[发明专利]具有颜色约束的亮度改变图像处理

说明书

技术领域

本发明涉及用于将具有以第一亮度的像素颜色的图像转换成具有以第二亮度的像素颜色的图像的装置和方法以及比如数据存储或传输产品或信号的所得产品。

背景技术

颜色处理是困难的任务，特别是在对应于相当不同（例如最大的一个是较小的一个的至少1.5倍）的输入和输出亮度动态范围的颜色表示之间变换（诸如例如以获取直接可用于驱动显示器的颜色规范，由此显示器可以注意处置其细节，比如例如依赖于显示器的电光再现行为或伽玛）颜色时尤为如此。这可以在例如从高动态范围（HDR）变换到低动态范围（LDR）时发生，或者反之亦然。HDR可以指以较高峰值辉度，并且典型地还以较深黑色在显示器上再现，而且还指以较高捕获场景动态范围，或者要与这样的较高动态范围显示器一起使用的信号编码。熟练的阅读者理解的是，如果我们说表示对应于特定动态范围，那么它根据该范围来指定。颜色规范并不意味着这么多（特别是在HDR编码或HDR再现的技术领域中），除非我们指定哪些亮度对应于颜色坐标（例如，一个应当显示具有最大辉度的或者具有减小的辉度的挂毯的照片使得它看起来更像挂毯而不太像发光物体）。例如，在相对RGB编码中，我们可以说白色[1,1,1]与2000尼特的最大可显示峰值辉度对应（对于HDR显示器而言），并且例如对于其它（“LDR”）显示器而言小两倍，针对其它显示器我们将得出新的颜色规范。如果颜色是依赖于设备而指定的，则动态范围的最大值可以是实际显示器峰值辉度，并且对于通用颜色编码而言，人们可以考虑与基准显示器峰值辉度（例如5000尼特）对应的最大编码（例如255,255,255）。该原理可以以人们编码颜色的任何方式来应用（例如在非线性实验室中等）。

从例如HDR到LDR的映射的现在现有技术尝试在获取良好（例如自然外表，或者具有至少在其色外观而不是其辉度或深浅方面与输入HDR/颜色合理匹配的输出/LDR颜色）颜色作为输出时已经看到大量困难。至少三个原因贡献于此。首先，实践中使用的若干颜色空间以不方便的方式为非线性的，并且甚至在这种情况下人们并不总是以正确方式使用它们，这引起（有时难以预测）颜色误差，其然后需要大量另外的校正。其次，不同显示器具有它们自身的固有限制，并且LDR显示器正好不能做出像HDR显示器那么多的亮颜色。这可以例如引起LDR色域的顶部中的选择以使颜色不太饱和。最后，最终颜色的质量是由对人类观看者的外观评判的，并且这也是高度复杂的过程。在不适当地映射颜色时的数学上的大问题已经是在将颜色映射到不可实现的、色域之外的颜色以用于最终显示和/或输出颜色空间时发生的限幅。

在US2006/0104508中提供了一种适配图像以用于在具有不同动态范围的显示器上显示的系统的示例。在该系统中，在LDR图像中检测镜面高光并且HDR显示器的附加动态范围被用来增加镜面高光的辉度。该系统通过应用分段式线性变换来实现这一点。

比如R. Mantiuk等人的现有技术“Color Correction for Tone Mapping（用于色调映射的颜色校正）”，Eurographics第28卷（2009），第193-202页以指定亮度方向上的色调映射开始，并且然后将该色调映射应用在输入图像中的像素的亮度上。然后处置其余的颜色问题，但是它仍难以得到良好的颜色。

我们的发明的目的还在于具有一种颜色处理，其可以处置（除其它之外）用于较高和较低亮度动态范围的颜色表示之间的映射，其特别地注意正确地处置颜色的色外观。并且优选地我们还具有一种简单方法，其可以便宜地并入在许多装置中。

发明内容