[发明专利]整形函数的插值

说明书

提供了用于生成插值整形函数以对高动态范围图像进行高效编码的方法和系统。基于一组预先计算的基整形函数来构造插值整形函数。针对预先计算的基整形函数得到插值方案，所述预先计算的基整形函数被表示为查找表、多段多项式或多变量多元回归表示的系数矩阵。还提供了针对移动应用使用不对称整形和插值整形函数的编码器和解码器。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年12月3日提交的美国临时专利申请号62/774,393和于2018年12月3日提交的欧洲专利申请号18209740.2的优先权权益，所述专利中的每一个都通过引用以其全文并入本文。

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通过对现有的整形函数进行插值来生成用于HDR成像的新的整形函数。

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，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，其中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，而其中n＞8的图像可被视为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，比如由工业光魔公司(Industrial Light and Magic)开发的OpenEXR文档格式。

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1000尼特到5000尼特或更高)的HDR显示器上。

在传统图像流水线中，使用非线性光电函数(OETF)来量化所捕获的图像，所述非线性光电函数将线性场景光转换为非线性视频信号(例如，伽马编码的RGB或YCbCr)。然后，信号在被显示在显示器上之前在接收器上通过电光传递函数(EOTF)来处理，所述电光传递函数将视频信号值转化成输出屏幕颜色值。这样的非线性函数包括在ITU-R Rec.BT.709和BT.2020中记录的传统“伽马”曲线、在SMPTE ST 2084中描述的“PQ”(感知量化)曲线以及在Rec.ITU-R BT.2100中描述的“混合对数型伽马(HybridLog-gamma)”或“HLG”曲线。