[发明专利]一种图像HDR转换方法、装置、图像处理芯片及存储装置

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种图像HDR转换方法、装置、图像处理芯片及存储装置。

背景技术

视频图像在信息传递上的作用越来越大。自然界场景包含着丰富的图像信息，但是传统图像设备的处理能力有限，只能表现其中极其有限的信息范围，图像质量不能得到大幅度的提升。高动态范围(High Dynamic Range)技术就是为了满足人们在多媒体生活中对高质量画面的要求而产生，它主要解决目前低动态范围技术(Low Dynamic Range)不能大范围地表现自然场景中丰富的亮度和细节问题，尽可能完整地记录场景中的亮度信息，力求生成完美的画面。高动态范围作为一门新兴的技术，从九十年代初出现起的短短十几年时间里，在摄像领域和计算机领域有了一定的发展。随着技术的逐渐发展和设备的日益更新，出现了一些能够生成、处理和显示高动态范围画面的工具和设备。

目前HDR算法主要分三类型：Global HDR算法、Local HDR算法和HDR base frame算法。Global HDR算法简单，但是在动态较大的场景中对于高亮区域和低亮区域的信息无法做到兼顾。HDR base frame算法效果最好，但是算法复杂，对于系统的负担也很重，需要损耗系统大量的带宽资源。Local HDR算法有很多种，常见的梯度法和双线性滤波法，采用简单的算法，则得到的高动态效果不佳，要得到较好的高动态效果，则需要比较复杂的算法。

发明内容

本发明实施例提供了一种图像HDR转换方法、装置、图像处理芯片及存储装置，旨在低复杂度算法的情况下得到较好的高动态效果，从而解决现有技术的无法兼顾算法复杂度与高动态效果的技术问题。

在本发明实施例中，提供了一种图像HDR转换方法，其包括：

图像帧分块计算步骤、将图像帧等分为多个矩形块；

色调压缩曲线求解步骤、计算出每个矩形块中的色调压缩曲线；

像素值变换步骤、根据如下公式将压缩后的图像的像素值进行HDR变换，

s'＝(1-y)((1-x)Ga(s)+xGb(s))+y((1-x)Gc(s)+xGd(s))，

x＝Xs-Xa，y＝Yb-Ys，

其中，s为所述压缩后的图像中的点S的像素值，s’为HDR变换后的像素值，Ga、Gb、Gc、Gd分别为A、B、C、D四个点的色调映射曲线，A、B、C、D四个点分别为相邻四个矩形块的中心点，S在A、B、C、D四个点连接形成的矩形框内,且A、B、C、D分别为所述矩形框的左上角、右上角、左下角和右下角，Xs为点S的横坐标,Ys为点S的纵坐标，Xa为点A的横坐标，Yb为点B的纵坐标。

在本发明实施例中，所述色调压缩曲线求解步骤进一步包括S型曲线方程映射步骤和色调压缩曲线调整步骤，

所述S型曲线方程映射步骤中，采用如下公式对像素的亮度值进行变换：

其中，Lw为像素的亮度值，Lavg为矩形块中每个像素亮度值的自然对数的平均值，Lwa＝Lw/Lavg，Lwa_max＝Lw/Lavg，Lw_max为矩形块中的最大亮度值，Ld为映射后的亮度值，

所述S型曲线方程映射步骤中，采用如下公式对像素的亮度值进行调整：

Lavg_final(m,n)＝(Lavg(m,n)-LavgImg)*rate+Lavg(m,n)，

其中，Lavg_final(m,n)为变换后的得到的(m,n)点的对数亮度，Lavg(m,n)为(m,n)点的对数亮度，LavgImg为矩形块中的对数亮度均值，rate为人工配置的比例值。

在本发明实施例中，还提供了一种图像HDR转换装置，其包括：

图像分块单元，用于将图像帧等分为多个矩形块；

色调压缩曲线求解单元，用于计算出每个矩形块中的色调压缩曲线；

像素变换单元，用于对所述图像帧中的各个像素值进行变换，变换公式如下：

s'＝(1-y)((1-x)Ga(s)+xGb(s))+y((1-x)Gc(s)+xGd(s))，

x＝Xs-Xa，y＝Yb-Ys，

其中，s为所述图像中的点S的像素值，s’为HDR变换后的像素值，Ga、Gb、Gc、Gd分别为A、B、C、D四个点的映射曲线，A、B、C、D四个点分别为相邻四个矩形块的中心点，S在A、B、C、D四个点连接形成的矩形框内,且A、B、C、D分别为所述矩形框的左上角、右上角、左下角和右下角，Xs为点S的横坐标,Ys为点S的纵坐标，Xa为点A的横坐标，Yb为点B的纵坐标。