[发明专利]增强图像动态范围的方法和装置

说明书

本申请是申请号为200880000024X，发明名称为“增强图像动态范围的方法和装置”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及增强图像动态范围的方法和装置，特别涉及一种增强图像信号亮度动态范围的方法。

背景技术

亮度是一个从特定区域发出光的光强度或数量的度量值，然后亮度再转化成场景或图像的感知亮度。在现实世界里，亮度范围在亮度和时间上都是连续的，并从星光到阳光可能高达14个数量级(10的14次幂)。人眼可以观看5个数量级的亮度范围。产生高动态范围(HDR)的图像是很容易理解的。例如，通过采用多个曝光时间，照片可以包括场景的整个动态范围。能够捕捉高动态范围场景的数码相机变得越来越受欢迎。但是，大多数的显示装置仅能显示2到3个数量级的场景。亮度映射(luminance mapping)，也称为色调映射(tone mapping)，可以被用来将现实世界的动态范围映射到电子显示设备的较低动态范围。或者，也有许多算法和图像技术已经被开发用来将HDR场景的动态范围压缩到一个可显示范围。色调映射的一个优点是能够优化管线内视频流的数据量。

LCD显示器技术的最新发展已经产生可以显示具有高亮度动态范围图像的显示器。但是，由于在图像在显示器上显示之前，很多图像被转换到一个更低的动态范围，所以需要一个提高数字图像亮度动态范围的逆过程，以便与这些高动态范围显示器一起使用。扩大动态范围的最直接方法是仅将每个像素强度值乘以一个常数。但是，这种线性扩展没有考虑图像特征和人类视觉系统特性。而且，这种线性按比例放大的方法可能产生噪声，如在逐渐变化的区域产生轮廓效应(contouring effect)。

还有一个趋势就是，要在便携式电子设备如移动电话、个人数字助理(PDAs)和游戏机上可以观看到视频和图像。尽管期望这些设备可以显示高分辨率和高动态范围的图像，但如成本、设计、限制和电池寿命等因素可能决定了便携式设备内使用的显示设备只能在一个比标准显示屏(如电视或计算机显示器)更低的分辨率和照明动态范围上运行。

所以，本发明的目的是提供一种增强图像信号动态范围的方法和图像处理设备。

发明内容

在本发明里，一种将图像信号从初始动态范围转换成目标动态范围的方法包括：将初始动态范围和目标动态范围分割成多个对应的子范围，并将每个初始子范围映射到其对应的目标子范围。用来在每个初始子范围到对应目标子范围之间进行映射的映射函数或算法不需要并且最好不是相同的。

为了获得子范围，其中一个动态范围，即是说或者初始动态范围或者目标动态范围，被分割成多个具有相等尺寸的子范围，而另一个动态范围被分割成对应的子范围，其每个子范围的尺寸是基于对应相等尺寸子范围特征。

本发明也包括采用本方法的显示器、捕捉和图像处理装置。

从以下仅通过范例的描述，本发明的其它方面将越发明显。

附图说明

现通过范例并结合附图，描述本发明的典型例子，其中：

图1描述一种在色调映射之前将初始和目标动态范围分割成子范围的方法的第一典型实施例；

图2描述图1子范围的色调映射；

图3描述一种在色调映射之前将初始和目标动态范围分割成子范围的方法的第二典型实施例；

图4是一个高动态范围显示装置的第一典型实施例的模块图；

图5描述在图4显示装置内将一个低动态范围和目标高动态范围分割成子范围，以及

图6是一个高动态范围显示装置的第二典型实施例的模块图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的典型实施例，并结合附图描述例子。本方法涉及一种增强图像或图像信号的亮度动态范围的方法。图像或图像信号可以是静态图像或视频图像。本方法通常是在转换图像的比特深度(bit-depth)或每像素比特(bit-per-pixel)时使用，例如从8-比特图像转换成16-比特图像，反之亦然。但对本发明而言这不是最关键的，本方法可以被用来增强图像的亮度动态范围，而不需要改变图像的比特深度。