[发明专利]一种高动态范围图像处理方法及装置

说明书

一种高动态范围图像处理方法及装置，用于解决现有技术存在的显示图像失真的问题。该方法包括：获取高动态范围图像；将所述高动态范围图像分离为第一液晶图像和第一背光图像；通过减少用于表示所述第一液晶图像的单个像素的比特的数量对所述第一液晶图像进行压缩处理，从而得到用于被显示器的液晶层显示的压缩后的第一液晶图像，所述显示器用于显示所述高动态范围图像；通过减少用于表示所述第一背光图像的单个像素的比特的数量对所述第一背光图像进行压缩处理，从而得到用于被所述显示器的背光层显示压缩后的第一背光图像。

技术领域

本发明实施例涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种高动态范围图像处理方法及装置。

背景技术

动态范围(Dynamic Range)表示了在图像可显示的范围内最大灰度值和最小灰度值之间的比率。目前大部分的彩色数字图像中，R、G、B各通道分别使用一个字节8位来存储，也就是说，各通道的表示范围是0～255灰度级，这里的0～255就是图像的动态范围。但是真实世界中同一场景中动态范围在10-3到106范围内，我们称之为高动态范围(英文：highdynamic range，简称：HDR)。高动态范围图像(HDRI)是一种可以表示实际场景中光亮度范围变化的图像类型。因此，可以更好地表示场景中亮区和暗区的光学特性。高动态范围图像所要表示的像素值范围通常很大，有时候需要达到数十万，甚至数百万。高动态范围图像每个颜色通道需要比传统图像更多的数据位，这是因为它的线性编码以及需要表示人眼可见亮度范围甚至是更大范围的数值。经常使用16位半浮点(half precision)或者32位浮点数表示高动态范围像素。

图像在显示器上的成像过程实际上就是真实世界的高动态范围光信息到显示器的显示图片低动态范围的光信息的映射，是一个非线性的过程，如图1所示。色调映射是目前普遍采用的一种将高动态范围图像转换为低动态范围图像的方法，它提供了一种将现实场景中的亮度值映射到显示器能够显示的范围的方法。

高动态范围显示器通俗的解释就是具有更高的峰值像素值，更低的黑点(最小像素值)和更大的对比度的显示器。显示器根据背光的不同可以分为发光二极管(英文：LightEmitting Diode，简称：LED)背光显示器、等离子显示器、激光显示器的等等。其中LED背光显示器是现阶段应用最广的显示器。传统的LED背光设备的动态范围只有10-1到103nits，这个较小的动态范围严重的影响了显示图像的质量，通过增加背光强度的方式可以使显示器的动态范围增加，但由于LCD存在较为严重的漏光现象，单纯的增加背光最大亮度值不能得到令人满意的结果，例如，如果最大背光亮度增加到1000nits，最小黑点的亮度也会相应增加，比如为0.5nits，这样动态范围为1000:0.5＝2000。背光强度增大了10倍，而动态范围只增加了两倍。因此人们需要新的解决方案，局部背光调节(local dimming)是一个较为常见的方法。这种类型的显示器可以通过使用非均匀背光来显示HDR图像。具体地说，可以基于输入图像来调整屏幕的不同区域上的背光强度。能够实现Local dimming的显示器一般为双层结构，包括背光(英文：Backlight，简称BL)层和液晶(英文：Liquid Crystal，简称：LC)层，如图2所示。背光层能够根据不同分区进行不同的背光调节，背光层可以相当于一个低分辨率图像，液晶层相当于一个高分辨率图像。背光层和液晶层的结合得到一个包含完整信息的图像。

高动态范围图像在显示器显示之前，需要对图像进行处理。目前采用处理一般为先采用色调映射方法对HDR图像(例如16bit)进行压缩，压缩到现有显示器能够显示的动态范围(8/10bit)，然后将8/10bit的图像进行分层处理得到背光层图像和液晶层图像，然后用背光层图像进行背光调节并对液晶层图像进行补偿，融合两层图像得到显示器能够显示的最终图像。但是目前采用的处理方案首先需要采用色调映射算法对图像进行压缩，将16比特HDR图像源压缩成8/10比特的图像，因此得到的用于local dimming模块处理的图像为压缩后的低比特图像，最终显示的图像效果用于模拟这个低比特图像，而并不是最初的HDR图像源，这就造成显示的图像和HDR源图像未必一致，产生了图像失真。