high dynamic range，HDR)视频帧和与所述HDR视频帧关联的元数据。所述设备还根据所述HDR视频帧和所述元数据获取一对锚点。所述一对锚点包括所述色调映射曲线的第一锚点和第二锚点。此外，所述设备可以根据所述一对锚点生成所述色调映射曲线的所述一个或多个曲线参数。调映射曲线的所述一个或多个曲线参数。调映射曲线的所述一个或多个曲线参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定色调映射曲线参数的编码器、解码器、系统和方法


[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)视频和图像处理。为此，本专利技术公开了一种用于确定色调映射曲线的一个或多个曲线参数的方法、一种用于对HDR视频帧进行编码的编码器、一种用于对HDR视频帧进行解码的解码器以及一种包括编码器和解码器的系统。特别地，可以根据之前获取的一对锚点生成色调映射曲线的一个或多个曲线参数。

技术介绍

[0002]通常，在数字成像中，动态范围可以指被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能够显示的亮度范围。
[0003]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，消费型显示器的动态范围通常小得多。如果希望在显示器上显示真实场景，因此通常需要将真实场景的高动态范围缩小到显示器的较低动态范围：此过程称为色调映射。色调映射通常是非线性映射过程。
[0004]在HDR图像和视频处理中，感知量化(Perception Quantization，PQ)曲线常常用于将尼特或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：
[0005][0006]其中，L是线性域中的亮度值，范围为0尼特至10000尼特等，L可以是，例如R值(红色分量的亮度值)、G值(绿色分量的亮度值)或B值(蓝色分量的亮度值)或亮度分量Y。
[0007]L'表示PQ域中的电信号，并包括在范围[0，1]中或包括范围[0，1]内的值，该范围通常称为PQ值或PQ域中的值。
[0008][0009][0010][0011][0012][0013]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。
[0014]此外，PQ电光转换函数(Electro
‑
Optical Transfer Function，OETF)经常用于量化。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域中的图像可以由编解码器压缩用于存储或传输。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。
[0015]用于进行音调映射的一些传统方法基于使用多个点来确定要使用的色调映射曲线。此外，一些传统方法基于在低光区域中使用第一曲线(例如，线性曲线)、在中间色调范围中使用第二曲线(例如，抛物线)和在高光区域中使用第三曲线(例如，线性曲线)。
[0016]然而，传统方法的一个问题是，不能自由选择点的值或各种色调映射曲线本身的不同部分，这在很大程度上限制了色调映射曲线最终形状的灵活性。
[0017]传统方法的另一个问题是，选择色调映射曲线的曲线参数相当困难。
[0018]因此，需要一种改进的色调映射方法。

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改进用于色调映射的传统方法、编码器、解码器和系统。目的是提供一种用于确定色调映射曲线的一个或多个曲线参数的方法，以便获取适合于HDR视频帧的色调映射的改进的色调映射曲线。特别地，实施例可以更灵活地获取色调映射曲线的最终形状。此外，实施例提高了效率且节约了资源。
[0020]所述目的通过所附独立权利要求中描述的本专利技术实施例实现。从属权利要求中进一步定义了本专利技术实施例的有利实现方式。
[0021]特别地，本专利技术的实施例可以包括：获取一对锚点，对所述锚点进行微调，以及使用所述微调的锚点生成色调映射曲线的曲线参数。
[0022]本专利技术的第一方面提供了一种用于确定色调映射曲线的一个或多个曲线参数的方法。所述方法包括：获取HDR视频帧和与所述HDR视频帧关联的元数据；根据所述HDR视频帧和所述元数据，获取一对锚点，其中，所述一对锚点包括所述色调映射曲线的第一锚点和第二锚点；根据所述一对锚点，生成所述色调映射曲线的所述一个或多个曲线参数。
[0023]所述方法可以(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(television，TV)、HDR颜色分级软件、HDR视频转码器等电子设备执行。
[0024]所述方法可用于确定所述色调映射曲线的所述一个或多个曲线参数。所述色调映射曲线可以是自适应HDR色调映射曲线。例如，所述色调映射曲线(例如，所述色调映射曲线的参数)可以针对不同的HDR视频帧自适应地确定。所述色调映射曲线可以表示输入亮度值(x坐标)到输出亮度值(y坐标值)的映射(例如，由解码器执行)。
[0025]本专利技术的色调映射曲线的示例可以是中国超高清视频工业联盟(China Ultra
‑
HD Video Industrial Alliance，CUVA)HDR标准的基本曲线。
[0026]此外，可以获取所述HDR视频帧和与所述HDR视频帧关联的所述元数据。例如，所述HDR视频帧可以在感知量化(Perceptual Quantizer，PQ)域中，或可以转换到所述PQ域。此外，与所述HDR视频帧关联的所述元数据可以从所述HDR视频帧导出或提取。所述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。
[0027]例如，所述映射曲线可以是所述CUVA HDR标准的基本曲线，所述元数据可以包括所述CUVA HDR标准中定义的“MinSource”值和“MaxSource”值。
[0028]在一些实施例中，所述方法还包括在所述PQ域中获取所述一对锚点。
[0029]总体而言，所述第一方面的方法提供了一种提高效率和节约资源的方式来获取色调映射曲线的一个或多个曲线参数，其中，所述曲线参数使得解码器能够获取可以对所述HDR视频帧进行色调映射优化的色调映射曲线。因此，可以获取用于对所述HDR视频帧进行色调映射的改进色调映射曲线。
[0030]在所述第一方面的一种实现方式中，所述获取一对锚点包括：获取多对(例如，至少两对、3对或4对)锚点；为所述多对锚点中的每对锚点生成分段线性曲线；根据每个分段线性曲线对所述HDR视频帧进行色调映射，以获取多个色调映射的HDR视频帧；根据所述多个色调映射的HDR视频帧，从所述多对锚点中选择用于生成所述一个或多个曲线参数的所述一对锚点。
[0031]例如，在一些实施例中，可以获取多对锚点(例如，至少两对锚点)。此外，可以根据每对锚点生成分段线性曲线，即可以生成至少两条分段线性曲线。此外，对于每个分段线性曲线，可以对所述HDR视频帧执行色调映射，从而可以获取至少两个色调映射的HDR视频帧。基于这些，例如，可以根据表示或指示使用分段线性曲线获取的色调映射的HDR帧中的每个HDR帧的质量度量的标准(例如，帧(特别是HDR帧本文档来自技高网...

【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(130)的一个或多个曲线参数(131、132)的方法(1100)，其特征在于，所述方法包括：获取(S1101)高动态范围(high dynamic range，HDR)视频帧(111)和与所述HDR视频帧(111)关联的元数据(112)；根据所述HDR视频帧(111)和所述元数据(112)，获取(S1102)一对锚点(120)，其中，所述一对锚点(120)包括所述色调映射曲线(130)的第一锚点(121)和第二锚点(122)；根据所述一对锚点(120)，生成(S1103)所述色调映射曲线(130)的所述一个或多个曲线参数(131、132)。2.根据权利要求1所述的方法(1100)，其特征在于，所述获取一对锚点(120)包括：获取多对锚点(120)；为所述多对锚点(120)中的每对锚点生成分段线性曲线(901)；根据每个分段线性曲线(901)对所述HDR视频帧(111)进行色调映射，以获取多个色调映射的HDR视频帧；根据所述多个色调映射的HDR视频帧，从所述多对锚点(120)中选择用于生成所述一个或多个曲线参数(131、132)的所述一对锚点(120)。3.根据权利要求2所述的方法(1100)，其特征在于，每对锚点(120)的所述分段线性曲线(901)将预定的最小锚点(902)与相应的第一锚点(121)连接，所述相应的第一锚点(121)与相应的第二锚点(122)连接，以及将所述相应的第二锚点(122)与预定的最大锚点(903)连接。4.根据权利要求2或3所述的方法(1100)，其特征在于，所述选择用于生成所述一个或多个曲线参数(131、132)的所述一对锚点(120)包括：为所述多个色调映射的HDR视频帧中的每个视频帧确定局部对比度，以获取多个局部对比度；根据所述多个局部对比度，从所述多对锚点(120)中选择用于生成所述一个或多个曲线参数(131、132)的所述一对锚点(120)。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法(1100)，其特征在于，所述获取多对锚点(120)包括：获取一对初始锚点(120)；根据所述一对初始锚点(120)，获取多对其它锚点(120)。6.根据权利要求5所述的方法(1100)，其特征在于，一对其它锚点(120)的第一锚点(121)的x坐标值与所述一对初始锚点(120)的第一锚点(121)的x坐标值相同；和/或所述一对其它锚点(120)的第二锚点(122)的x坐标值与所述一对初始锚点(120)的第二锚点(122)的x坐标值相同。7.根据权利要求6所述的方法(1100)，其特征在于，所述一对其它锚点(120)的所述第一锚点(121)的y坐标值与所述一对初始锚点(120)的所述第一锚点(121)的y坐标值不同；和/或所述一对其它锚点(120)的所述第二锚点(122)的y坐标值与所述一对初始锚点(120)的所述第二锚点(122)的y坐标值相同。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法(1100)，其特征在于，所述一对初始锚点
(120)的所述第一锚点(121)的x坐标值在预定最小阈值和预定中心阈值之间的范围内选择；和/或所述一对初始锚点(120)的所述第二锚点(122)的x坐标值在所述预定中心阈值和预定最大阈值之间的范围内选择。9.根据权...

【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：