[发明专利]用于对高动态范围图像进行处理的方法和装置

说明书

可以使用SDR图像和调制值来表示输入HDR图像。为了使SDR图像能够被查看并且代表HDR图像，提出了一种用来计算调制值的中间色调优化技术。具体地，在导出调制值时使用两个条件：(1)黑色并不过于激进地向下截断至零；以及(2)将用来表示HDR图像的中间色调范围的SDR图像中的码字数量最大化。可以进一步对调制值进行截断，以避免非常暗的图像和非常亮的图像超出范围。时间稳定化也可用来对SDR视频中的发光度的时间变化进行平滑。在确定了调制值之后，可以基于HDR图像和调制值获得SDR图像。

技术领域

本发明涉及用于对高动态范围图像进行处理的方法和装置，更具体地，涉及用于将图像从一个动态范围转换到另一个动态范围的方法和装置。

背景技术

本部分旨在向读者介绍本领域中可能与以下描述和/或要求保护的本发明的各方面相关的各种方案。相信本讨论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。因此，应当理解：这些陈述应按这种方式解读，而不是作为对现有技术的承认。

画面中光亮度的动态范围可被定义为图像的最高光亮度值与图像的最低光亮度值之间的比率：

r＝亮/暗，

其中，“亮”标示图像的最高光亮度值，“暗”标示图像的最低光亮度值。动态范围“r”一般地表示为等于2的幂的数，称为f-制光圈(f-stop)或等同的光圈。例如，比率1000大约是10倍f-制光圈，其是标准非HDR视频(也称为SDR(标准动态范围)视频或等同地称为LDR(低动态范围)视频的典型动态范围。

图像的动态范围可以非常大，并且可远在能够由标准图像格式(比如广播或PC成像中使用的8-10比特伽马化格式)表示的范围之外。本文中，术语“伽马化格式”指的是非线性域中表示的图像格式。例如，通过使用非线性函数(其可以是幂函数、对数或OETF(光电子传递函数)，比如ITU-R推荐BT.709/BT.2020中所定义的)将线性分量(比如但不限于RGB和Y)变换到伽马化的域中。

不同的图像可通过不同的格式表示，并具有不同的动态范围。例如，我们考虑图像I，其光亮度由元素Y以尼特为单位线性表示。Y的值可以对应于所捕获的场景在所谓的“场景参考”格式中的真实发光度(即在文档格式中，Y＝1对应于所捕获的场景中的1尼特的光亮度，Y＝x对应于x尼特)。Y的范围可以覆盖例如由相机捕获的图像场景的所有可能光亮度范围。通过改变相机的光学器件(滤光器、光圈)和/或传感器(曝光时间、ISO)，场景的范围可以非常大。非常暗的场景(比如，望远镜观测)(例如使用长曝光时间)或非常亮的场景(比如，日落)(例如，使用非常小的光圈和强滤光器)都是可能的，这导致非常暗和非常亮的画面。从而，动态范围可能大大超过15倍f制光圈。

元素Y的值还可用来表示由其上的图像已经以所谓的“场景参考”格式进行了后期制作的显示器提供的发光度(即在文档格式中，Y＝1对应于由用于分级的显示器渲染的1尼特的光亮度，Y＝x对应于x尼特)。通过“显示器参考”格式提供的动态范围通常比“场景参考”格式的动态范围要小得多。这导致相关画面具有更为有限的动态范围和峰值光亮度。例如，如在某个面向受限广播的规范中所规定的，这些图像的动态范围可以是15倍f-制光圈并且这些图像的峰值光亮度可以是1000尼特。