[发明专利]一种兼容LDR的HDR图像编码方法及其解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种兼容LDR的HDR图像编码方法及其解码方法。

背景技术

HDR(High-Dynamic Range)图像全称是高动态范围图像，与普通图片存储的格式不同。普通JPEG，BMP图片均采用8位整型数据来保存单个通道分量，如RGB，每个分量均采用8位的数据来保存，单个像素总共24位。HDR图像相比较JPEG的优势在于每个通道均采用浮点数来表示，每个通道采用32位来存储，使得图片的动态范围得以最大程度的保留。

HDR图像由于其高对比度等优越特性，作为下一代图像的发展的一个方向被各界寄予厚望。但HDR的推广存在一些困难，包括HDR显示技术不成熟等，但更大的一个挑战是HDR要求的存储空间相比普通JEPG图片要大很多，这对显示设备提出了更高的要求。而且目前大量使用的LDR(Low-Dynamic Range，低动态范围)显示器并不支持HDR图片的显示，使得HDR图片在普通LDR显示器上无法发挥出其优越性，因此HDR图像的进一步广泛应用也受到很大限制。但由于HDR显示技术目前尚未完全普及，HDR图像在HDR显示技术尚未大规模应用之前，如何设计兼容LDR显示器的HDR编码显得十分必要。

当前主要有两种方式来保存HDR信息，一种是Ward提出来的将HDR信息压缩后附加到JPEG的头文件的方法，G.Ward等人首先在2005年提出了JPEG-HDR的编码技术，使得HDR能以JPEG图片的形式在LDR显示器上显示，而同时保存了HDR的信息，具体来说，Ward采用的方法是将HDR映射为LDR JPEG图片后，将部分HDR信息保存到JPEG的头文件，然而，这种方法是有损的；另一种是台湾学者吴俊霖提出的将HDR信息隐藏到JPEG图片数据中的方法，并通过解密方式来解码隐藏信息来复原HDR。

这两种编码方法得到的HDR图片都可以JPEG形式在普通LDR显示器显示。Ward的方式相比较台湾学者方式的最大不同在于隐藏HDR信息方式不同。相对而言Ward的方式保存信息比较简单。Ward方法的一个缺陷是亮度分量损失较大。

因此，有必要提供一种真实度高，兼容性好的兼容LDR的HDR图像编码方法来满足现有需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼容LDR的HDR图像编码方法和解码方法，使HDR图像能够真实地在LDR显示器上显示，并具有较好的兼容性。

因此，本发明提供了一种兼容LDR的HDR图像编码方法，包括以下步骤：步骤1：将原始HDR图像经色调映射转换为LDR图像；步骤2：重新读入经色调映射转换得到的LDR图像并进行反色调映射，得到处理后的HDR图像；步骤3：将所述原始HDR图像与所述处理后的HDR图像分别从RGB格式转换为YCbCr格式；步骤4：计算转换为YCbCr格式的原始HDR图像与处理后的HDR图像之间的YCbCr分量差，得到冗余信息并对所述冗余信息进行图像压缩；步骤5：将压缩后的冗余信息作为应用标记存入到所述经色调映射转换得到的LDR图像中。

较佳地，所述色调映射转换后的LDR图像采用标准JPEG格式进行压缩。

较佳地，所述转换后的JPEG格式的LDR图像的应用标记具有APP0至APP15的标记单元，所述步骤5中压缩的冗余数据保存在APP10标记单元中。

具体地，所述步骤2的转换按照如下公式进行：Y′＝0.257*R′+0.504*G′+0.098*B′+16；Cb′＝-0.148*R′-0.291*G′+0.439*B′+128；Cr′＝0.439*R′-0.368*G′-0.071*B′+128，其中R′、G′、B′表示经过了gamma校正的R、G、B通道。

较佳地，所述步骤3中，所述冗余采用JPEG2000格式进行压缩。

较佳地，所述冗余在进行JPEG2000压缩时，所述冗余的Y、Cb、Cr分量的最小值与范围也一并作为JPEG2000数据进行压缩保存。

相应地，本发明同时提供了一种如上所述的兼容LDR的HDR图像编码方法的解码方法，包括以下步骤：步骤1：读取LDR图像的数据内容；步骤2：从LDR图像的应用标记中读取冗佘信息，并对所述冗余信息进行解码；步骤3：重新读入LDR图像进行反色调映射转换为HDR图像；步骤4：将HDR图像及所述冗余信息分别从RGB格式转换到YCbCr格式；步骤5：根据转换为YCbCr格式的HDR图像及冗余信息进行HDR图像的复原；步骤6：将复原得到的HDR图像从YCbCr格式转换为RGB格式，从而得到原始HDR图像。