[发明专利]一种高动态对比度图像的色调映射与显示方法

说明书

本发明提供了一种高动态对比度图像的色调映射与显示方法，包括：S101、获取显示器最大灰阶对应亮度及最小灰阶对应亮度；S102、获取输入帧图像的亮度分布及其最小亮度对应的像素位置；S103、对输入帧图像的所有像素分别沿第一方向和第二方向计算亮度梯度；S104、采用梯度压缩函数对亮度梯度进行压缩处理；S105、赋值最小亮度对应的像素位置为最小灰阶对应亮度，并分别沿第一方向和第二方向重构整帧图像；S106、获取重构后整帧图像的最大亮度并计算比例系数；S107、采用比例系数修正梯度压缩函数，并以修正后的梯度压缩函数重复一次步骤S104和S105后输出显示。本发明可以获得层次分明的局部图像细节。

技术领域

本发明属于显示控制技术领域，具体地说，尤其涉及一种高动态对比度图像的色调映射与显示方法。

背景技术

自然界的亮度范围为1E-6至1.6E+9尼特，对比度高达10¹⁵。人眼的静态对比度范围为1000:1-15000:1，但是通过改变瞳孔的大小以控制不同的光通量，人眼的动态对比度高达1000000：1。而普通的显示器通常采用8bit编码，灰阶数变化范围为0-255，对比度仅有1000左右，因而在显示高动态对比度图像时会出现严重对比度失真现象，失真现象主要表现为细节丢失、亮部过曝或者暗部欠曝等特征。

在传统的胶片成像技术中，通过人为降低亮部的曝光量或者增加暗部的曝光量来获得高对比度的图像细节，即欠曝光及过曝光。现有的专业成像设备随着CCD或者CMOS探测器技术的发展，部分成像设备的对比度已经达到30000:1。但是，目前高动态对比度的显示器尚未完全普及，因而如何在传统显示器上实现高动态对比度图像的显示就显得尤为重要。

对应于如何在传统显示器上实现高动态对比度图像问题，色调映射应用而生。但是，色调映射采用传统的全局变量方法在处理局部细节方面仍然不尽完美。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种高动态对比度图像的色调映射与显示方法，用于获得层次分明的局部图像细节。

根据本发明的一个实施例，提供了一种高动态对比度图像的色调映射与显示方法，包括：

S101、获取显示器最大灰阶对应亮度及最小灰阶对应亮度；

S102、获取输入帧图像的亮度分布及其最小亮度对应的像素位置；

S103、对输入帧图像的所有像素分别沿第一方向和第二方向计算亮度梯度；

S104、采用梯度压缩函数对所述亮度梯度进行压缩处理；

S105、赋值最小亮度对应的像素位置为最小灰阶对应亮度，并以其为中心将压缩处理后的亮度梯度分别沿所述第一方向和所述第二方向重构整帧图像；

S106、获取重构后整帧图像的最大亮度，并结合显示器最大灰阶对应亮度计算比例系数；

S107、采用所述比例系数修正所述梯度压缩函数，并以修正后的梯度压缩函数重复一次步骤S104和S105后输出显示。

根据本发明的一个实施例，所述第一方向和所述第二方向设定为分别平行于显示器屏幕的相邻两边，其中，所述第一方向和所述第二方向垂直，并且以水平向右及竖直向下为正方向。

根据本发明的一个实施例，所述梯度压缩函数表示为：

f(x)＝A*x^1/B

其中，A为实数，B为正整数，x为亮度梯度。

根据本发明的一个实施例，获取重构后整帧图像的最大亮度，并结合显示器最大灰阶对应亮度计算比例系数进一步包括采用下式计算所述比例系数k：

k＝L_max/Lum_max