动态范围映射的方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了动态范围映射的方法和装置，有助于在图像的最大显示亮度与显示设备的最大显示亮度接近时，避免出现映射之后的终端设备的像素的亮度比原始的图像还要亮的异常现象。该动态范围映射的方法，包括：获取终端设备的显示参数；获取图像数据的特征信息；获取所述图像数据的第一色调映射曲线的第一参数；在预设条件成立时，根据所述第一参数、所述终端设备的显示参数和所述图像数据的特征信息，得到第二色调映射曲线的第二参数，其中，所述第二色调映射曲线上第一点处的输出亮度不高于所述第二色调映射曲线上的所述第一点的输入亮度；根据所述第二色调映射曲线的第二参数对所述图像数据进行动态范围映射。所述图像数据进行动态范围映射。所述图像数据进行动态范围映射。

【技术实现步骤摘要】
动态范围映射的方法和装置
[0001]本申请是申请号为202010365696.3、申请日为2020年04月30日、专利技术创造名称为“动态范围映射的方法和装置”的中国申请的分案申请。


[0002]本申请涉及显示
，并且更具体地，涉及一种动态范围映射的方法和装置。

技术介绍

[0003]动态范围(dynamic range，DR)在很多领域用来表示某个变量的最大值和最小值的比率。在数字图像中，动态范围表征了在图像可显示范围内的最大亮度与最小亮度之间的比率，也就是图像从“最亮”到“最暗”之间灰度划分的等级数，其单位为坎德拉每平方米(cd/m2)，也可以表示为尼特(nits)。一个图像的动态范围越大，它所能表示的亮度层次越丰富，图像的视觉效果越逼真。由于真实世界中自然场景的动态范围在10
‑3到106之间，动态范围非常大，因此称之为高动态范围(high dynamic range，HDR)。相对于高动态范围图像，普通图像的动态范围为标准动态范围(standard dynamic range，SDR)或低动态范围(low dynamic range，SDR)。
[0004]现阶段的显示设备，一般把动态范围不足0.1到400nits的称为SDR显示设备；把动态范围超过0.01到540nits的称为HDR显示设备。不同的高动态范围显示设备显示动态范围也不同，如0.01到540nits的HDR显示设备，0.005到1000nits的HDR显示设备等。动态范围的映射的方法主要应用在前端HDR信号和后端HDR的显示设备的适配过程中，包括从高到低的色调映射(tone
‑
mapping)过程，以及从低到高的色调映射过程。例如，前端是采集到的4000nit的光照信号，而后端显示设备的HDR显示能力只有500nit，因此将4000nit的光照信号映射到500nit的显示设备上，是一种从高到低的映射过程。又例如，前端是采集到的100nit的SDR光照信号，而后端显示设备的HDR显示能力为2000nit，因此将100nit的光照信号映射到2000nit的显示设备上，是一种从低到高的映射过程。
[0005]现有技术中，在图像的最大亮度小于显示设备的最大显示亮度的情况下，可以采用基于“S”型曲线的动态范围的映射算法，将高动态范围图像调整到显示设备所能显示的动态范围内进行显示。但是，在图像的最大亮度与显示设备的最大显示亮度接近的情况下，如果仍然使用上述方案，会导致映射之后的显示设备的像素的亮度比原始的图像还要亮的异常现象，影响用户体验。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种动态范围映射的方法和装置，有助于在图像的最大显示亮度与显示设备的最大显示亮度接近时，避免出现映射之后的终端设备的像素的亮度比原始的图像还要亮的异常现象。
[0007]第一方面，提供了一种动态范围映射的方法，包括：
[0008]获取终端设备的显示参数；
[0009]获取图像数据的特征信息；
[0010]获取所述图像数据的第一色调映射曲线的第一参数；
[0011]在预设条件成立时，根据所述第一参数、所述终端设备的显示参数和所述图像数据的特征信息，得到第二色调映射曲线的第二参数，其中，所述第二色调映射曲线上第一点处的输出亮度不高于所述第二色调映射曲线上的所述第一点的输入亮度，所述第二参数包括第一一次样条曲线参数，所述第一一次样条曲线参数包括所述第二色调映射曲线中的第一一次样条的斜率MB[0][0]或所述第一一次样条的区间像素点的亮度值的最大值TH3[0]；
[0012]根据所述第二色调映射曲线的第二参数对所述图像数据进行动态范围映射。
[0013]因此，本申请实施例通过对第一色调映射曲线的参数进行进一步的调整，使得调整后的曲线参数(即第二参数)对应的色调映射曲线(即第二色调映射曲线)上的某一点的输出亮度不高于该点对应的输入亮度，从而有助于在图像的最大显示亮度与显示设备的最大显示亮度接近时，避免出现映射之后的终端设备的像素的亮度比原始的图像还要亮的异常现象。
[0014]本申请实施例中，在根据第二参数对图像数据进行动态范围映射时，在图像数据的暗区可以使用该直线部分(即第一一次样条)进行色调映射，这样可以控制亮度的增益，同时更方便控制第二参数从直线逐渐变化到y＝x的直线，其中y＝x的直线相当于色调映射曲线上的任一点的输出亮度等于输入亮度，因此本身实施例对于亮度渐变的内容不容易引起闪烁的现象。
[0015]本申请实施例可以应用于终端设备，该终端设备例如为显示端设备。显示端设备的产品形态可以为机顶盒、电视显示设备、手机显示设备，以及网络直播、视频应用的转换设备等电子设备。作为示例，在机顶盒、电视显示设备或手机显示设备上，本申请实施例提供的方案可以以硬件芯片的形态实现，在网络直播或视频播放设备上，本申请实施例提供的方案主要以软件程序代码的形态实现，但是本申请实施例并不限于此。
[0016]示例性的，图像数据，例如可以为HDR源或SDR源等，例如为图像中的像素数据，比如每个像素点的亮度和颜色数据等。
[0017]示例性的，图像数据的特征信息例如可以从图像数据的元数据M中获取，元数据M例如可以包括该图像数据对应的曲线参数M
curve
、目标系统显示实际峰值亮度M
TPL
(targeted system display actual peak luminance)、图像数据的内容的亮度的最大值MaxSource(所有像素的Y分量的最大、或者所有像素RGB分量的最大值的最大值)、最小值MinSource(所有像素的Y分量的最小、或者所有像素RGB分量的最大值的最小值)、平均值(所有像素的Y分量的平均值、或者所有像素RGB分量的最大值的平均值)、显示内容的变化范围等，本申请实施例对此不作限定。
[0018]一些实施例中，还可以从图像数据V的像素信息中获取该图像数据的特征信息；或者使用预设值的图像数据的特征信息值，本申请实施例对此不作限定。
[0019]示例性的，终端设备的显示参数M
TPL
可以包括终端设备的最大显示亮度MaxDisplay和/或最小显示亮度MinDisplay，或者其他参数，本申请实施例对此不作限定。
[0020]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，符合下列任意之一的条件时，则所述预设条件成立：
[0021]根据所述第一参数对于图像数据进行色调映射时，所述第一色调映射曲线上第二
点处的输出亮度高于所述第一色调映射曲线上的所述第二点处的输入亮度；或者
[0022]所述第一参数中的参数p
P1
大于第一值Tp，其中，所述第一值Tp是根据所述第一参数中的a
P1
，以及预设的a
P1
与p
P1
的对应关系获得的，其中，Tp表示曲线参数p的阈值。当第一参数p
P1
超过了Tp时，就有可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态范围映射的方法，其特征在于，包括：获取终端设备的显示参数；获取图像数据的特征信息；获取所述图像数据的第一色调映射曲线的第一参数；在预设条件成立时，根据所述第一参数、所述终端设备的显示参数和所述图像数据的特征信息，得到第二色调映射曲线的第二参数，其中，所述第二色调映射曲线上第一点处的输出亮度不高于所述第二色调映射曲线上的所述第一点的输入亮度，所述第二参数包括第一一次样条曲线参数，所述第一一次样条曲线参数包括所述第二色调映射曲线中的第一一次样条的斜率MB[0][0]或所述第一一次样条的区间像素点的亮度值的最大值TH3[0]；根据所述第二色调映射曲线的第二参数对所述图像数据进行动态范围映射。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，符合下列任意之一的条件时，则所述预设条件成立：根据所述第一参数对于图像数据进行色调映射时，所述第一色调映射曲线上第二点处的输出亮度高于所述第一色调映射曲线上的所述第二点处的输入亮度；或者所述第一参数中的参数p
P1
大于第一值Tp，其中，所述第一值Tp是根据所述第一参数中的a
P1
，以及预设的a
P1
与p
P1
的对应关系获得的；或者所述第一参数中的参数a
P1
大于第二值Ta，其中，所述第二值Ta是根据所述第一参数中的p
P1
，以及预设的a
P1
与p
P1
的对应关系获得的；或者所述第一参数中的参数a
P1
与参数p
P1
的乘积大于第三值Tap，其中，所述第三值Tap为预设的有理数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一参数包括第二一次样条曲线参数，所述第二一次样条曲线参数包括所述第一色调映射曲线中的第二一次样条的斜率MB_mid[0][0]和所述第二一次样条的区间像素点的亮度值的最大值TH3_mid[0]，所述显示参数包括所述终端设备的最大显示亮度MaxDisplay，所述特征信息包括所述图像数据的最大亮度校正值max_lum；其中，所述根据所述第一参数、所述显示参数和所述特征信息，获取第二色调映射曲线的第二参数，包括：根据所述最大显示亮度MaxDisplay、所述最大亮度校正值max_lum，对所述曲线参数MB_mid[0][0]和TH3_mid[0]进行调整，获取所述曲线参数MB[0][0]和TH3[0]。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述曲线参数MB_mid[0][0]和TH3_mid[0]，以及所述曲线参数MB[0][0]和TH3[0]，满足以下公式：[0]，以及所述曲线参数MB[0][0]和TH3[0]，满足以下公式：其中，
或者其中，L为输入信号，G(L)为色调映射曲线对应的函数H(L)的逆函数，m_a、m_b、m_m、m_n、k1、k2、k3为曲线参数,G(L,m_a_T)表示G(L)的参数M_a取值为m_a_T时输入变量L对应的G(L)值N1、N2为有理数，max(a，b)表示求a和b中较大的一个值，min(a，b)表示求a和b中较小的一个值，H(L)为或者，5.根据权利要求1
‑
4任意之一所述的方法，其特征在于，所述第二参数包括三次样条曲线参数，所述三次样条曲线参数包括所述第二色调映射曲线上的三次样条的插点值TH1[1]、TH2[1]、TH3[1]，其中，TH1[1]表示所述三次样条的第一区间像素点的亮度值的最小值，TH2[1]表示所述三次样条的第一区间像素点的亮度值的最大值和所述三次样条的第二区间像素点的亮度值的最小值，TH3[1]表示所述三次样条的第二区间像素点的亮度值的最大值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述三次样条的插点值TH1[1]、TH2[1]、TH3[1]是根据所述第一参数中第二一次样条曲线参数TH3[0]、所述插点值TH1[1]、TH2[1]、TH3[1]的预设偏移值得到的，如下所示：TH1[1]＝TH3[0]；TH2[1]＝TH1[1]+B；TH3[1]＝TH2[1]+C*TH2[1]
‑
D*TH1[1]；其中，B，C和D为所述三次样条的插点值TH1[1]、TH2[1]、TH3[1]计算相关值的预设值，B为暗区过渡区像素点的亮度值对应的预设偏移值，C和D为亮区像素点的亮度值对应的预设加权系数。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述三次样条的插点值TH1[1]、TH2[1]、TH3[1]是根据所述第一参数中第二一次样条曲线参数TH3[0]、所述插点值TH1[1]、TH2[1]、TH3[1]的计算相关值计算得到的，如下所示：TH1[1]＝3Spline_TH[i][0][w]；TH2[1]＝3Spline_TH[i][0][w]+3Spline_TH_Delta1[i][1][w]；TH3[1]＝3Spline_TH[i][0][w]+3Spline_TH_Delta1[i][1][w]+3Spline_TH_Delta1[i][2][w]；
其中，3Spline_TH[i][0][w]、3Spline_TH_Delta1[i][1][w]、3Spline_TH_Delta1[i][2][w]为从元数据中提取的所述插点值TH1[1]、TH2[1]、TH3[1]的计算相关值。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二色调映射曲线中的一次样条在TH3[0]处的Y坐标与所述第二色调映射曲线中的三次样条在TH1[1]处的Y坐标相同，且所述一次样条在TH3[0]处的一阶导数与所述三次样条在TH1[1]处的一阶导数相同。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述第二色调映射曲线中的第一三次样条在TH2[1]处的Y坐标与所述第二色调映射曲线中的第二三次样条在TH2[1]处的Y坐标相同，且所述第一三次样条在TH2[1]处的一阶导数与所述第二三次样条在TH2[1]处的一阶导数相同。10.根据权利要求7
‑
9任意之一所述的方法，其特征在于，所述第二色调映射曲线中的第二三次样条在TH3[1]处的Y坐标与所述第二色调映射曲线中的第三色调映射函数在TH3[1]处的Y坐标相同，且所述第二三次样条在TH3[1]处的一阶导数与所述第三色调映射函数在TH3[1]处的一阶导数相同。11.根据权利要求1
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10任意之一所述的方法，其特征在于，所述获取所述图像数据的第一色调映射曲线的第一参数，包括：获取所述图像数据的元数据；根据所述元数据以及所述显示参数，确定所述第一色调映射曲线的第一参数。12.一种动态范围映...

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