[发明专利]一种高动态图像视觉无损压缩的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像压缩技术领域，尤其涉及一种高动态图像视觉无损压缩的方法及装置。

背景技术

图像压缩的目的是减少图像数据中的冗余信息，用更少的比特数存储图像，以减少系统访问带宽和存储空间的开销。图像压缩方法可以是无损的也可以是有损的，但在压缩比要求较高或是要求固定压缩比的应用场景中有损压缩在所难免，通过量化处理达到所需的压缩率，但量化处理也会导致图像质量的下降。在图像压缩处理中量化处理实际上是导致图像质量下降最主要的原因，JPEG是应用极广的图像压缩标准，对经过DCT（Discrete Cosine Transform）变换后的频率系数进行量化；JPEG-LS是一种近无损的图像压缩方法，对预测残差图像做量化；也有像H.264的I（帧内）图像编码，对变换后的残差图像做量化。JPEG、JPEG-LS和H.264的量化处理都未考虑局部区域的亮度和频率，笼统的采用对等的量化强度。

高动态（High Dynamic Range）成像的目的是要正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度，为表示更大的亮度范围，高动态图像和普通图像相比需要更大的数据位宽度，通常数据位宽度会达到20比特（支持120DB动态范围），但普通的显示设备能区分的色阶的数目256阶（也就是8比特的位宽），远不及高动态图像所表征的色阶数，为了让高动态范围的图像能在低动

态范围的显示设备上良好的呈现，需采用色阶重建（Tone Mapping）处理技术在显示前对高动态图像进行处理。目前色阶重建处理技术分为两类，全局色阶重建（如Gamma校正）和局部色阶重建，全局色阶重建时输入输出是一对一映射，局部色阶重建是一对多的映射，但无论是全局还是局部色阶重建，其处理方法大体上都是对暗部进行拉升，而对亮部进行抑制。对暗部拉伸近似于对暗部区域乘以较大的数字增益，使其能够在显示器上呈现，但同时也会放大暗部的噪声以及前处理的人工痕迹，当然，图像压缩所引入的量化噪声也同样会放大。

在图像处理中有一些处理更适合在色阶重建处理前的线性域上进行，在这些处理中有的（例如3D降噪）需要访问多帧的图像数据，这些图像需要存储访问，需要消耗系统带宽和存储空间，将图像压缩后存储，则可大量节省系统带宽和存储空间。高动态图像的数据

图像压缩的目的是减少图像数据中的冗余信息，用更少的比特数存储图像，以减少系统访问带宽和存储空间的开销。图像压缩方法可以是无损的也可以是有损的，但在压缩比要求较高或是要求固定压缩比的应用场景中有损压缩在所难免，通过量化处理达到所需的压缩率，但量化处理也会导致图像质量的下降。在图像压缩处理中量化处理实际上是导致图像质量下降最主要的原因，JPEG是应用极广的图像压缩标准，对经过DCT（Discrete Cosine Transform）变换后的频率系数进行量化；JPEG-LS是一种近无损的图像压缩方法，对预测残差图像做量化；也有像H.264的I（帧内）图像编码，对变换后的残差图像做量化。JPEG、JPEG-LS和H.264的量化处理都未考虑局部区域的亮度和频率，笼统的采用对等的量化强度。

高动态（High Dynamic Range）成像的目的是要正确地表示真实世界中从太阳光直射到最暗的阴影这样大的范围亮度，为表示更大的亮度范围，高动态图像和普通图像相比需要更大的数据位宽度，通常数据位宽度会达到20比特（支持120DB动态范围），但普通的显示设备能区分的色阶的数目256阶（也就是8比特的位宽），远不及高动态图像所表征的色阶数，为了让高动态范围的图像能在低动态范围的显示设备上良好的呈现，需采用色阶重建（Tone Mapping）处理技术在显示前对高动态图像进行处理。目前色阶重建处理技术分为两类，全局色阶重建（如Gamma校正）和局部色阶重建，全局色阶重建时输入输出是一对一映射，局部色阶重建是一对多的映射，但无论是全局还是局部色阶重建，其处理方法大体上都是对暗部进行拉升，而对亮部进行抑制。对暗部拉伸近似于对暗部区域乘以较大的数字增益，使其能够在显示器上呈现，但同时也会放大暗部的噪声以及前处理的人工痕迹，当然，图像压缩所引入的量化噪声也同样会放大。