[发明专利]减少后向兼容HDR成像中的条带伪影

说明书

本发明描述用于在显示从编码的重塑图像重构的高动态范围图像时减少条带伪影的方法和系统。给定映射到第二动态范围中的第二图像的高动态范围HDR中的输入图像，通过以下操作来减少使用所述第二图像产生的重构HDR图像中的条带伪影：a)在所述输入图像的暗色调及中间色调区域中，在映射到所述第二图像之前添加噪声到所述输入图像，及b)在所述输入图像的高光区域中，修改输入后向重塑函数，其中经修改的后向重塑函数将由解码器使用以将所述第二图像的解码版本映射到所述重构HDR图像。提供一种使用模拟胶片颗粒噪声的实例噪声产生技术。

相关申请的交叉参考

本申请主张2019年8月13日提交的美国临时专利申请第62/885,921号、2018年10月3日提交的美国临时专利申请第62/740,512号和2018年10月3日提交的EP专利申请第18198414.7号的优先权，所有这些专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请大体上涉及图像。更具体地说，本发明的实施例涉及减少使用后向重塑函数从标准动态范围(SDR)图像重构的高动态范围(HDR)图像中的条带伪影。

背景技术

如本文所使用，术语“动态范围”(DR)可涉及人类视觉系统(HVS)感知图像中的强度范围(例如亮度(luminance、luma))(例如，从最暗的灰色(黑色)到最亮的白色(高光))的能力。在此意义上，DR与“场景参照”强度有关。DR还可涉及显示装置充分地或近似地渲染特定宽度的强度范围的能力。在此意义上，DR与“显示参照”强度有关。除非明确规定特定意义在本文的描述中的任何点具有特定重要性，否则应当推断所述术语可在任一意义上使用，例如可互换地使用。

如本文所使用，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宽度。实际上，相对于HDR，人类可同时感知到强度范围中的广泛宽度的DR可有些被截断。如本文所使用，术语视觉动态范围(VDR)或增强动态范围(EDR)可单独地或可互换地涉及可由包括眼睛运动的人类视觉系统(HVS)在场景或图像内感知的DR，允许在场景或图像上的一些光适应变化。如本文所使用，VDR可涉及跨越5到6个数量级的DR。因此，尽管相对于真实场景参照的HDR可能有些窄，但VDR或EDR表示较宽的DR宽度，并且也可被称为HDR。

实际上，图像包括一或多个颜色分量(例如，亮度Y以及色度Cb和Cr)，其中每一颜色分量由每像素n位的精度(例如，n＝8)表示。使用线性亮度编码，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。HDR图像也可使用高精度(例如，16位)浮点格式来存储且分布，例如由工业光魔(Industrial Light and Magic)开发的OpenEXR文件格式。

大多数消费型台式显示器目前支持200到300cd/m²或尼特的亮度。大多数消费型HDTV在从300尼特到500尼特的范围中，新模型达到1000尼特(cd/m²)。这类常规显示器因此代表相对于HDR的较低动态范围(LDR)，也称为标准动态范围(SDR)。随着由于捕获设备(例如，摄像机)和HDR显示器(例如，杜比实验室的PRM-4200专业参考监视器)的进步而使HDR内容的可用性增加，HDR内容可颜色分级并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。

在传统图像管线中，使用非线性光电函数(OETF)对捕获的图像进行量化，所述函数将线性场景光转换成非线性视频信号(例如，伽马编码的RGB或YCbCr)。然后，在接收器上，在在显示器上显示之前，所述信号由电光传递函数(EOTF)处理，所述函数将视频信号值转换为输出屏幕颜色值。此类非线性函数包含在ITU-R Rec.BT.709及BT.2020中记载的传统的“伽马”曲线、在SMPTE ST 2084中描述的“PQ”(感知量化)曲线以及在Rec.ITU-RBT.2100中描述的“混合对数型伽玛(HybridLog-gamma)”或“HLG”曲线。