[发明专利]用于处理视频序列的方法、相应的设备、计算机程序和非瞬时计算机可读介质

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理中实现的动态范围转换的一般领域。

动态范围的定义是对应于亮度的可改变的量的最大和最小可能值之比，其中亮度是在给定方向传送的光的单位面积中光照强度的光度测量(亮度的单位是cd/m²)。

具体地，本发明可用于减小图像或图像序列的动态范围(所述图像还称为“帧”)。换言之，本发明可用于改变所述图像的像素(或所述图像序列中的每个图像的像素)的亮度值(该亮度值属于预定原始动态范围)以获得属于低于预定原始动态范围的动态范围的亮度值。

本发明尤其可用于针对摄影或视频应用的图像处理，具体地，用于复原高动态范围图像(HDR)，HDR可以更准确地表示实际场景中存在的强度级别的范围。

背景技术

2.1介绍

人类对光的感应具有非常高的动态范围。人们可以在星光下(尽管在低光亮级别下对颜色的区分减弱)或在强烈的阳光下观看物体，即使在无月光的夜晚物体接收到的光强只有阳光明媚时的光强的十亿分之一也是如此：即，动态范围达30个光圈数。

实际上，很难使用电子设备来实现人类所体验到的完全动态范围。即，打印、LCD显示器或投影仪的显示能力具有有限的动态范围(或低动态范围LDR)，其不足以重现自然场景中所呈现的光强的整个范围。

已经发展了高动态范围(HDR)数字视频方案，以用于更准确地表示实际场景中存在的强度级别的范围。HDR图像可以捕获的信息要多于可在具有低动态范围(LDR)的传统屏幕上显示的信息，并且HDR图像通常借助对相同对象的多个不同曝光相片来捕获信息。

换言之，非HDR(或LDR)相机使用有限的曝光范围来拍照，导致在亮或暗的区域中会损失细节。HDR通过以不同的曝光级别来捕获多个相片并将这些相片加以组合来补偿该细节损失，以产生代表更大的色调范围的相片。

此外，近几十年以来，算法已发展到能够在阴影中以及在高光强下对图像进行不同的映射，以更好地分布图像上的光照范围。这些技术已知为色调映射，并且允许将高动态范围图像(HDR)或HDR视频序列转换为低动态范围(LDR)图像或LDR视频序列。

2.2色调映射算子(operator)

这种色调映射首先依赖于色调映射算子(TMO)，其用于修改使用HDR捕获模块捕获的源图像的动态，以获得具有低动态范围的得到的图像，以使得这种得到的图像呈现出适于在LCD显示器上显示的动态。

在下文中，“修改图像的动态”对应于转换、适配或修改图像的亮度分量(即，亮度分量值)。

如果源图像(一旦其动态范围已被修改)专用于一种显示系统，则亮度分量被量化和编码，以便与显示标准(例如BT 709等)兼容。在这种情况中，其不被称为“亮度”分量，而是通常被称为“luma”分量。

从而，色调映射技术对亮度分量和luma分量同样地适用。

在已知的色调映射算子(TMO)(还称为色调再现器)中，可引证PTR色调映射算子，其具体描述参见由E.REINHARD等发表的论文Photographic tone reproduction for digital images”，ACM transactions on Graphics，21，267-276(July 2002)。

“不加思索地”将TMO应用于HDR视频序列的每个帧导致时间伪像。为了处理变幻的伪像，其它色调映射算子基于对取决于动态范围将被转换的当前图像的像素的关键字(key)的使用以及基于在图像序列中当前图像的前一个图像的预定数量的像素(参见由KANG S.B等发表的论文“High dynamicrange video”，ACM transactions on Graphics，Proceeding of ACM SIGGRAPH，volume 22，Issue 33，July 2003pages 319-325)。

还存在使用视频序列中多个之前的图像的色调映射算子，其中所述视频序列已根据当前图像的关键字和之前图像的关键字动态地适配，参见RAMSEY S等的论文“Adaptive temporal tone mapping”，Computer Graphics and Imaging-2004(3)，3-7(2004)。