[发明专利]一种色调映射方法及装置

说明书

本申请提供一种色调映射方法及装置，该方法可以由后端设备执行，在该方法中后端设备可以从前端设备接收元数据和HDR图像，根据该元数据中包含的映射曲线的特征参数生成映射曲线，并基于该映射曲线对HDR图像进行色调映射。其中，映射曲线的特征参数是前端设备根据HDR图像的亮度分布情况确定的。如此，通过结合HDR图像的亮度分布情况确定映射曲线参数，使得映射曲线的设计更灵活，可以有效提高HDR图像的显示效果。

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种色调映射方法及装置。

背景技术

高动态范围(high dynamic range，HDR)视频技术拓展了可显示的图像的亮度范围，因而能够记录较大的亮度范围信息，展现图像中更多的亮部和暗部细节。

然而，HDR视频或图像的亮度通常与标准动态范围(standard dynamic range，SDR)显示设备或大量其他现有的HDR显示设备的能够显示的亮度范围不匹配；例如，在同一帧HDR图像中，最暗部分的像素亮度为0.4cd/m2，最亮部分的像素亮度为6000cd/m2，而电视只能显示亮度大于等于0.5cd/m2且小于等于5000cd/m2的像素，则该帧图像中亮度为0.4cd/m2-0.5cd/m2的像素在电视中显示的将是一片黑暗，以及该帧图像中亮度为5000cd/m2-6000cd/m2的像素在电视中显示的将是一片白光。

因此，HDR视频或图像在现有的显示设备上显示时，需要根据显示设备的显示能力对HDR视频或图像的亮度进行处理得到SDR视频或图像，使其匹配显示设备可显示的亮度范围。对于将HDR视频或图像压缩到SDR视频或图像这个过程，我们称为色调映射(tonemapping，TM)。

业界提出基于N次样条函数确定的映射曲线对HDR图像进行色调映射，但映射曲线的生成依赖基础曲线(例如，贝塞尔曲线)，导致整条映射曲线的生成不够灵活，对特亮区域或者特暗区域的像素的色调映射效果较差，进而导致HDR图像的显示效果不佳。

发明内容

本申请提供一种色调映射方法及装置，用以对HDR图像进行色调映射，提升HDR图像的显示效果。

第一方面，本申请实施例提供一种色调映射方法，在该方法中，首先接收至少一帧图像和元数据；其中，元数据包括映射曲线的参数，例如，映射曲线的数目M、以及每一条映射曲线的起始节点和截止节点在第一坐标系中的坐标值；然后，可以根据元数据，生成M条映射曲线，并基于M条映射曲线，对至少一帧图像进行色调映射。

应理解，每一条映射曲线为N次样条曲线，第一坐标系的横向坐标表示色调映射前的图像亮度，第一坐标系的纵向坐标表示色调映射后的图像亮度；M为大于等于1的整数，N为大于等于3的整数。

在本申请实施例中，接收到元数据之后，可以根据元数据中的映射曲线的数目M、以及每条映射曲线的起始节点和截止节点在第一坐标系中的坐标值，生成M条N次样条曲线，并基于该M条N次样条曲线，对至少一帧图像进行色调映射。在本申请实施例中映射曲线的设计更灵活，可以有效提升HDR图像的色调映射效果，进而有效提升HDR图像的显示效果。

在一种可能的实施方式中，元数据还可以包括每一条映射曲线的起始节点的预设一阶导数和截止节点的预设一阶导数。

在该实施方式中，元数据包括每一条映射曲线的起始节点的预设一阶导数和截止节点的预设一阶导数，使得生成每一条映射曲线的方式更灵活。

在一种可能的实施方式中，至少一帧图像中的每帧图像对应至少一个亮度范围，每一个亮度范围对应至少一条映射曲线，每一条映射曲线对应的函数表达式可以为N阶多项式，N阶多项式中包括N+1个单项式，每个单项式对应一个系数。

在该实施方式中，至少一帧图像中的每帧图像包括一个或多个亮度范围，针对每个亮度范围，可以针对性地对其设计对应的地映射曲线，所以可以有效提升至少一帧图像的色调映射效果，进而有效提升至少一帧图像的显示效果。