[发明专利]高动态范围编解码器

说明书

本申请是申请号为200680051640.9、申请日为2006年9月7日、发明名称为“高动态范围编解码器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及编码图像数据。本发明具有用于编码图像或者用于编码视频数据序列的特殊应用。

背景技术

动态范围是一种图像的最亮和最暗部分的相对亮度的度量。直到最近，大多数电视机、计算机监视器和其它显示设备已经能够再现仅仅几百到1的动态范围。这远远小于人眼能察觉的动态范围。具有更大的动态范围的显示设备正变得可用。这种高动态范围的显示设备能够提供比由传统的“低动态范围”显示设备产生的图像更为自然和逼真的图像。

高动态范围显示设备在宽频带的应用中十分有益。例如，高动态范围的显示设备可以被用来显示从电影和游戏画面到诸如飞行模拟器的模拟器中的视觉显示的范围的逼真的视频图像。高动态范围的显示设备还具有要求苛求的成像应用方面的应用，比如医学成像。

许多当前的图像数据格式利用每像素24位或更少位数指定像素值。这些位同时指定了像素的亮度和颜色。对于指定可以在高动态范围显示器能够再现的范围上平滑地变化的整个范围的色彩和亮度，24位太少。为了从高动态范围显示器获得全部益处，需要提供能够指定宽范围的像素值的图像数据。已经开发或建议了提供每像素更多位数的各种高动态范围数据格式。这种高动态范围数据格式与先前的较低动态范围数据格式不是典型地向后兼容。

例如，如同在R.Mantiuk，G.Krawczyk，K.Myszkowski和H-P.Seidel.的“Perception-motivated high dynamic range videoencoding”.ACM Transactions on Graphics(Proc.of SIGGRAPH2004)，23(3)：730-38，2004中描述的HDRV“Perception-motivatedHDR Video Encoding”是一种不能提供向后兼容性的有损HDR视频压缩方法。该方法针对亮度利用11位以及针对色度利用两倍8位来编码HDR像素。这就使得视频流不包括LDR帧上的任何信息。

在Greg Ward和Maryann Simmons.的“Subband encoding ofhigh dynamic range imagery”.In APGV`04：Proceedings of the 1stSymposium on Applied perception in graphics and visualization，83-90页，纽约，NY，USA，2004.ACM Press中描述了JPEGHDR。该方法包括子抽样子带层，这可能导致高频损耗。为了防止产生这种损耗，该方法建议三种方法：预先校正LDR层，以在该层内编码由于子抽样可能丢失的高频；事后校正，其试图恢复已经丢失的高频，而不是修正LDR图像和全采样，这意味着不执行子抽样。

仍然有对用于编码和解码HDR图像，特别编码和解码是HDR视频图像的实用的方法和设备的需求。特别是需要这种方法和设备提供与现有硬件的向后兼容性以再现较低动态范围图像。

发明内容

本发明提供了用于编码高动态范围图像数据和用于解码该数据以提供较低动态范围图像数据和较高动态范围图像数据的方法和设备。可以将该方法和设备应用于编码视频数据。在本发明的一些实施例中，以诸如MPEG(运动图像专家组)格式的标准格式来编码较低动态范围的数据。

本发明一方面提供了一种用于编码高动态范围图像的方法。该方法包括获得对应于高动态范围图像的较低动态范围图像；识别高动态范围图像中的像素组，较低动态范围图像中这些对应的像素全部都具有相同的像素值；至少部分基于属于多个组的每一个的高动态范围图像中的像素的像素值，生成预测函数；对较低动态范围图像应用该预测函数，以获得预测的图像；计算表示预测图像中的像素值和高动态范围图像中的对应的像素值之间的差异的残留图像；以及编码并存储表示较低动态范围图像、预测函数和残留图像的数据。

本发明的其它方面提供用于解码已经根据本发明编码的高动态范围图像的方法，以及用于编码和/或解码高动态范围图像的设备。

下面描述本发明另外的方面和本发明的特定实施例的特征。

附图说明

附图中举例说明了本发明的非限制性实施例，

图1是举例说明根据本发明的一个实施例的编码方法的流程图；

图1A是来自高动态范围图像的像素值的直方图，较低动态范围版本的图像中的这些对应的像素全部都具有相同的像素值；