[发明专利]用于数字图像的动态范围扩展的系统和方法

说明书

一种用于数字图像的动态范围扩展的系统，包括：配置装置，根据第一和第二参数得到块三对角矩阵的值；分析装置，计算并存储前一帧图像数据的直方图和前一帧图像数据的直方图均衡；优化装置，根据第一和第二参数、块三对角矩阵以及直方图和直方图均衡，利用块三对角矩阵方程，计算并存储前一帧图像数据的输出直方图，根据前一帧图像数据的输出直方图，计算并得出映射函数，根据映射函数得出前一帧图像数据的映射表；映射装置，接收后一帧图像数据，利用前一帧图像数据的映射表处理后一帧图像数据以产生增强的图像数据。与现有技术相比，本发明不但可处理超高清图像，而且对硬件系统要求很低。因此，本发明实现了以很低的硬件要求去处理超高清图像。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体地说，涉及一种用于数字图像或视频信号的动态范围扩展的系统和方法。

背景技术

数字图像由尺寸为宽×高的整数的2-D阵列表示。颜色由可以是不同格式(例如RGB、YUV、LUV等)的3种阵列表示，并且有时第四通道也用于表示透明区域(alpha通道)。本发明仅集中研究亮度数据(不是颜色或透明度)，被称为表示亮度的1个通道(例如YUV格式的Y通道)。在数字图像中最常用的整数格式(比特深度)是无符号的8位/像素(值从0到255)。

在显示面板中，在伽玛校正之后，将亮度值转换成(cd/m2)，范围从Y＝0的最低(最暗)级别到Y＝2^比特深度-1的最高(最亮)级别。由显示面板覆盖的亮度的范围被称为显示面板的动态范围。

数字图像可能不使用所有可用的亮度级别。例如，8比特/像素图像可能仅使用从64到191的Y值，其仅覆盖从0到255的完整范围的50％。具有低(大)亮度值覆盖的图像被称为低(高)动态范围图像(分别为LDR或HDR图像)。

本发明引入了一种扩大(或扩展)输入数字图像的动态范围的系统和方法。增强帮助展现图像中的看不见的细节，同时防止图像中的现有噪声或伪像变得可见。

发明内容

本发明的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本发明的实践中得到。

公开了一种扩展数字图像或视频信号的动态范围的系统和方法。与现有技术相比，本发明不但可处理超高清图像，而且对硬件系统要求很低。因此，本发明实现了以很低的硬件要求去处理超高清图像。本发明解决了提高增强效果的更复杂的问题。

本发明提供了一种用于数字图像的动态范围扩展的系统，包括：配置装置，被配置以产生第一参数和第二参数，并根据所述第一参数和所述第二参数得到块三对角矩阵的值；分析装置，被配置以计算输入的前一帧图像数据的直方图和输入的前一帧图像数据的直方图均衡，并存储所述前一帧图像数据的直方图和所述前一帧图像数据的直方图均衡；优化装置，被配置以根据来自配置装置的所述第一参数和所述第二参数、所述块三对角矩阵以及来自分析装置的所述前一帧图像数据的直方图和所述前一帧图像数据的直方图均衡，利用所述块三对角矩阵方程，计算并存储前一帧图像数据的输出直方图，根据所述前一帧图像数据的输出直方图，计算并得出映射函数，根据所述映射函数得出前一帧图像数据的映射表并保存所述映射表；映射装置，被配置接收后一帧图像数据，利用所述前一帧图像数据的映射表处理后一帧图像数据以产生增强的图像数据。

本发明还提供了一种用于数字图像的动态范围扩展的方法，包括：产生第一参数和第二参数，并根据所述第一参数和所述第二参数得到块三对角矩阵的值；计算输入的前一帧图像数据的直方图和输入的前一帧图像数据的直方图均衡，并存储所述前一帧图像数据的直方图和所述前一帧图像数据的直方图均衡；根据所述第一参数和所述第二参数、所述块三对角矩阵以及所述前一帧图像数据的直方图和所述前一帧图像数据的直方图均衡，利用所述块三对角矩阵方程，计算并存储所述前一帧图像数据的输出直方图，根据所述前一帧图像数据的输出直方图，计算并得出映射函数，根据所述映射函数得出前一帧图像数据的映射表并保存所述映射表；接收后一帧图像数据，利用所述前一帧图像数据的映射表处理所述后一帧图像数据以产生增强的图像数据。