[发明专利]通过使用参数化色调调整函数对图片进行色调映射的方法和设备

说明书

本原理涉及通过使用参数化色调调整函数对输入图片进行色调映射的方法和设备。该方法的特征在于，该方法包括，确定由输入图片的明亮度等级调制的所述色调调整函数的至少一个参数。

技术领域

本原理通常涉及图片/视频色调映射。具体地但不排他地，本原理的技术领域涉及像素值属于高动态范围的图片的色调映射。

背景技术

本部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本原理的各个方面有关的技术的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本原理的各个方面。因此，应当理解，这些陈述要在该角度上来阅读，而不是作为对现有技术的承认。

在下文中，图片包含以特定的图片/视频格式的一个或若干采样(像素值) 阵列，该特定的图片/视频格式指定与图片(或视频)的像素值有关的所有信息以及例如可以由显示器和/或任何其他设备使用以对图片(或视频)进行可视化和/或解码的所有信息。图片包括以第一采样阵列的形状的至少一个分量，通常为照度(或亮度)分量，以及可能的以至少一个其他采样阵列的形状的至少一个其他分量，通常为色彩分量。或者，等同地，相同的信息也可以通过彩色采样阵列的集合来表示，诸如传统的三色RGB表示。

像素值通过C个值的向量来表示，其中C是分量的数量。向量的每个值用定义像素值的最大动态范围的多个比特来表示。

标准动态范围图片(SDR图片)是其亮度值用通常以二的幂或光圈值 (f-stop)测量的有限动态来表示的彩色图片。SDR图片具有10个光圈值左右的动态，即在线性域中最亮像素与最暗像素之间的比率为1000，并且用有限的比特数(在非线性域中的HDTV(高清晰度电视系统)和UHDTV(超高清晰度电视系统)中常常是8或10，例如通过使用ITU-RBT.709OEFT (光电传递函数)(Rec.ITU-R BT.709-5，2002年4月)或ITU-R BT.2020OETF(Rec.ITU-R BT.2020-1，2014年6月)进行编码以减少动态。这种有限的非线性表示不允许正确呈现小信号变化，特别是在暗和亮的亮度范围中。在高动态范围图片(HDR图片)中，信号动态高得多(多达20个光圈值，最亮像素与最暗像素之间的比率为一百万)，并且需要新的非线性表示，以便在其整个范围上保持信号的高精度。在HDR图片中，通常以浮点格式(对于每个分量为32比特或16比特，即浮点或半浮点)来表示原始数据，最流行的格式为openEXR半浮点格式(每RGB分量16比特，即每像素48比特)，或者以具有长表示的整数，通常至少16比特。更紧凑的表示确实存在，比如例如通过使用SMPTE 2084(SMPTE标准：HighDynamic Range Electro-Optical Transfer Function of Mastering ReferenceDisplays，SMPTE ST 2084：2014)中定义的所谓的PQ OETF而获得的10或12比特格式。

色调映射是减少输入图片的动态范围的众所周知的操作。

色调映射操作可以被实现为色调调整函数，该色调调整函数为每个输入 HDR值确定输出SDR值，或者相反。

图1示出了色调调整函数的示例(通过曲线在图形上表示)，如与SMPTE DG“Dynamic Metadata for Color Transforms of HDR and WCG Images”中讨论的“同一模型”有关的Philips HDR proposal Dynamic range conversion，R. Nijland KoninklijkePhilips N.V.20150421中定义的那样。

色调调整函数是在以下三个范围(时间区间)上定义的参数化色调调整函数：底部区间、中部区间和上部区间。

在底部区间上，色调调整函数是线性的：y＝SGC*x，其中SGC是实数参数值，y是输出值，x是输入值。

在上部区间上，色调调整函数也是线性的：y＝HGC*x+(1-HGC)，其中HGC是斜率(实数参数值)。