[发明专利]对视频序列进行色调映射的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及视频色调映射(tone-mapping)。具体地，本发明的技术领域涉及视频序列的局部色调映射。

背景技术

这部分旨在向读者介绍技术的各种方面，其可能涉及在下面描述和/或要求保护的本发明的各个方面。相信该论述有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本发明的各个方面的方面。因此，应当理解，这些陈述要从这个角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认。

高动态范围(HighDynamicRange，HDR)影像在计算机图形学和图像处理这些领域中正变得广泛已知，并且由于色调映射算子(ToneMappingOperator，TMO)，已经可以意识到使用HDR技术带来的益处。实际上，TMO在LDR显示器(低动态范围)上再现在HDR图像中可得到的宽范围的值。注意，LDR帧具有比HDR图像的动态范围更低的动态范围。

存在两种主要类型的TMO：全局(global)算子和局部(local)算子。

全局算子使用HDR帧的特性来针对整体图像计算单调递增的色调映射曲线。因此，这些算子确保空间亮度相干性(coherency)。然而，它们通常不能再现在HDR帧中包含的更精细的细节。

相反地，局部算子基于其空间邻域对每个像素进行色调映射。这些技术增加局部空间对比度，从而提供更详细的帧。

众所周知的局部TMO对每个像素的空间邻域进行滤波。经滤波的图像被用于对每个颜色通道进行缩放(scale)以获得LDR帧(ChiuK.，HerfM.，ShirleyP.，SwamyS.，WangC.，ZimmermanK.：SpatiallyNonuniformScalingFunctionsforHighContrastImagesf.Interface，5月(1993年))。

更复杂的解决方案使用金字塔形方法，金字塔(pyramid)的每个级别与空间邻域的不同大小相对应，使用金字塔的每个级别对每个颜色通道进行压缩，并且混合所有级别的所有结果提供经色调映射的帧。(RahmanZ.，JobsonD.：Amultiscaleretinexforcolorrenditionanddynamicrangecompression，(1996年)SPIE国际研讨会)。

一些其他的通常的解决方案使用频率子带分解以保留更精细的细节。子带被分开地处理，然后被组合以获得经色调映射的帧(TumblinJ.：LCIS：Aboundaryhierarchyfordetail-preservingcontrastreduction。(1999年)第26届年会的会议记录)。

摄影色调再现(PTR)[RSSF02]算子依赖于拉普拉斯(Laplacian)金字塔分解(ReinhardE.，StarkM.，ShirleyP.，FerwerdaJ.：Photographictonereproductionfordigitalimages。ACMTrans.Graph.21，3(2002年7月)，267{276)。阈值允许选择最佳的邻域的大小以用于每个像素而不是混合。

其他众所周知的解决方案是使用梯度域压缩(GradientDomainCompression，GDC)以便在梯度域中执行色调映射(FattalR.，LischinskiD.：Gradientdomainhighdynamicrangecompression。ACMTransactionsonGraphics(2002年))。根据高斯金字塔(gaussianpyramid)的每个级别的像素周围的空间邻域来计算出梯度。基于梯度的量级对每个像素确定缩放因子。以全分辨率组合所有梯度场，以获得经压缩的梯度场。因为该梯度场不总是可积分的(integrable)，所以使用接近的近似来计算经色调映射的帧。

将TMO单独地应用于输入的视频序列的每个帧通常导致时间不相干性。存在两种主要类型的时间不相干性：闪烁伪像(flickeringartifact)和时间亮度不相干性(temporalbrightnessincoherency)。