[发明专利]高动态范围视频自适应预处理方法

权利要求书

1.一种高动态范围视频自适应预处理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：在二维坐标系中，将位深为10bit的PQ曲线所覆盖的实际亮度范围非线性地划分为32个实际亮度间隔，使每个实际亮度间隔对应的量化亮度间隔初始拥有的整型量化数据为32个；

步骤二：将待预处理的高动态范围视频中的每帧分为Red、Green、Blue三个通道；然后将待预处理的高动态范围视频中当前待处理的第i帧定义为当前帧；其中，i为正整数，i的初始值为1，1≤i≤Frame，Frame表示待预处理的高动态范围视频中包含的帧的总帧数；

步骤三：将当前帧的当前待处理的第m个通道定义为当前通道；其中，m＝1,2,3，m＝1表示Red通道，m＝2表示Green通道，m＝3表示Blue通道；

步骤四：获取当前通道的最大实际亮度值和最小实际亮度值；然后计算当前通道的最大实际亮度值对应的量化亮度值，记为并计算当前通道的最小实际亮度值对应的量化亮度值，记为再根据和计算当前通道对应的未使用的整型量化数据的个数，记为

步骤五：去重统计当前通道中落于位深为10bit的PQ曲线所覆盖的各个实际亮度间隔内的实际亮度值的个数，将当前通道中落于位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第j个实际亮度间隔内的实际亮度值的个数记为其中，去重统计是指相同的实际亮度值仅计数1个，j为正整数，j的初始值为1，1≤j≤32；

步骤六：对当前通道进行双边滤波处理；然后对当前通道经双边滤波处理后得到的图像进行K-means聚类操作，聚类目标设置为聚为两类，得到当前通道的掩膜图，将当前通道中与其掩膜图中的白色区域所对应的一块区域作为容易造成视觉产生对比度失真的区域，记为

步骤七：根据确定当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的所有实际亮度间隔中需要调整优化的实际亮度间隔，并将这些需要调整优化的实际亮度间隔构成的集合记为Ω，而将剩余的实际亮度间隔构成的集合记为Ω'；

步骤八：将当前通道对应的未使用的整型量化数据分配给Ω中的每个实际亮度间隔，以实现Ω中的每个实际亮度间隔的调整优化；然后计算当前通道下最终分配给Ω中的每个实际亮度间隔的整型量化数据的个数，将当前通道下最终分配给Ω中的第k个实际亮度间隔的整型量化数据的个数记为其中，k为正整数，k的初始值为1，1≤k≤K，K表示Ω中的实际亮度间隔的总个数，round()表示四舍五入取整函数，表示当前通道中落于Ω中的第k个实际亮度间隔内的实际亮度值的个数；

步骤九：在步骤八的基础上，计算当前通道对应的剩余还未使用的整型量化数据的个数，记为若则不进行继续分配，直接执行步骤十；若则将当前通道对应的剩余还未使用的整型量化数据分配给Ω'中的每个实际亮度间隔，计算当前通道下最终分配给Ω'中的每个实际亮度间隔的整型量化数据的个数，将当前通道下最终分配给Ω'中的第k'个实际亮度间隔的整型量化数据的个数记为再执行步骤十；其中，k'为正整数，k'的初始值为1，1≤k'≤K'，K'表示Ω'中的实际亮度间隔的总个数，K+K'＝32，表示当前通道中落于Ω'中的第k'个实际亮度间隔内的实际亮度值的个数；

步骤十：根据当前通道下最终分配给位深为10bit的PQ曲线所覆盖的每个实际亮度间隔的整型量化数据的个数，计算当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的每个实际亮度间隔的最大实际亮度值和最小实际亮度值，将当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第j个实际亮度间隔的最大实际亮度值和最小实际亮度值对应记为和其中，g为正整数，g的初始值为1，1≤g≤j，表示当前通道下最终分配给位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第g个实际亮度间隔的整型量化数据的个数，表示当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第j-1个实际亮度间隔的最大实际亮度值，为的反函数，

c₁、c₂、c₃、p₁、p₂均为常数，c₁＝0.8359、c₂＝18.8515、

c₃＝18.6875、p₁＝0.1593、p₂＝78.8437，为引入的变量，此处用于代表

步骤十一：对当前通道中的每个像素点进行映射，得到映射后的图像，即为预处理后的图像，将预处理后的图像中坐标位置为(x,y)的像素点的实际亮度值记为的获取过程为：当当前通道中坐标位置为(x,y)的像素点的实际亮度值大于或等于且小于或等于时，令其中，1≤x≤Width，1≤y≤High，Width表示当前通道的宽度，High表示当前通道的高度，j^*∈[1,32]，表示通过步骤十得到的当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第j^*个实际亮度间隔的最大实际亮度值，表示通过步骤十得到的当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第j^*个实际亮度间隔的最小实际亮度值，表示当前通道中坐标位置为(x,y)的像素点的实际亮度值对应的量化亮度值，Y_i^m(x,y)表示当前通道中坐标位置为(x,y)的像素点的实际亮度值，表示当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第j^*个实际亮度间隔对应的量化亮度间隔的最小量化亮度值，也即为所在的第j^*个量化亮度间隔的最小量化亮度值，表示当前通道下位深为10bit的PQ曲线所覆盖的第j^*个实际亮度间隔对应的量化亮度间隔的最大量化亮度值，也即为所在的第j^*个量化亮度间隔的最大量化亮度值；

步骤十二：令m＝m+1；然后将当前帧的下一个待处理的通道作为当前通道；再返回步骤四继续执行，直至当前帧的三个通道处理完毕；其中，m＝m+1中的“＝”为赋值符号；

步骤十三：令i＝i+1；然后将待预处理的高动态范围视频中下一帧待处理的帧作为当前帧；再返回步骤三继续执行，直至待预处理的高动态范围视频中的所有帧处理完毕；其中，i＝i+1中的“＝”为赋值符号。