[发明专利]高动态范围图像的色调曲线映射

说明书

提出了用于将图像从第一动态范围映射到第二动态范围的方法。所述映射基于包括两个样条多项式的函数，所述两个样条多项式是使用三个锚定点和三个斜率确定的。第一锚定点是使用输入的黑点水平和目标输出的黑点水平来确定的，第二锚定点是使用输入的白点水平和目标输出的白点水平来确定的，并且第三锚定点是使用输入的中间色调信息数据和目标输出的中间色调信息数据来确定的。所述目标输出的中间色调水平是基于理想的一对一映射并通过在黑色和高光两者中保持输入对比度来自适应地计算的。提出了基于三阶(三次)厄尔密样条的示例色调映射传递函数。

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2017年2月15日提交的美国62/459,141号临时专利申请和欧洲17156284.6号专利申请、以及于2017年3月1日提交的美国62/465,298号临时专利申请的优先权权益，这些专利申请中的每一个都通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及图像。更具体地，本发明的实施例涉及确定用于将高动态范围(HDR)的图像和视频信号从第一动态范围映射到第二动态范围的色调曲线的参数。

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，该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)的大约14至15个数量级的DR阔度。在实践中，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“增强动态范围(EDR)或视觉动态范围(VDR)”可以单独地或可互换地与这样的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。

实际上，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)。使用线性光亮度编码，n≤8的图像(例如，彩色24位JPEG图像)被视为标准动态范围的图像，而n8的图像可被视为增强动态范围的图像。EDR和HDR图像也可以使用高精度(例如，16位)浮点格式来存储和分布，诸如由工业光魔公司(Industrial Light and Magic)开发的OpenEXR文件格式。

如本文所使用的，术语“元数据”涉及作为编码比特流的一部分传输并且辅助解码器渲染经解码图像的任何辅助信息。这样的元数据可以包括但不限于如本文所描述的颜色空间或色域信息、参考显示器参数和辅助信号参数。

大多数消费者桌面显示器目前支持200到300cd/m²或尼特的光亮度。大多数消费者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或EDR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。总体上，非限制性地，本公开的方法涉及高于SDR的任何动态范围。