CN108597474A - 图像处理设备、图像处理方法和计算机可读介质 - Google Patents

图像处理设备、图像处理方法和计算机可读介质 Download PDF

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CN108597474A CN201810172210.7A CN201810172210A CN108597474A CN 108597474 A CN108597474 A CN 108597474A CN 201810172210 A CN201810172210 A CN 201810172210A CN 108597474 A CN108597474 A CN 108597474A
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Abstract

本发明提供一种图像处理设备、图像处理方法和计算机可读介质。图像处理设备包括：转换单元，用于基于表示亮度级和颜色之间的对应关系的信息来转换输入图像数据的颜色，并且生成转换后的图像数据；以及设置单元，用于设置所述输入图像数据的灰度特性，其中，在所述设置单元所设置的灰度特性是第一灰度特性的情况下，所述转换单元基于表示第一对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色，以及在所述设置单元所设置的灰度特性是第二灰度特性的情况下，所述转换单元基于表示第二对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色。

Description

图像处理设备、图像处理方法和计算机可读介质
技术领域
本发明涉及图像处理设备和图像处理方法。
背景技术
在图像制作领域中，应对具有宽动态范围的图像数据的机会正在增加。动态范围是与亮度有关的值的范围。宽动态范围被称为“高动态范围(HDR)”，以及与HDR相比更窄的动态范围被称为“标准动态范围(SDR)”。具有HDR的图像数据被称为“HDR图像数据”以及具有SDR的图像数据被称为“SDR图像数据”。
当前，正在进行能够使用串行数字接口(SDI)线缆来发送HDR图像数据的标准化。例如，提出了由电影和电视工程师协会(SMPTE)标准化的ST 2084。还提出了用于以高亮度来显示基于HDR图像数据的图像(HDR图像)的技术。
ST 2084指示基于人眼的视觉特性的灰度特性，并利用绝对亮度来定义HDR图像数据的亮度。ST 2084定义直至10000cd/m2的绝对亮度。然而，一般显示设备仅可以显示数百至数千cd/m2的亮度，而无法显示10000cd/m2的亮度。
因此，提出了如下的显示设备，其中该显示设备可以将HDR图像数据的动态范围的一部分设置成该显示设备能够适当显示的范围(例如，直至1000cd/m2的绝对亮度范围、直至2000cd/m2的绝对亮度范围)。以下将该设置功能称为“HDR设置功能”，并且将通过HDR设置功能所设置的范围称为“设置HDR”。在具有HDR设置功能的显示设备中，利用遵循HDR图像数据的标准(灰度特性)的灰度来显示设置HDR。例如，如果HDR图像数据的标准是ST2084，则利用ST 2084中所定义的绝对亮度来显示基于设置HDR的图像。将比属于设置HDR的多个亮度相关值中的最大值大的亮度相关值显示为空白点。
作为HDR图像数据的方式(标准；灰度特性)，不仅提出了利用绝对亮度来定义HDR图像数据的亮度的方式，而且还提出了利用相对亮度来定义HDR图像数据的亮度的方式。
在这种图像制作领域中，存在确认输入图像数据的亮度分布的需求。用以确认输入图像数据的亮度分布的可用辅助功能是用于将输入图像数据的颜色转换成与输入图像数据的亮度灰度值相对应的颜色的功能。颜色的转换可以被视为“着色”，并且这种辅助功能可以被视为“颜色转换功能”或者“着色功能”。通过显示基于利用颜色转换功能转换了颜色之后的图像数据的图像，用户可以利用颜色来确认输入图像数据的亮度灰度值。
图8是输入图像数据的亮度灰度值和利用颜色转换功能的转换之后的颜色之间的对应关系的示例。图8是输入图像数据的亮度灰度值是10位值(0～1023)的情况。在图8的情况下，6种颜色分别与构成输入图像数据的动态范围(亮度灰度值的范围)的6个范围相对应。
例如，在日本特开2014-167609中公开了与颜色转换功能有关的技术。在日本特开2014-167609所公开的技术中，在亮度级(亮度灰度值)至少是预定值的图像区域中显示斑马线图像。
发明内容
如上所述，在传统的颜色转换功能的情况下，将输入图像数据的颜色转换成与输入图像数据的亮度灰度值相对应的颜色。因此，即使使用了传统的颜色转换功能，用户也无法识别由输入图像数据的灰度特性定义的绝对亮度以及由输入图像数据的灰度特性定义的相对亮度等。此外，用户无法识别由100cd/m2和200cd/m2等界定的多个绝对亮度值的分布。
在一些情况下，与属于HDR的多个亮度相关值中的最大值接近的亮度相关值可能不用于显示，但是在传统的颜色转换功能中，甚至不用于显示的亮度相关值也包括在颜色转换处理(使用颜色转换功能的处理)的对象中。结果，变得难以确认亮度相关值的分布。用于解决该问题的可能方法是将HDR缩窄成设置HDR，然后将图像数据的各颜色转换成与具有设置HDR的图像数据的亮度灰度值相对应的颜色。然而，如果使用该方法，则无法确认属于HDR但不属于设置HDR的亮度相关值的分布。
本发明在其第一方面提供一种图像处理设备，包括：转换单元，用于基于表示亮度级和颜色之间的对应关系的信息来转换输入图像数据的颜色，并且生成转换后的图像数据；以及设置单元，用于设置所述输入图像数据的灰度特性，其中，在所述设置单元所设置的灰度特性是第一灰度特性的情况下，所述转换单元基于表示第一对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色，以及在所述设置单元所设置的灰度特性是第二灰度特性的情况下，所述转换单元基于表示第二对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色。
本发明在其第二方面提供一种图像处理方法，包括以下步骤：转换步骤，用于基于表示亮度级和颜色之间的对应关系的信息来转换输入图像数据的颜色，并且生成转换后的图像数据；以及设置步骤，用于设置所述输入图像数据的灰度特性，其中，在所述转换步骤中，在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第一灰度特性的情况下，基于表示第一对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色，以及在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第二灰度特性的情况下，基于表示第二对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色。
本发明在其第三方面提供一种非暂时性计算机可读介质，其存储用于使计算机执行以下步骤的程序：转换步骤，用于基于表示亮度级和颜色之间的对应关系的信息来转换输入图像数据的颜色，并且生成转换后的图像数据；以及设置步骤，用于设置所述输入图像数据的灰度特性，其中，在所述转换步骤中，在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第一灰度特性的情况下，基于表示第一对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色，以及在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第二灰度特性的情况下，基于表示第二对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是用于描述根据本实施例的显示设备的结构的示例的图；
图2A和图2B是用于描述根据本实施例的范围转换处理的示例的图；
图3是用于描述根据本实施例的颜色转换参数生成单元的处理流程的示例的流程图；
图4A和图4B是用于描述根据本实施例的对应关系(绝对亮度和颜色的对应关系)的示例的图；
图5A和图5B是用于描述根据本实施例的颜色转换处理单元的处理结果的示例的图；
图6A和图6B是根据本实施例的对应关系(相对亮度和颜色的对应关系)的示例；
图7A～图7C是根据本实施例的对应关系(绝对亮度和颜色的对应关系)的示例；以及
图8是根据本实施例的对应关系(亮度灰度值和颜色的对应关系)的示例。
具体实施方式
将说明本发明的实施例。
以下将说明具有根据本实施例的图像处理设备的显示设备的示例。该显示设备例如是液晶显示设备、有机电致发光(EL)显示设备、等离子体显示设备或微电子机械系统(MEMS)快门型显示设备等。
图像处理设备可以是与显示设备分离的设备。与显示设备分离的图像处理设备例如可以是个人计算机(PC)、重放系统(例如，蓝光播放器)或服务器设备。
图1是用于描述根据本实施例的显示设备100的结构示例的图。显示设备100包括图像输入单元101、图像处理单元10、颜色转换处理单元103、显示单元104、CPU 105、用户接口(UI)单元106以及颜色转换参数生成单元107。
图像输入单元101获取图像数据(输入图像数据)，并且将该输入图像数据输出至图像处理单元102。在本实施例中，图像输入单元101从显示设备100(图像处理设备)外部获取输入图像数据。具体而言，图像输入单元101包括遵循SDI标准的SDI输入端子，并且经由SDI输入端子从显示设备100外部获取SDI信号。然后，图像输入单元101将SDI信号转换成具有能够在显示设备100的内部处理的数据格式的图像数据，并且将转换后的图像数据输出至图像处理单元102。在本实施例中，输入图像数据的灰度值是10位值(0～1023)。
没有特别限制输入图像数据的获取方法。例如，显示设备100(图像处理单元)可以包括用于存储图像数据的存储单元，以使得图像输入单元101从该存储单元读取图像数据(输入图像数据)。输入至图像输入单元101的图像信号不限于SDI信号。并且，输入图像数据的位数(位深度)可以是10位以上或以下。
图像处理单元102根据对显示设备100(图像处理设备)的用户操作(来自用户的指示)来确定输入图像数据的灰度特性(灰度确定处理)。这里，用户操作例如是用于指定灰度特性的用户操作。图像处理单元102至少基于所确定出的灰度特性和从图像输入单元101输出的输入图像数据来进行图像处理。由此生成处理图像数据。然后，图像处理单元102将该处理图像数据输出至颜色转换处理单元103。灰度特性例如是与用于转换图像数据的灰度值的灰度转换处理中的转换前的灰度值和转换后的灰度值之间的对应关系有关的特性。在本实施例中，将伽马2.2、SMPTE ST 2084(感性量化(perceptual quantization,PQ))和Log这三种类型的灰度特性之一确定为输入图像数据的灰度特性。相应的灰度特性不限于上述灰度特性。例如，可以使用ARIBSTD-B67中所指定的Hybrid Log-Gamma(HLG)。在以下说明中，“灰度特性是ST 2084”意味着灰度特性是SMPTE ST 2084中所定义的PQ。
宽动态范围被称为“高动态范围(HDR)”，并且比HDR窄的动态范围被称为“标准动态范围(SDR)”。动态范围是与亮度有关的值(亮度级)的范围。亮度相关值(亮度级)例如是亮度灰度值(Y值)和绝对亮度或相对亮度等。具有HDR的图像数据被称为“HDR图像数据”，以及具有SDR的图像数据被称为“SDR图像数据”。伽马2.2是与SDR相对应的灰度特性，以及ST2084和Log是与HDR相对应的灰度特性。
ST 2084是在绝对亮度对应于输入图像数据的像素值(灰度值)时的灰度特性，以及Log是在相对亮度(相对亮度级)对应于输入图像数据的像素值时的灰度特性。换句话说，ST 2084是利用绝对亮度定义输入图像数据的亮度时的灰度特性，以及Log是利用相对亮度定义输入图像数据的亮度时的灰度特性。HLG是利用相对亮度来定义输入图像数据的亮度时的灰度特性。相对亮度与像素值的对应关系可以被视为亮度级与像素值的间接对应关系。如果使用HLG作为灰度特性，则进行与灰度特性是Log的情况相同的处理。
在如ST 2084和Log的情况那样亮度(绝对亮度或相对亮度)对应于像素值的情况下，可以使用与图像数据的像素值和图像数据的亮度之间的对应关系有关的特性作为灰度特性。具体而言，作为与灰度特性有关的信息，可以使用表示与图像数据的像素值和图像数据的亮度之间的对应关系的信息(例如，函数、表)。该信息被称为“电光转移函数(EOTF)”。
图像处理单元102所进行的图像处理包括灰度转换处理和范围转换处理。灰度转换处理是用于根据所确定出的灰度特性来转换输入图像数据的灰度值的处理。例如，在灰度转换处理中，使用与所确定出的灰度特性相对应的预定查找表(LUT)来转换输入图像数据的灰度值。在灰度转换处理中，使用一维LUT(1-DLUT)等作为预定LUT。代替预定LUT，可以使用预定函数。
范围转换处理是用于校正输入图像数据(输入图像数据的灰度值)的处理，以使得可以适当显示输入图像数据的动态范围的至少一部分。在本实施例中，在输入图像数据的灰度特性是ST 2084的情况下以及在输入图像数据的灰度特性是Log的情况下进行范围转换处理。
在本实施例中，图像处理单元102根据对显示设备100(图像处理设备)的用户操作来确定输入图像数据的动态范围的至少一部分作为指定显示范围。具体而言，图像处理单元102根据用户操作来确定属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值(第一阈值确定处理)。由此，使用从属于输入图像数据的动态范围的多个亮度相关值中的最小值到所确定出的最大值(属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值)作为指定显示范围。然后，在范围转换处理中，基于指定显示范围(所确定出的最大值)的范围来校正输入图像数据。由此，在不进行后述的颜色转换处理的情况下，以遵循输入图像数据的标准(灰度特性)的灰度来显示指定显示范围。然后，以预定颜色来显示各超范围像素。超范围像素是指具有比属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值高(大)的亮度相关值的像素。例如，将具有这种亮度相关值的像素显示为白色(空白点)。
这里，考虑输入图像数据的灰度特性是ST 2084并且属于指定显示范围的多个绝对亮度值中的最大亮度是1000cd/m2的情况。ST 2084定义0～10000cd/m2范围内的绝对亮度。本实施例可以仅实现0～1000cd/m2的显示亮度(屏幕上的亮度)。在这种情况下，对输入图像数据进行校正，以使得直接显示不高于1000cd/m2的绝对亮度(ST 2084中所定义的绝对亮度)，并且以1000cd/m2显示高于1000cd/m2的绝对亮度(图2A)。接着，考虑输入图像数据的灰度特性是ST 2084并且属于指定显示范围的多个绝对亮度值中的最大亮度是10000cd/m2的情况。在这种情况下，对输入图像数据进行校正并显示，以使得包括0～10000cd/m2范围内的绝对亮度(ST 2084中所定义的绝对亮度)的范围被压缩成包括0～1000cd/m2范围内的显示亮度的范围(图2B)。
不特别限制输入图像数据的灰度特性的确定方法。例如，与输入图像数据的灰度特性有关的特性信息可以包括在向输入图像数据附加的元数据中。然后，图像处理单元102可以根据从输入图像数据的元数据获取到的特性信息来确定输入图像数据的灰度特性(特性确定处理)。图像处理单元102可以根据输入图像数据的类型(例如医疗用图像、示意图像、风景图像)来自动确定输入图像数据的灰度特性。图像处理单元102可以根据显示设备100(图像处理设备)的操作环境来自动确定输入图像数据的灰度特性。显示设备100的操作环境包括显示设备100的温度和显示设备100的环境亮度等。
对于特性信息，例如可以使用表示灰度转换处理中的转换前的灰度值和转换后的灰度值之间的对应关系的信息。此外，对于特性信息，还可以使用表示在已经对输入图像数据进行的灰度转换处理中的转换前的灰度值和转换后的灰度值之间的对应关系的信息。如果亮度(绝对亮度或相对亮度)对应于像素值(例如，ST 2084和Log)，则可以使用表示图像数据的像素值和图像数据的亮度之间的对应关系的信息作为特性信息。在EOTF中，输入值是像素值，并且输出值是亮度。另一方面，输入值是亮度并且输出值是像素值的信息(例如，函数、表)被称为“光电转移函数(OETF)”。如果亮度值对应于像素值，则可以使用EOTF或OETF等作为特性信息。
不特别限制指定显示范围(属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值)的确定方法。例如，用于指示指定显示范围的范围信息可以包括在输入图像数据的元数据中。然后，图像处理单元102可以根据范围信息来确定指定显示范围。此外，图像处理单元102可以根据输入图像数据的类型来自动确定指定显示范围。图像处理单元102可以根据显示设备100(图像处理设备)的操作环境来自动确定指定显示范围。
不特别限制输入图像数据的灰度特性、输入图像数据的动态范围、显示亮度的范围、图像处理单元102所进行的图像处理和亮度相关值等。例如，可以使用所提出的各种灰度特性作为输入图像数据的灰度特性。显示亮度的范围可以比0～1000cd/m2的范围更宽或更窄。可以在输入图像数据的灰度特性是ST 2084的情况和输入图像数据的灰度特性是Log的情况其中至少之一中省略范围转换处理。可以在输入图像数据的灰度特性是伽马2.2的情况下进行范围转换处理。图像处理单元102可以省略灰度转换处理。对于输入图像数据，可以获取图像处理单元102进行了灰度转换处理之后的图像数据。
颜色转换处理单元103使用颜色转换参数生成单元107所生成的颜色转换参数对从图像处理单元102输出的处理图像数据的颜色进行转换(颜色转换处理)。由此，生成显示图像数据(转换后的图像数据)。颜色转换处理单元103将显示图像数据输出至显示单元104。颜色转换可以被视为“着色”，并且颜色转换处理可以被视为“着色处理”。颜色转换处理例如是表示针对处理图像数据的各像素的转换后的颜色(颜色转换处理中的转换之后的颜色)的表。代替处理图像数据，颜色转换处理单元103可以通过对输入图像数据进行颜色转换处理来生成显示图像数据。
显示单元104基于从颜色转换处理单元103输出的显示图像数据来在屏幕上显示图像。对于显示单元104，可以使用自发光型显示面板、或者发光单元和调制面板的组合等。自发光型显示面板基于显示图像数据通过发光来将图像显示在屏幕上。发光单元向调制面板照射光。然后，调制面板基于显示图像数据，通过调制(例如透过、反射)从发光单元发出的光来将图像显示在屏幕上。可以基于显示图像数据来控制发光单元的发光(例如，发光亮度、发光颜色)。在透过型液晶显示设备的情况下，发光单元被称为“背光单元”，并且调制面板被称为“液晶面板”。背光单元向液晶面板的背面照射光。液晶面板通过使从背光单元发出的光透过而将图像显示在屏幕上。
CPU 105控制显示设备100(显示设备100的各功能单元)的操作。例如，显示设备100包括用于存储程序的存储单元(例如，非易失性存储器)，并且CPU 105从存储单元读取程序并执行该程序，由此控制显示设备100的操作。
UI单元106接收用户对显示设备100(图像处理设备)所进行的用户操作。然后，UI单元106输出根据对显示设备100的其它功能单元(例如，图像处理单元102、颜色转换处理单元103、CPU 105、颜色转换参数生成单元107)的用户操作所接收到的操作信号。UI单元106例如是配置在显示设备100上的按钮或者配置在显示单元104上的触摸面板等。可以使用从显示设备100可拆卸的控制单元(例如，控制器、键盘、鼠标)作为UI单元106。
UI单元106用于诸如特性设置操作、范围设置操作和颜色转换设置操作等的用户操作。特性设置操作是用于确定输入图像数据的灰度特性的用户操作。例如，特性设置操作是用于指定灰度特性的用户操作、以及用于指定显示设备100(图像处理设备)的操作模式的用户操作等。范围设置操作是用于确定指定显示范围的用户操作。例如，范围设置操作是用于对指定显示范围进行指定的用户操作、用于指定属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值的用户操作、以及用于指定显示设备100的操作模式的用户操作等。颜色转换设置操作是用于确定是否执行颜色转换处理的用户操作。例如，颜色转换设置操作是用于确定是否执行颜色转换处理的用户操作、以及用于指定显示设备100的操作模式的用户操作等。
在本实施例中，用于指定是否进行颜色转换处理的设置被称为“伪色设置”。颜色转换参数生成单元107根据颜色转换设置操作来将伪色设置的状态在ON(开启)状态和OFF(关闭)状态之间切换。ON状态是执行颜色转换处理的状态，以及OFF状态是不执行颜色转换处理的状态。选择伪色设置的状态以确定是否执行颜色转换处理。例如，颜色转换处理单元103、颜色转换参数生成单元107或这两个单元根据颜色转换设置操作来选择伪色设置的状态。
在用于指定属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值的范围设置操作中，不特别限制亮度相关值的类型。例如，与输入图像数据的灰度特性无关地，作为范围设置操作，可以进行用于使用亮度灰度值来指定最大值的用户操作。然而，为了方便，作为范围设置操作，优选进行根据输入图像数据的灰度特性来指定亮度灰度值的类型的用户操作。例如，如果输入图像数据的灰度特性是ST 2084，则作为范围设置操作，优选进行用于指定绝对亮度的用户操作。如果输入图像数据的灰度特性是Log，则作为范围设置操作，优选进行用于指定相对亮度的用户操作。
颜色转换参数生成单元107基于表示输入图像数据的亮度相关值(亮度级)和颜色转换处理的转换后的颜色之间的对应关系的信息、以及输入图像数据来生成颜色转换参数。例如，如上所述，可以生成表示各像素的转换后的颜色的表作为颜色转换参数。然后，颜色转换参数生成单元107将生成的颜色转换参数输出至颜色转换处理单元103。由此，在颜色转换处理中，基于该对应关系来转换处理图像数据的各颜色。在本实施例中，颜色转换参数生成单元107使用根据所确定出的输入图像数据的灰度特性的对应关系。因而，可以更适当地显示输入图像数据的亮度分布。例如，如果输入图像数据的灰度特性是伽马2.2，则使用转换后的颜色和输入图像数据的亮度生成值的对应关系。如果输入图像数据的灰度特性是ST 2084，则使用转换后的颜色和输入图像数据的绝对值的对应关系。如果输入图像数据的灰度特性是Log，则使用转换后的颜色和输入图像数据的相对亮度的对应关系。换句话说，颜色转换参数生成单元107根据灰度特性来切换亮度级和转换后的颜色之间的对应关系。
通过颜色转换参数生成单元107来确定输入图像数据的灰度特性。图像处理单元102和颜色转换参数生成单元107这两者可以分别确定输入图像数据的灰度特性。同样，可以通过颜色转换参数生成单元107来确定指定显示范围(属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值)。图像处理单元102和颜色转换参数生成单元107这两者可以分别确定指定显示范围。
将参考图3的流程图来说明颜色转换参数生成单元107的处理流程的示例。
首先，在S101中，颜色转换参数生成单元107判断伪色设置的状态是否为ON状态。如果伪色设置的状态为OFF状态(S101：否)，则处理进入S102，以及如果伪色设置的状态为ON状态(S101：是)，则处理进入S103。
在S102中，颜色转换参数生成单元107选择“不着色”作为输入图像数据的亮度相关值和转换后的颜色之间的对应关系的模式。
在S103中，颜色转换参数生成单元107判断输入图像数据的灰度特性是否与HDR相对应。如果输入图像数据的灰度特性不与HDR相对应(S103：否)，则处理进入S107，以及如果输入图像数据的灰度特性与HDR相对应(S103：是)，则处理进入S104。具体而言，如果输入图像数据的灰度特性是伽马2.2，则判断为输入图像数据的灰度特性与SDR相对应，并且处理进入S107。如果输入图像数据的灰度特性是ST 2084或Log，则判断为输入图像数据的灰度特性与HDR相对应，并且处理进入S104。
在S107中，颜色转换参数生成单元107选择“模式C”作为输入图像数据的亮度相关值和转换后的颜色之间的对应关系的模式。
在S104中，颜色转换参数生成单元107判断是否在输入图像数据的灰度特性中定义了绝对亮度。如果在输入图像数据的灰度特性中定义了绝对亮度(S104：是)，则处理进入S105。如果在输入图像数据的灰度特性中没有定义绝对亮度，而是在输入图像数据的灰度特性中定义了相对亮度(S104：否)，则处理进入S106。具体而言，如果输入图像数据的灰度特性是ST 2084，则处理进入S105，以及如果输入图像数据的灰度特性是Log，则处理进入S106。
在S105中，颜色转换参数生成单元107选择“模式A”作为输入图像数据的亮度相关值和转换后的颜色之间的对应关系的模式。在S106中，颜色转换参数生成单元107选择“模式B”作为输入图像数据的亮度相关值和转换后的颜色之间的对应关系的模式。
如果选择了“不着色”，则颜色转换参数生成单元107生成不转换处理图像数据的颜色的颜色转换参数。结果，在颜色转换处理单元103中，通过颜色转换处理来生成与处理图像数据相同的显示图像数据。不转换处理图像数据的的颜色的颜色转换参数可以被视为“转换后的颜色与转换前的颜色相同的颜色转换参数”。如果伪色设置的状态是OFF状态，则可以省略颜色转换参数的生成。然后，颜色转换处理单元103可以省略颜色转换处理，并且输出处理图像数据作为显示图像数据。
在本实施例中，通过图像处理单元102的图像处理将各超范围像素的颜色转换成预定颜色(例如，白色)。超范围像素是指具有比属于指定显示范围的多个亮度相关值中的最大值高(大)的亮度相关值的像素。如果选择了“不着色”，则可以不转换处理图像数据的颜色，并且以预定颜色维持超范围像素的颜色。另一方面，如果选择了模式A、模式B和模式C之一，则基于输入图像数据的亮度相关值和转换后的颜色之间的对应关系来转换处理图像数据的颜色。因此，还可以将超范围像素的颜色转换成基于输入图像数据的亮度相关值和转换颜色之间的对应关系的颜色。
如果选择了模式A，则颜色转换参数生成单元107根据指定显示范围(属于指定显示范围的多个绝对亮度值中的最大亮度值)来确定图4A或图4B中所描述的对应关系。
图4A是属于指定显示范围的多个绝对亮度值中的最大亮度值是10000cd/m2的情况。换句话说，在图4A的情况下，指定显示范围包括由ST 2084定义的0～10000cd/m2的范围内的全部绝对亮度值。
在图4A的对应关系中，多个转换后的颜色分别与绝对亮度的多个范围(颜色转换范围)相对应。例如，黑白色(灰色)与95～105cd/m2的绝对亮度所属于的颜色转换范围相对应。因此，将具有95～105cd/m2的绝对亮度的部分(像素)的颜色转换成黑白色。绿色与995～1005cd/m2的绝对亮度所属于的颜色转换范围相对应。此外，在图4A的对应关系中，多个颜色转换范围彼此分离，并且转换后的颜色不对应于的范围(非颜色转换范围)存在于两个颜色转换范围之间。在颜色转换处理中，不对具有属于非颜色转换范围的绝对亮度的像素的颜色进行转换。
通过使用图4A的对应关系，将以各颜色来显示属于各颜色转换范围的绝对亮度的分布。如上所述，在图4A的对应关系的情况下，多个颜色转换范围彼此分离。因此，可以将属于颜色转换范围的绝对亮度的分布如等高线那样显示。
图4B是属于指定显示范围的多个绝对亮度值中的最大亮度值是1500cd/m2的情况。换句话说，在图4B的情况下，指定显示范围包括0～1500cd/m2的绝对亮度，而不包括超过1500cd/m2的绝对亮度。
在图4B的对应关系中，针对指定显示范围进行与图4A相同的设置(颜色转换范围、非颜色转换范围、颜色转换范围和转换后的颜色之间的对应关系)。因此，如果使用图4B的对应关系，则获取与使用图4A的对应关系的情况同样的结果作为针对具有属于指定显示范围的绝对亮度值的像素的颜色转换处理的结果。
此外，在图4B的对应关系中，与分别对应于多个颜色转换范围的多个转换后的颜色不同的颜色与非指定显示范围相对应。具体而言，红色与非指定显示范围相对应。因此，通过颜色转换处理将具有属于非指定显示范围的绝对亮度的像素的颜色转换为红色。非指定显示范围是指定显示范围以外的范围。在图4B的情况下，非指定显示范围是绝对亮度值高于1500cd/m2(属于指定显示范围的多个绝对亮度值中的最大亮度值)的范围。
如果以这种方式选择了模式A，则使用转换后的颜色与绝对亮度相对应的对应关系，并且基于绝对亮度来进行颜色转换处理。由此，可以利用颜色来适当显示输入图像数据的绝对亮度(绝对亮度的分布)。结果，用户可以容易利用颜色来识别输入图像数据的绝对亮度。例如，在图4A和4B的情况下，处于颜色转换范围的中心的绝对亮度具有整数表示的数值(例如，100cd/m2、200cd/m2、400cd/m2、1000cd/m2、2000cd/m2、4000cd/m2)。因此，可以利用颜色来适当显示具有整数表示的数值的绝对亮度。结果，用户可以容易利用颜色来识别具有整数表示的数值的绝对亮度。100cd/m2、200cd/m2、400cd/m2、1000cd/m2、2000cd/m2、4000cd/m2可以被视为构成输入图像数据的可能绝对亮度的范围的多个子范围的多个边界。多个颜色转换范围可以被视为分别包括多个边界的多个边界范围。
在图4A和图4B的对应关系中，多个颜色转换区域彼此分离，并且将属于颜色转换范围的绝对亮度分布如等高线那样显示。因此，针对非颜色转换范围内的图像区域，用户可以确认处理图像(由处理图像数据表示的图像)。换句话说，用户可以同时确认亮度分布和处理图像。
与分别对应于多个颜色转换范围的多个转换后的颜色不同的转换后的颜色与非指定显示范围相对应。因此，利用与颜色转换范围内的图像区域中的颜色不同的颜色来显示非指定显示范围内的图像区域。由此，用户可以容易地区分非指定显示范围内的图像区域和颜色转换范围内的图像区域。
在非指定显示范围内，转换后的颜色的亮度可以根据绝对亮度(亮度相关值)的连续改变而连续改变。然后，将具有属于非指定显示范围的绝对亮度值的各像素的颜色转换成亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变的颜色。结果，在非指定显示范围内的图像区域中，作为转换后的颜色的显示，进行灰度显示，其中，转换后的颜色的亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变。根据该灰度显示，用户可以容易识别非指定显示范围内的图像区域中的绝对亮度的分布。
图4A和图4B的颜色转换范围具有10cd/m2宽度，但是不特别限制颜色转换范围的位置、各颜色转换范围的宽度以及颜色转换范围的数量等。也不特别限制与颜色转换范围或非指定显示范围等相对应的各颜色。然而，优选地，使用不用于其它颜色转换处理的颜色作为转换后的颜色。
如果具有属于颜色转换范围的绝对亮度值的像素没有包括在输入图像数据中，则不进行向与该颜色转换范围相对应的颜色的转换。因此，优选地，颜色转换参数生成单元107确定多个颜色转换范围，以使得针对这多个颜色转换范围中的各颜色转换范围，具有属于输入图像数据中的颜色转换范围的亮度相关值的像素的数量至少是预定数量。例如，优选地，颜色转换参数生成单元107调节颜色转换范围的中心和颜色转换范围的宽度等的初始值至少之一，以使得具有属于颜色转换范围的亮度值的像素的数量变成至少预定数量。
在一些情况下，转换后的颜色相同并且各大小是预定大小以下的多个图像区域可能如图像噪声那样分散(图5A)。因此，优选地，颜色转换处理单元103进一步对多个图像区域中的图像区域的颜色进行转换，以使得连接具有图像噪声的多个图像区域的线状图像区域的颜色变成与该多个图像区域的转换后的颜色相同的颜色(图5B)。在图5A中，多个分散像素301是通过颜色转换处理转换成相同颜色的多个像素。通过进一步对多个像素301中的像素的颜色进行转换，可以抑制如噪声那样的显示，并且可以将图5B中的线状区域(线状图像区域)302显示为与具有与像素301相同的颜色的图像区域。预定大小可以是一个像素大小，或者可以是多个像素的大小。
如果选择了模式B，则颜色转换参数生成单元107根据指定显示范围(属于指定显示范围的多个相对亮度值中的最大亮度值)来确定图6A或图6B中所描述的对应关系。
图6A是属于指定显示范围的多个相对亮度值中的最大亮度值是1600％时的示例。在Log中，定义0％～1600％的范围内的相对亮度。换句话说，在图6A的情况下，指定显示范围包括Log中所定义的0％～1600％的范围内的全部相对亮度值。
在图6A的对应关系中，多个转换后的颜色分别与相对亮度的多个范围(颜色转换范围)相对应。例如，黑白色与0％～100％的范围内的相对亮度值所属于的颜色转换范围相对应。换句话说，黑白色与100％以下(阈值以下)的相对亮度的范围相对应。并且，绿色与400％～800％的范围内的相对亮度值所属于的颜色转换范围相对应。
图6B是属于指定显示范围的多个相对亮度值的最大亮度值是400％时的示例。换句话说，在图6B的情况下，指定显示范围包括0％～400％的范围内的相对亮度值，而不包括高于400％的相对亮度值。在图6B的对应关系中，与分别对应于多个颜色转换范围的多个转换后的颜色不同的转换后的颜色与非指定显示范围相对应。具体而言，红色与非指定显示范围相对应。因此，通过颜色转换处理将具有属于非指定显示范围的绝对亮度值的像素的颜色转换成红色。在图6B的情况下，非指定显示范围是高于400％(属于指定显示范围的多个相对亮度值中的最大亮度值)的相对亮度的范围。
如果选择了模式A，则如图4A和图4B所示，与指定显示范围无关地，颜色转换范围的位置(中心)固定。颜色转换范围的数量根据指定显示范围而改变。另一方面，即使相对亮度的颜色根据指定显示范围而改变，用户也可以容易识别相对亮度。因此，如图6A和图6B所示，如果选择了模式B，则颜色转换参数生成单元107根据指定显示范围(属于指定显示范围的多个相对亮度值中的最大亮度值)来改变至少颜色转换范围的位置。在图6A和图6B的情况下，根据指定显示范围来改变颜色转换范围的位置和各颜色转换范围的宽度，以使得维持多个颜色转换范围的数量、以及多个颜色转换范围和多个转换后的颜色之间的关系等。换句话说，在图6A和图6B的情况下，通常，根据指定显示范围来压缩或扩大多个颜色转换范围。
这样，如果选择了模式B，则使用相对亮度的对应关系，并且基于相对亮度来进行颜色转换处理。由此，可以利用颜色来适当显示输入图像数据的相对亮度(相对亮度的分布)。结果，用户可以利用颜色来容易识别输入图像数据的相对亮度。在本实施例中，维持多个颜色转换范围的数量、以及多个颜色转换范围和多个颜色之间的关系等，因而可以更适当地显示相对亮度，并且用户可以更清楚地识别相对亮度。此外，在非指定显示范围的图像区域中，显示与颜色转换范围的图像区域的颜色不同的颜色。由此，用户可以容易地区分非指定显示范围的图像区域和颜色转换范围的图像区域。
在范围(颜色转换范围和非指定显示范围至少之一)内，转换后的颜色的亮度可以根据相对亮度(亮度相关值)的连续改变而连续改变。然后，在该范围内的图像区域中，作为转换后的颜色的显示，可以进行灰度显示，以使得转换后的颜色的亮度根据相对亮度的连续改变而连续改变。结果，用户可以容易地识别该范围内的图像区域中的相对亮度的分布。
如果选择了模式C，则颜色转换参数生成单元107确定图8所描述的对应关系。在图8的对应关系中，多个转换后的颜色分别与亮度灰度值的多个范围(颜色转换范围)相对应。例如，黑白色与0～171的范围内的亮度灰度值所属于的颜色转换范围相对应。绿色与亮度灰度值512～683内的颜色转换范围相对应。
这样，如果选择了模式C，则使用转换后的颜色和亮度灰度值的对应关系，并且基于亮度灰度值来进行颜色转换处理。由此，可以利用颜色来适当显示输入图像数据的亮度灰度值(亮度灰度值的分布)。结果，用户可以利用颜色容易地识别输入图像数据的亮度灰度值。
在范围(例如，颜色转换范围)内，转换后的颜色的亮度可以根据亮度灰度值(亮度相关值)的连续改变而连续改变。然后，在该范围内的图像区域中，作为转换后的颜色的显示，可以进行灰度显示，以使得转换后的颜色的亮度根据亮度灰度值的连续改变而连续改变。结果，用户可以容易地识别该范围内的图像区域中的相对亮度的分布。
在图6A、图6B和图8的对应关系中，没有设置非颜色转换范围，而设置了多个连续的颜色转换范围，然而，本发明不限于此。例如，在输入图像数据的灰度特性是伽马2.2的情况和输入图像数据的灰度特性是Log的情况其中至少之一的情况下，可以设置彼此分离的多个颜色转换范围。此外，在输入图像数据的灰度特性是ST 2084的情况下，可以设置多个连续的颜色转换范围。
在输入图像数据的灰度特性是伽马2.2的情况下，可以确定指定显示范围(属于指定显示范围的多个亮度灰度值中的最大值)。然后，与分别对应于多个颜色转换范围的多个转换后的颜色不同的转换后的颜色与非指定显示范围相对应。在非指定显示范围中，转换后的亮度可以根据亮度灰度值的连续改变而连续改变。在输入图像数据的灰度特性是伽马2.2的情况和输入图像数据的灰度特性是ST 2084的情况其中至少之一的情况下，颜色转换范围的位置和各颜色转换范围的宽度等会依赖于指定显示范围。此外，在输入图像数据的灰度特性是伽马2.2的情况和输入图像数据的灰度特性是Log的情况其中至少之一的情况下，颜色转换范围的位置和各颜色转换范围的宽度等无需依赖于指定显示范围。此外，在输入图像数据的灰度特性是伽马2.2的情况和输入图像数据的灰度特性是Log的情况其中至少之一的情况下，颜色转换范围的数量等会依赖于指定显示范围。
可以将低于阈值的亮度相关值的范围设置为非颜色转换范围。例如，在输入图像数据的灰度特性是ST 2084的情况和输入图像数据的灰度特性是Log的情况其中至少之一的情况下，可以将与SDR相对应的范围设置为非颜色转换范围。具体而言，在输入图像数据的灰度特性是ST 2084的情况下，可以将0～100cd/m2的范围内的绝对亮度设置为与SDR相对应的非颜色转换范围。在输入图像数据的灰度特性是Log的情况下，可以将0％～100％的范围内的相对亮度范围设置为与SDR相对应的非颜色转换范围。
颜色转换参数生成单元107可以根据对显示设备100(图像处理设备)的用户操作来确定非颜色转换范围。例如，颜色转换参数生成单元107可以根据用户操作来确定上述阈值(第二阈值确定处理)。用于确定非颜色转换范围和阈值等的用户操作例如是用于指定亮度相关值的用户操作。在用于指定亮度相关值的用户操作中，不特别限制亮度相关值的类型。例如，与输入图像数据的灰度特性无关地，作为用于确定非颜色转换范围或阈值等的用户操作，可以进行用于指定亮度灰度值的用户操作。然而，为了方便，作为用于确定非颜色转换范围或阈值等的用户操作，优选进行用于根据输入图像数据的灰度特性来指定亮度灰度值的类型的用户操作。
图7A～图7C是模式A的对应关系的其它示例。在图7A的情况下，指定显示范围包括ST 2084中所定义的0～10000cd/m2的范围内的全部绝对亮度值。在图7A的对应关系中，多个转换后的颜色分别与绝对亮度的多个范围(颜色转换范围)相对应。在图7A的对应关系中，亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变的转换后的颜色与各颜色转换范围相对应。例如，亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变的黑白色与0～100cd/m2的范围内的绝对亮度所属于的颜色转换范围相对应。亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变的绿色与400～1000cd/m2的范围内的绝对亮度所属于的颜色转换范围相对应。因此，在颜色转换范围内的图像区域中，作为转换后的颜色的显示，可以进行灰度显示，以使得转换后的颜色的亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变。
在图7B的情况下，指定显示区域包括0～1500cd/m2的范围内的绝对亮度，而不包括高于1500cd/m2的绝对亮度。非指定显示范围是高于1500cd/m2的绝对亮度的范围。在图7B的对应关系中，针对指定显示范围，进行与图7A的设置(颜色转换范围、颜色转换范围和转换后的颜色之间的对应关系)相同的设置。换句话说，各颜色转换范围的位置不依赖于指定显示范围，而是固定的，并且颜色转换范围的数量根据指定显示范围而改变。与分别对应于多个颜色转换范围的多个转换后的颜色不同的转换后的颜色与非指定显示范围相对应。同样，亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变的转换后的颜色与非指定显示范围相对应。具体而言，亮度根据绝对亮度的连续改变而连续改变的红色与非指定显示范围相对应。
在图7C的情况下，将0～100cd/m2的范围内的绝对亮度设置为与SDR相对应的非颜色转换范围。其余与图7B相同。换句话说，各颜色转换范围的位置不依赖于作为比阈值低的亮度相关值的范围的非颜色转换范围，而是固定的，并且颜色转换范围的数量根据该非颜色转换范围而改变。
代替图7A～图7C的绝对亮度，可以使用利用相对亮度的对应关系作为模式B的对应关系。代替图7A～图7C的绝对亮度，可以使用利用亮度灰度值的对应关系作为模式C的对应关系。
如上所述，根据本实施例，使用根据输入图像数据的灰度特性的对应关系作为亮度相关值和转换后的颜色之间的对应关系。由此，甚至可以更适当地显示输入图像数据的亮度分布。
上述实施例的各功能单元可以是或者可以不是独立的硬件。可以通过共通的硬件来实现至少两个功能单元的功能。可以通过独立的硬件来实现一个功能单元的多个功能中的各功能。可以通过共通的硬件来实现一个功能单元中的至少两个功能。各功能单元可以通过硬件或者可以不通过硬件来实现。例如，设备可以包括处理器以及存储控制程序的存储器。然后，可以通过处理器从存储器读取控制程序并执行该控制程序来实现设备的至少一部分功能单元的功能。
上述实施例仅是示例，并且可以在本发明的实质内容的范围内适当修改或改变本实施例的结构所实现的结构也包括在本发明中。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (15)

1.一种图像处理设备，包括：
转换单元，用于基于表示亮度级和颜色之间的对应关系的信息来转换输入图像数据的颜色，并且生成转换后的图像数据；以及
设置单元，用于设置所述输入图像数据的灰度特性，
其特征在于，在所述设置单元所设置的灰度特性是第一灰度特性的情况下，所述转换单元基于表示第一对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色，以及
在所述设置单元所设置的灰度特性是第二灰度特性的情况下，所述转换单元基于表示第二对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述设置单元根据由用户输入的指示来设置所述灰度特性。
3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述设置单元基于附加至所述输入图像数据的元数据来设置所述灰度特性。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
表示所述对应关系的信息是不同的颜色与多个亮度级范围中的各亮度级范围相对应的信息，以及
针对所述多个亮度级范围中的各亮度级范围，所述转换单元将所述输入图像数据中的具有该亮度级范围内的亮度级的部分的颜色转换成表示所述对应关系的信息中的与该亮度级范围相对应的颜色。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
所述第一灰度特性是ST 2084中所定义的PQ。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
所述第二灰度特性是相对的亮度级与灰度值相对应的灰度特性。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
所述转换单元将所述输入图像数据中的亮度级在第一阈值以下的区域的颜色转换成黑白色。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，还包括：
灰度转换单元，用于基于所设置的灰度特性来转换所述输入图像数据。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
所述转换单元将所述输入图像数据中的亮度级高于第二阈值的区域的颜色转换成预定颜色。
10.根据权利要求9所述的图像处理设备，其中，
所述第二阈值是由用户指定的亮度级。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
表示所述对应关系的信息是不同颜色与构成所述输入图像数据的可能亮度级的范围的多个子范围中的各子范围相对应的信息。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
表示所述对应关系的信息是不同颜色与多个边界范围中的各边界范围相对应的信息，其中所述多个边界范围分别包括构成所述输入图像数据的可能亮度级的范围的多个子区域的多个边界。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，
所述第一灰度特性是亮度级的值与图像数据的灰度值相对应的灰度特性，以及
所述第二灰度特性是亮度级与图像数据的灰度值间接对应的灰度特性。
14.一种图像处理方法，包括以下步骤：
转换步骤，用于基于表示亮度级和颜色之间的对应关系的信息来转换输入图像数据的颜色，并且生成转换后的图像数据；以及
设置步骤，用于设置所述输入图像数据的灰度特性，
其特征在于，在所述转换步骤中，
在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第一灰度特性的情况下，基于表示第一对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色，以及
在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第二灰度特性的情况下，基于表示第二对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色。
15.一种非暂时性计算机可读介质，其存储用于使计算机执行以下步骤的程序：
转换步骤，用于基于表示亮度级和颜色之间的对应关系的信息来转换输入图像数据的颜色，并且生成转换后的图像数据；以及
设置步骤，用于设置所述输入图像数据的灰度特性，
其特征在于，在所述转换步骤中，
在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第一灰度特性的情况下，基于表示第一对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色，以及
在所述设置步骤中所设置的灰度特性是第二灰度特性的情况下，基于表示第二对应关系的信息来转换所述输入图像数据的颜色。
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