扩展图像动态范围的方法和电子设备技术

本申请实施例提供了一种扩展图像动态范围的方法和电子设备，该方法包括：生成待处理图像对应的灰阶直方图，灰阶直方图表征待处理图像的像素点中，各个灰阶对应的像素点个数；基于灰阶直方图，确定各个高亮灰阶对应的初始斜率；初始斜率表征灰阶对应的像素点个数的增长率；根据初始斜率确定各个高亮灰阶对应的第一增益系数；获取第一系数阈值，并根据第一系数阈值调整各个高亮灰阶对应的第一增益系数，得到各个高亮灰阶对应的第二增益系数；根据各个高亮灰阶对应的第二增益系数，对待处理图像中的各个高亮像素点进行亮度扩展。该方法能够扩展图像动态范围，提高图像显示效果。提高图像显示效果。提高图像显示效果。

【技术实现步骤摘要】
扩展图像动态范围的方法和电子设备


[0001]本申请涉及图像处理
，具体涉及一种扩展图像动态范围的方法和电子设备。

技术介绍

[0002]图像的动态范围（dynamic range，DR）是指图像中像素点的最大亮度到最小亮度之间的范围。传统技术中，受限于显示设备的显示技术，图像的动态范围均较小，从而导致用户看到的图像与真实的图像差别较大，用户体验较差。
[0003]随着显示技术的不断提升，越来越多的显示设备能够支持高动态范围（high dynamic range，HDR）的图像的显示。因而，有必要对图像的动态范围进行扩展，使显示的图像更接近真实图像，提升用户视觉体验。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种扩展图像动态范围的方法和电子设备，能够对图像的动态范围进行扩展，提高图像显示效果，提升用户体验。
[0005]第一方面，本申请提供一种扩展图像动态范围的方法，该方法由电子设备执行，该方法包括：生成待处理图像对应的灰阶直方图，灰阶直方图表征待处理图像的像素点中，各个灰阶所对应的像素点个数；基于灰阶直方图，确定各个高亮灰阶对应的初始斜率；高亮灰阶为大于灰阶阈值的灰阶，初始斜率表征灰阶对应的像素点个数的增长率；根据初始斜率确定各个高亮灰阶对应的第一增益系数；获取第一系数阈值，并根据第一系数阈值调整各个高亮灰阶对应的第一增益系数，得到各个高亮灰阶对应的第二增益系数；第一系数阈值用于限定第一增益系数的最大值；根据各个高亮灰阶对应的第二增益系数，对待处理图像中的各个高亮像素点进行亮度扩展；高亮像素点是指对应的灰阶大于灰阶阈值的像素点。
[0006]可以理解，对待处理图像中各个高亮像素点进行亮度扩展，也即对待处理图像中的高亮区域进行动态范围扩展。如此，得到的图像（扩展后的图像）的动态范围大于待处理图像的动态范围。
[0007]第一方面提供的扩展图像动态范围的方法，通过生成待处理图像对应的灰阶直方图，基于灰阶直方图，确定各个高亮灰阶对应的初始斜率；根据初始斜率确定各个高亮灰阶对应的第一增益系数，基于第一增益对高亮像素点的亮度进行扩展，增大了高亮像素点的亮度，从而增大图像的动态范围。增大动态范围后的图像，通过支持HDR图像的显示设备进行显示，不仅有效利用了显示设备，而且能够更好的表现图像中光线、颜色的渐变和层次，提高显示效果，进而提高用户视觉体验。并且，该方法中，通过获取第一系数阈值，根据第一系数阈值调整各个高亮灰阶对应的第一增益系数，得到各个高亮灰阶对应的第二增益系数，再根据第一增益系数对高亮像素点进行亮度扩展。这样，实现对增益系数的自动调整，能够得到合适的增益系数，防止图像动态扩展过程中过度拉伸，防止扩展后图像出现断层
和量化带，进一步提高显示效果。
[0008]一种可能的实现方式中，根据第一系数阈值调整各个高亮灰阶对应的第一增益系数，得到各个高亮灰阶对应的第二增益系数，包括：若最大灰阶对应的第一增益系数大于第一系数阈值，则确定最大灰阶对应的第一增益系数与第一系数阈值的比值，得到第一比值；根据第一比值，调整各个高亮灰阶对应的第一增益系数，得到各个高亮灰阶对应的中间增益系数；根据第一比值调整各个高亮灰阶对应的初始斜率，得到各个高亮灰阶对应的中间斜率；若最大灰阶对应的第一增益系数小于或等于第一系数阈值，则将各个高亮灰阶对应的第一增益系数确定为中间增益系数；将各个高亮灰阶对应的初始斜率确定为中间斜率；根据各个高亮灰阶对应的中间增益系数和中间斜率，确定第二增益系数。
[0009]最大灰阶是指电子设备的显示器对图像显示时，灰阶范围内的最大值。对于8bit的显示器而言，灰阶范围为0
‑
255（也可以用0
‑
1的数值表示），则最大灰阶为255。
[0010]该实现方式中，根据第一系数阈值与最大灰阶对应的第一增益系数之间的大小关系的不同，按照不同的方式确定出中间增益系数和中间斜率，并根据中间增益系数和中间斜率确定出第二增益系数。也就是说，这个过程实现了对增益系数的两次调整，经过两次调整，使得增益系数更加合理，从而使最终得到的图像更均衡，弱化断层和量化带，提高显示效果。而且，在最大灰阶对应的第一增益系数大于第一系数阈值的情况下，根据最大灰阶对应的第一增益系数与第一系数阈值的第一比值，调整第一增益系数和初始斜率。这样，得到的中间增益系数和中间斜率受第一系数阈值的制约，扩展后的动态范围的上限不会超过与当前背光亮度匹配的最大亮度，实现动态范围的有效扩展，提高扩展后的图像的显示效果。
[0011]一种可能的实现方式中，根据各个高亮灰阶对应的中间增益系数和中间斜率，确定第二增益系数，包括：确定待处理图像对应的灰阶图的平均灰阶；根据平均灰阶和各个高亮灰阶对应的中间斜率，确定第二系数阈值；根据第二系数阈值，调整各个高亮灰阶对应的中间增益系数，得到各个高亮灰阶对应的第二增益系数；第二系数阈值用于限定第二增益系数的最大值。
[0012]该实现方式中，在确定第二增益系数时，先确定第二系数阈值，通过第二系数阈值限定第二增益的最大值，从而使最终得到的第二增益系数不会过大，防止拉伸过度图像出现断层，进而提高扩展后图像的显示效果。
[0013]一种可能的实现方式中，根据第二系数阈值，调整各个高亮灰阶对应的中间增益系数，得到各个高亮灰阶对应的第二增益系数，包括：确定最大灰阶对应的中间增益系数与第二系数阈值的比值，得到第二比值；分别计算各个高亮灰阶对应的中间增益系数与第二比值的乘积，得到各个高亮灰阶对应的第二增益系数。
[0014]一种可能的实现方式中，根据平均灰阶和各个高亮灰阶对应的中间斜率，确定第二系数阈值，包括：根据最大灰阶与平均灰阶的差值，以及第一预设指数进行幂运算，得到第一预选系数；根据高亮灰阶的中值，确定各个高亮灰阶对应的调整权重；根据各个高亮灰阶对应的调整权重与中间斜率的乘积的和，确定第二预选系数；将第一预选系数和第二预选系数中较小的一者确定为第二系数阈值。
[0015]该实现方式中，通过计算两个预选系数，并从两个预选系数中选出较小的一者作为第二系数阈值。基于第二系数阈值二次调整第一增益系数，得到第二增益系数。这样能够合理的选择出第二系数阈值，防止增益系数阈值过大，进而通过最大增益系数限制每个灰
阶对应的增益系数，防止图像动态扩展过程中过度拉伸，防止扩展后图像出现断层和量化带，提高显示效果。
[0016]一种可能的实现方式中，根据高亮灰阶的中值，确定各个高亮灰阶对应的调整权重，包括：根据下述公式确定高亮灰阶的中值：；其中，表示高亮灰阶的中值，表示灰阶阈值，N表示灰阶总个数，N
‑
1表示最大灰阶；根据下述公式确定各个高亮灰阶对应的调整权重：；其中，j表示任意一个高亮灰阶j，表示高亮灰阶j对应的调整权重，k为常数，为第二预设指数系数。
[0017]一种可能的实现方式中，根据各个高亮灰阶对应的调整权重与中间斜率的乘积的和，确定第二预选系数，包括：根据下述公式确定第二预选系数：；其中，表示第二预选系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩展图像动态范围的方法，所述方法由电子设备执行，其特征在于，所述方法包括：生成待处理图像对应的灰阶直方图，所述灰阶直方图表征所述待处理图像的像素点中，各个灰阶所对应的像素点个数；基于所述灰阶直方图，确定各个高亮灰阶对应的初始斜率；所述高亮灰阶为大于灰阶阈值的灰阶，所述初始斜率表征灰阶对应的像素点个数的增长率；根据所述初始斜率确定各个所述高亮灰阶对应的第一增益系数；获取第一系数阈值，并根据所述第一系数阈值调整各个所述高亮灰阶对应的所述第一增益系数，得到各个所述高亮灰阶对应的第二增益系数；所述第一系数阈值用于限定所述第一增益系数的最大值；根据各个所述高亮灰阶对应的所述第二增益系数，对所述待处理图像中的各个高亮像素点进行亮度扩展；所述高亮像素点是指对应的灰阶大于所述灰阶阈值的像素点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一系数阈值调整各个所述高亮灰阶对应的所述第一增益系数，得到各个所述高亮灰阶对应的第二增益系数，包括：若最大灰阶对应的第一增益系数大于所述第一系数阈值，则确定最大灰阶对应的所述第一增益系数与所述第一系数阈值的比值，得到第一比值；根据所述第一比值，调整各个所述高亮灰阶对应的所述第一增益系数，得到各个所述高亮灰阶对应的中间增益系数；根据所述第一比值调整各个所述高亮灰阶对应的所述初始斜率，得到各个所述高亮灰阶对应的中间斜率；若最大灰阶对应的第一增益系数小于或等于所述第一系数阈值，则将各个所述高亮灰阶对应的所述第一增益系数确定为所述中间增益系数；将各个所述高亮灰阶对应的所述初始斜率确定为所述中间斜率；根据各个所述高亮灰阶对应的所述中间增益系数和所述中间斜率，确定所述第二增益系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述高亮灰阶对应的所述中间增益系数和所述中间斜率，确定所述第二增益系数，包括：确定所述待处理图像对应的灰阶图的平均灰阶；根据所述平均灰阶和各个所述高亮灰阶对应的所述中间斜率，确定第二系数阈值；根据所述第二系数阈值，调整各个所述高亮灰阶对应的所述中间增益系数，得到各个所述高亮灰阶对应的所述第二增益系数；所述第二系数阈值用于限定所述第二增益系数的最大值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二系数阈值，调整各个所述高亮灰阶对应的所述中间增益系数，得到各个所述高亮灰阶对应的所述第二增益系数，包括：确定最大灰阶对应的所述中间增益系数与所述第二系数阈值的比值，得到第二比值；分别计算各个所述高亮灰阶对应的所述中间增益系数与所述第二比值的乘积，得到各个所述高亮灰阶对应的所述第二增益系数。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均灰阶和各个所述高亮灰阶对应的所述中间斜率，确定第二系数阈值，包括：
根据最大灰阶与所述平均灰阶的差值，以及第一预设指数进行幂运算，得到第一预选系数；根据所述高亮灰阶的中值，确定各个所述高亮灰阶对应的调整权重；根据各个所述高亮灰阶对应的所述调整权重与所述中间斜率的乘积的和，确定第二预选系数；将所述第一预选系数和所述第二预选系数中较小的一者确定为所述第二系数阈值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述高亮灰阶的中值，确定各个所述高亮灰阶对应的调整权重，包括：根据下述公式确定所述高亮灰阶的中值：；其中，表示所述高亮灰阶的中值，表示所述灰阶阈值，N表示灰阶总个数，N
‑
1表示最大灰阶；根据下述公式确定各个所述高亮灰阶对应的所述调整权重：；其中，j表示任意一个高亮灰阶j，表示高亮灰阶j对应的所述调整权重，k为常数，为第二预设指数系数。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述高亮灰阶对应的所述调整权重与所述中间斜率的乘积的和，确定第二预选系数，包括：根据下述公式确定所述第二预选系数：；其中，表示所述第二预选系数，表示灰阶i对应的所述调整权重，表示灰阶i对应的所述中间斜率，N表示灰阶总个数。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一系数阈值之前，所述方法还包括：根据所述电子设备的屏幕的峰值亮度和当前背光亮度，提高所述屏幕的背光亮度至所述当前屏幕亮度的n倍，n小于预设倍数阈值，且提高后所述屏幕的背光亮度小于或等于所述峰值亮度；所述获取第一系数阈值，包括：根据n确定所述第一系数阈值。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据n确定所述第一系数阈值，包括：根据下述公式确定所述第一系数阈值：
‑
1；其中，表示所述第一系数阈值。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始斜率确定各个所述高亮灰阶对应的第一增益系数，包括：根据下述公式确定各个所述高亮灰阶对应的所述第一增益系数：
；其中，j表示任意一个高亮灰阶j，表示高亮灰阶j对应的所述第一增益系数，表示所述灰阶阈值，表示灰阶i对应的所述初始斜率，N表示灰阶总个数。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述灰阶直方图，确定各个高亮灰阶对应的初始斜率，包括：对所述灰阶直方图中的各个所述高亮灰阶进行正则化处理，得到正则化直方图，所述正则化直方图表征各个灰阶与正则化值的对应关系；分别计算所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷财华，胡志成，丁岳，武理友，
申请(专利权)人：荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：