[发明专利]HDR成像中的盲局部整形

说明书

在编码器中，使用根据前向映射索引(FMI)阵列选择的局部前向整形函数族对高动态范围(HDR)图像进行编码，所述前向映射索引指示需要对HDR图像中的每个像素使用哪个局部前向整形函数以生成经整形的标准动态范围(SDR)图像。给定经整形的SDR图像，解码器通过调整局部FMI阵列和局部后向映射索引(BMI)阵列来迭代地生成重建的HDR图像和估计的经整形的SDR图像，直到同所述局部BMI与所述FMI阵列之间的差值以及估计SDR图像与经整形的SDR图像之间的差值相关的误差度量满足收敛标准。还呈现了用于基于全局前向整形函数来生成局部前向整形函数族和局部后向整形函数族的技术。

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2020年4月3日提交的美国临时申请号63/004,609和欧洲专利申请号20167908.1的优先权，这两个申请中的每一个都通过引用方式以其全文并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及图像。更特别地，本发明的实施例涉及使用局部整形(reshaping)函数来提高从标准动态范围(SDR)图像重建的高动态范围(HDR)图像的编解码效率和图像质量。

背景技术

如本文所使用的，术语“动态范围(DR)”可以涉及人类视觉系统(HVS)感知图像中的强度(例如，光亮度(luminance)、亮度(luma))范围的能力，所述强度范围例如是从最暗的灰色(黑色)到最亮的白色(高光)。从这个意义上说，DR与“参考场景的(scene-referred)”强度有关。DR还可以涉及显示设备充分或近似渲染特定阔度(breadth)的强度范围的能力。从这个意义上说，DR与“参考显示的(display-referred)”强度有关。除非在本文的描述中的任何一点明确指定特定的意义具有特定的意思，否则应该推断为所述术语可以在任一意义上例如可互换地使用。

如本文所使用的，术语“高动态范围(HDR)”涉及跨越人类视觉系统(HVS)的14到15个数量级的DR阔度。实际上，相对于HDR，人类可以同时感知强度范围广泛阔度的DR可能会被稍微截短。如本文所使用的，术语“视觉动态范围(VDR)或增强动态范围(EDR)”可以单独地或可互换地与这种DR相关：所述DR可在场景或图像内由包括眼运动的人类视觉系统(HVS)感知，允许场景或图像上的一些光适性变化。如本文所使用的，VDR可以涉及跨越5到6个数量级的DR。因此，虽然相对于真实场景参考的HDR，可能稍微窄一些，但VDR或EDR可以代表宽DR阔度并且也可以被称为HDR。

实际中，图像包括一个或多个颜色分量(例如，亮度Y以及色度Cb和Cr)，其中，每个颜色分量由每像素n位的精度表示(例如，n＝8)。例如，使用伽马光亮度编解码，其中n≤8的图像(例如，彩色24位JPEG图像)被认为是标准动态范围的图像，而其中n≥10的图像可以被认为是增强动态范围的图像。HDR图像还可以使用高精度(例如，16位)浮点格式来存储和分布，如由工业光魔公司(Industrial Light and Magic)开发的OpenEXR文档格式。

多数消费类桌面显示器目前支持200到300cd/m²或尼特的光亮度。大多数消费类HDTV的范围从300到500尼特，其中，新型号达到1000尼特(cd/m²)。因此，这样的传统显示器代表了与HDR相关的较低动态范围(LDR)，也被称为标准动态范围(SDR)。随着HDR内容的可用性由于捕获设备(例如，相机)和HDR显示器(例如，杜比实验室的PRM-4200专业参考监视器)二者的发展而增加，HDR内容可以被颜色分级并被显示在支持更高动态范围(例如，从1,000尼特到5,000尼特或更高)的HDR显示器上。