[发明专利]一种高动态范围的调整方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种高动态范围的调整方法和装置。

背景技术

真实场景所展现的亮度值具有非常宽广的动态范围，从夜空中的星光到耀眼的太阳，场景发出的亮度幅度涵盖了超过九个数量级(10cd/m)的动态范围，其中，一幅图像亮度级别的最大值和最小值之间的比例被称为动态范围(Dynamic Range)。

通过眼睛瞳孔的自动调节，从夜空中的星光到耀眼的太阳，人眼能分辨物体的动态范围可以达到100000000∶1，即使在同一个适应图形内，不需要调节，人眼视觉系统也能够同时感知约五个数量级范围(即人眼能分辨10000∶1的亮度范围)的场景亮度，即人眼可以通过动态的调整机制来感知真实的世界。

随着成像技术和计算机图形图像技术的发展，高动态范围(High DynamicRange，HDR)的图像已经可以通过光谱记录仪器，或者，多幅同一场景具有不同曝光时间的图像序列合成而获得，从而使得高动态范围技术在计算机图形学、虚拟现实等领域开始有着越来越多的应用。

具体的，高动态范围图像可以同时记录处于场景中非常亮区域中的可视细节信息，以及处于场景中非常暗区域中的可视细节信息，而该可视细节信息在普通低对比度图像中很容易丢失，从而使得高动态范围图像能够更加清楚的记录场景中的可视细节信息。

可以看出，在高动态范围图像中，场景中亮的地方可以非常亮；场景中暗的地方可以非常暗；场景中亮暗部的细节都很明显。

然而，现有的标准显示设备(例如，阴极射线管CRT显示器等)仅能显示约两个数量级动态范围的亮度，而高动态范围图像的亮度动态范围远远超过目前的标准显示设备所能显示的水平，为了适应目前的标准显示设备输出视觉感知与真实场景相对一致的图像，需要在标准显示设备上显示上述的高动态范围图像之前，对高动态范围图像进行对比度压缩，即需要将高动态范围图像转换为低动态范围图像，从而使得标准显示设备能够清楚的显示真实场景所对应的图像亮度。

现有技术中，HDR图像的可视化方法(即将高动态范围图像转换为低动态范围图像)主要分为两种，分别为全局映射的HDR图像的可视化方法，和局部映射的HDR图像的可视化方法。

具体的，在全局映射的HDR图像的可视化方法中，通过像素间点到点的对应函数(曲线)对HDR图像中的每个像素进行映射；即根据对应函数将高动态范围图像中的每个像素与低动态范围图像中的每个像素进行点到点的映射。

可以看出，高动态范围图像中的每个像素与低动态范围图像中的每个像素之间的映射是一对一的，高动态范围图像中取值相同的像素将映射为相同的低动态范围图像的像素。该全局映射的HDR图像的可视化方法具有计算速度快，能够保持良好的整体明暗效果的优点。

此外，在使用局部映射的HDR图像的可视化方法中，不需要对HDR图像中的每个像素进行点到点的映射，局部映射算法比全局映射算法更加灵活，而且由于局部映射过程中不是一对一的对HDR图像中的每个像素进行映射，从而使得像素的映射结果取决于该像素空间相邻的像素。

可以看出，局部映射的结果更加倾向于增强局部较小的对比度，并压缩相对较大的对比度，从而能够保持所有的可视细节信息。而在使用局部映射的HDR图像的可视化方法的过程中，由于局部映射没有保持原场景图像中的像素亮度大小顺序，局部映射的算法结果中均出现了不同程度的噪声，例如，在较强边缘附近将出现晕轮现象。而且，局部映射所使用的算法的运算复杂度也比全局映射要高。

发明内容

本发明提供一种高动态范围的调整方法和装置，以保证图像的对比度和颜色符合人的视觉效果。

为了达到上述目的，本发明提出了一种高动态范围的调整方法，包括以下步骤：

根据高动态范围图像的亮度获取低动态范围图像的亮度范围，所述低动态范围图像的亮度范围为显示设备能够显示的亮度范围；

对所述低动态范围图像的亮度范围的获取结果进行线性映射和直方图均衡，并获得低动态范围图像。

其中，根据高动态范围图像的亮度获取低动态范围图像的亮度范围包括：

根据公式