[发明专利]一种用于改善视频图像通透性和动态范围的方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频图像技术领域，具体为一种用于改善视频图像通透性和动态范围的方法。

背景技术

近年来随着计算机技术和网络技术的快速发展和普及，视频图像技术经历了从模拟到数字，从数字到网络，从标清到高清的一系列转变，而且已经运用在了人们日常生活当中的各个领域，如安防监控、互联网、医疗、汽车、家电、手机等等，可以说现在的人们已经越来越离不开视频了。由此，人们对视频图像质量的要求也越来越高，其中通透性和动态范围是评判视频图像质量的两个非常重要的指标。通透性是视频图像给人眼最直观的感受，一张通透性高的图像主要表现为图像主体部分细节清楚，亮暗分明，层次感强烈，非主体部分可能欠曝或过曝，失去部分细节，但同时消除了对人眼的干扰，因此能给人眼带来非常强烈的视觉冲击，而一张通透性低的图像主要表现为图像细节可辨，但亮暗不明，没有层次，整体画面灰蒙蒙的。动态范围是指一幅图像能够同时展现亮区和暗区细节的能力，一般采用亮区亮度和暗区亮度的比值或分贝值来评估，一张动态范围高的图像表现为图像整体细节清楚，亮区和暗区细节清晰可辨，而一张动态范围低的图像表现为图像部分细节清楚，亮区过曝或暗区欠曝，细节无法辨认。在视频图像技术的实际应用中，如何做到图像通透性高又要动态范围高，已经成为各个厂家竞相追逐的目标。

从原理上来讲，通透性和动态范围这两个指标存在一定的互斥性，因此只能根据人眼的视觉习惯取其平衡，而不同的人，不同的场景对图像通透性和动态范围的要求往往是不一样的，另外跟后端的显示设备也有关系，不同的设备显示出来的效果往往会不一样，甚至差异很大。因此，为了能让视频图像产品能满足不同场景，不同用户和不同显示设备的要求，就需要提供一种方便、快捷和有效的调节方法或工具。目前市面上的视频相关产品，通透性和动态范围这两个指标一般都是由厂家内部的专业人士调校，而用户对于这两个指标的改善往往无能为力。传统的做法是用户可以通过调节图像的亮度或对比度，或者通过调节带有宽动态功能视频图像产品的宽动态级别来达到一定程度的改善，而所有这些传统的调节方法功能都比较单一，也不够灵活，往往很难达到用户想要的理想效果。对于一个通用的视频图像产品，如果要做到灵活地调节图像通透性和动态范围，最好的办法就是调节视频图像前端的伽马曲线。其实传统的亮度、对比度和数字宽动态等功能都是基于伽马的原理实现的，因此，如果能够做到伽马曲线灵活调节，就能实现任意改变图像通透性和动态范围的功能。但是伽马曲线涉及的离散点很多，而且一定要保证其平滑，也不能失去图像本身的细节和色彩，往往调节的难度比较大，这部分工作一般由工程师完成，或者采用伽马公式计算出来的固定曲线。

伽马曲线是一种用于定义视频图像输入和输出对应关系的曲线，传统的伽马曲线往往采用固定伽马公式生成，即                                                ，其中，I为显示器发光强度，V为输入电压，则为显示伽马；其中，I和V的取值[0, 1]，则为显示伽马，一般的显示器为2.2，曲线如图1所示，

此可见，一幅正常的图像在显示器上显示时，往往会比较暗，因此为了解决这个问题，就需要对显示器或图像进行伽马校正，校正的原理就是通过改变图像输入电压和输出电压的对应关系，达到适配显示器显示的目的，最好的办法就是通过对显示器显示伽马公式进行一个逆运算，得到V和I的公式，将I标记为输入电压，V标记为输出电压即可。假设图像输入电压为Vi，输出电压为VO，则伽马校正曲线为：

为了让显示器的显示效果线性化，如上公式取值为2.2，则正好可以让显示器的显示亮度与视频图像的输入电压划上等号。图2为取值2.2的伽马校正曲线。

但是，线性化显示的图像效果往往不能让人眼感觉舒适，最直观的感受就是通透性比较差，图像灰蒙蒙的，因此很多厂家则采用取值为2.0或1.8，甚至更小的的校正曲线，让图像整体偏暗一些，这样图像对比也会强烈一点，给人眼感觉更舒适。但是，这些固化的伽马曲线，一般都不能适应于所有的场景、所有的用户和所有的后端显示设备，因此为了能让视频图像产品在各种运用场景下都能表现出出色的画质，根据实际场景调整伽马校正曲线就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的提供一种不仅操作方法简便，且能根据实际场景调整伽马校正曲线的视频图像通透性和动态范围的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于改善视频图像通透性和动态范围的方法，包括以下步骤：