CN109155844A - 图像处理设备和使用该图像处理设备的图像处理方法 - Google Patents

Abstract

提供一种图像处理设备，包括：显示面板；以及控制器，其被配置成获取高动态范围(HDR)图像的峰亮度值，并且基于所获取的峰亮度值将高动态范围图像的亮度调整为在显示面板的可用输出亮度范围内。

Description

图像处理设备和使用该图像处理设备的图像处理方法

技术领域

本公开涉及一种图像处理设备，并且更具体地，涉及一种用于对HDR高动态范围图像执行自适应色调映射的图像处理设备。

背景技术

对人眼敏感的亮度的动态范围可以在几十万到几十亿的范围内。就特定亮度单位而言，0.00001至1000000尼特(nit)的亮度可能对人眼敏感。仅几百的动态范围可能足以表达大部分图像信息，并且因此用于渲染一般图像的显示设备具有256的动态范围。然而，为了经由大量计算形成类似于真实自然图像的图像，或形成需要非常精细数据的医学图像，应使用256以上的动态范围来表达图像。

也就是说，传统的显示设备可以渲染具有标准动态亮度范围的图像，该标准动态亮度范围可以窄于对人眼敏感的动态亮度范围。因此，传统的显示设备可能具有允许图像对人眼感觉真实的限制。为此，出现高动态范围(HDR)成像技术。HDR技术可以允许亮区域更亮并且暗区域更暗，以扩展亮度范围以生成对人眼更真实可见的高动态范围图像。

应将经历HDR的图像(下文中，HDR图像)转变为具有有限动态范围的一般图像，用于通用显示设备或打印设备显示。为此，可能需要色调映射操作以将HDR图像转变成低或标准动态范围(SDR)图像，作为具有有限动态范围的一般图像，用于由通用显示设备或打印设备显示。

然而，对于具有亮区域和暗区域的HDR图像，由于由通用显示设备支持的亮度限制，传统的色调映射可能不会使暗区域变得清晰。因此，用户可能难以感测暗区域。因此，HDR图像提供者可能无法以预期亮度来显示HDR图像。

发明内容

技术问题

本公开是为了自适应地改变在HDR图像的色调映射中使用的色调曲线，以提供明亮且清晰的HDR图像。

此外，本公开是为了基于HDR图像的峰亮度值将HDR图像的亮度调整为在显示面板的亮度输出范围内。

技术解决方案

在本公开的一个方面，提供一种图像处理设备，包括：显示面板；以及控制器，该控制器被配置成获取高动态范围(HDR)图像的峰亮度值，并且基于所获取的峰亮度值将高动态范围图像的亮度调节为在显示面板的可用输出亮度范围内。

在一个实施例中，控制器还被配置成调整具有等于或低于峰亮度值的亮度值的高动态范围图像的图像信号区域的亮度。

在一个实施例中，控制器还被配置成将图像信号区域的亮度从显示面板的最小可用输出亮度值逐渐地增加到最大可用输出亮度值。

在一个实施例中，控制器不调整具有高于峰亮度值的亮度值的高动态范围图像的图像信号区域的亮度。

在一个实施例中，控制器被进一步配置成：获取形成HDR图像的多个场景的峰亮度值；获得所获取的峰亮度值的平均峰亮度值；以及基于所获取的平均峰亮度值，在显示面板的可用输出亮度范围内调整HDR图像的亮度，其中多个场景中的每个包括预定数目的图像帧。

在一个实施例中，控制器被进一步配置成：获取形成HDR图像的多个图像帧的峰亮度值；获得所获取的峰亮度值的平均峰亮度值；以及基于所获取的平均峰亮度值，在显示面板的可用输出亮度范围内调整HDR图像的亮度。

在一个实施例中，控制器被进一步配置成：如果峰亮度值在预定范围内，则基于显示面板的最大可用输出亮度值在显示面板的可用输出亮度范围内调整HDR图像的亮度；或者如果峰亮度值在预定范围之外，则基于HDR图像的峰亮度值在显示面板的可用输出亮度范围内调整HDR图像的亮度。

在一个实施例中，控制器被进一步配置成：接收包括关于HDR图像的信息的元数据；以及从元数据获取HDR图像的峰亮度值。

在一个实施例中，控制器被进一步配置成基于所获取的峰亮度值将静态色调曲线变成自适应色调曲线，其中静态色调曲线定义调整关系以允许输入HDR图像信号的亮度在显示面板的可用输出亮度范围内被调整。

在一个实施例中，控制器被进一步配置成执行颜色映射以将HDR图像的颜色转换为在显示面板的显色范围内。

在本公开的一个方面，提供一种使用包括显示面板的图像处理设备的图像处理方法，该方法包括：接收高动态范围(HDR)图像；获取高动态范围(HDR)图像的峰亮度值；以及基于所获取的峰亮度值，将HDR图像的亮度调整为在显示面板的可用输出亮度范围内。

本发明的有益效果

使用本公开的方法和设备，可以自适应地改变在HDR图像的色调映射中采用的色调曲线，以提供明亮且清晰的HDR图像。

此外，可以抑制由于峰亮度值的急剧变化引起的闪烁效应。

附图说明

通过在此给出的详细描述和附图将更全面地理解本发明，这些附图仅通过图示给出，并且因此不是对本发明的限制，并且其中：

图1示出根据本公开的一个实施例的提供SDR和HDR图像的内容提供商系统的框图。

图2示出根据本公开的一个实施例的图像处理设备的配置的框图。

图3示出使用根据本公开的一个实施例的图像处理设备的图像处理方法的流程图。

图4示出用于描述根据本公开的一个实施例的使用感知量化器光电转换函数将HDR图像信号转换到量化电平的图。

图5示出用于描述根据本公开的一个实施例的使用感知量化器电光转换函数将HDR图像信号转换到量化电平的图。

图6示出用于描述根据本公开的一个实施例的HDR图像的颜色映射的图。

图7示出用于描述根据本公开的一个实施例的基于峰亮度值的自适应色调映射的图。

图8和图9分别示出根据本公开的一个实施例的基于峰亮度值的色调曲线的自适应变化的示例。

图10至图11示出根据本公开的另一实施例的基于HDR场景的峰亮度值的平均值的自适应色调映射的示例。

图12和图13示出根据本公开的另一实施例的基于图像帧的峰亮度值的平均值的自适应色调映射的示例。

具体实施方式

现在将参考附图根据在此公开的示例性实施例详细给出描述。为了参考附图进行简要描述，可以为相同或等同的组件提供相同的附图标记，并且不再重复其描述。通常，诸如“模块”和“单元”的后缀可以被使用以指代元件或组件。在此使用这样的后缀仅仅旨在有助于说明书的描述，并且后缀本身不旨在给出任何特殊的含义或功能。在本公开中，为了简洁起见，通常省略相关领域中的普通技术人员公知的内容。附图被用于帮助容易地理解各种技术特征，并且应理解，本文呈现的实施例不限于附图。因此，除了在附图中具体陈述的那些之外，本公开应被解释为扩展到任何变更、等效物和替代物。

将会理解，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语通常仅用于将一个元件与另一个元件区分开。

将会理解，如果元件被称为与另一个元件“连接”，则该元件能够与另一个元件连接，或者也可以存在中间元件。相比之下，如果元件被称为与另一个元件“直接连接”，则不存在中间元件。

单数表示可以包括复数表示，除非它表示与上下文明确不同的含义。这里使用诸如“包括”或“具有”的术语，并且应理解它们旨在指示在说明书中公开的若干组件、功能或步骤的存在，并且还要理解，更多或更少的组件、功能或者步骤同样可以被使用。

根据本公开的一个实施例的图像处理设备可以是例如具有广播接收和计算机支持功能的组合的智能显示设备。图像处理设备还可以具有互联网功能。图像处理设备可以具有适合于手动输入设备、触摸屏或空间遥控器的接口。图像处理设备可以连接到因特网和支持有线或无线因特网功能的计算机，以执行电子邮件、web浏览、支持(backing)或游戏功能。为此，图像处理设备可以采用标准化的通用OS。

因此，根据本公开的一个实施例的图像处理设备可以允许例如在通用OS内核上添加或去除各种应用，导致执行各种用户友好的功能。图像处理设备可以包括但不限于网络TV(电视)、HBBTV、智能TV、LED TV、OLED TV等。在一些情况下，图像处理设备可以应用于智能手机。

如本文所用，术语“亮度”和“亮度”可以互换使用。

图1示出根据本公开的一个实施例的提供SDR和HDR图像的内容提供商系统的框图。

内容提供商系统1可以包括内容提供商10、处理设备30和显示设备50。

内容提供商10可以提供具有标准动态范围(在下文中，SDR图像)或HDR图像的图像。SDR图像可以对应于低动态范围图像。

内容提供商10的HDR主设备11可以使用扫描仪来扫描图像的原始数据或模拟胶片(analog film)，然后将扫描数据转变成数字数据以使用数字数据产生SDR图像或HDR图像。内容提供商10的编码器13可以对SDR图像或HDR图像进行编码。

然后，编码的SDR图像可以经由广播或IP网络被递送到图像处理设备30，或者可以以诸如DVD或蓝光盘的存储介质的形式被分发。

编码的HDR图像可以经由广播或IP网络被递送到图像处理设备30，或者可以以诸如蓝光盘的存储介质的形式被分发。

处理设备30的解码器31可以对编码的SDR图像进行解码，并且可以经由通用图像处理系统将解码的SDR图像发送到显示设备50的SDR面板53。

处理设备30的解码器31可以对编码的HDR图像进行解码。在将解码的HDR图像发送到通用图像处理系统之前，处理设备30的图像处理设备31可以对解码的HDR图像执行色调映射。色调映射将在后面描述。经由色调映射，HDR图像可以被发送到通用图像处理系统，然后被发送到显示设备50的HDR面板53。

在下文中，将在配置方面详细描述根据本公开的一个实施例的图像处理设备。

图2示出根据本公开的一个实施例的图像处理设备的配置的框图。

参考图2，根据本公开的一个实施例的图像处理设备200可以包括解码器210、控制器230和颜色失真校正单元250。

解码器210可以从内容提供商10接收HDR图像和元数据。解码器210可以解码HDR图像和元数据。元数据可以包括关于HDR图像的信息。元数据可以包括HDR图像的亮度、每个场景的最大亮度和识别当前图像是HDR图像的标识符中的至少一个。

控制器230可以包括元数据解析器231、亮度分布转换单元233、颜色映射单元235和色调映射单元237。

元数据解析器231可以解析解码的元数据。

元数据解析器231可以将解析的元数据发送到色调映射单元237。

亮度分布转换单元233可以使用感知量化器光电转换函数(PQ-OETF)将HDR图像的亮度值转换到数字代码值。亮度分布转换单元233可以使用感知量化器电光转换函数(PQ-EOTF)将数字代码值转换到HDR图像值的亮度值。亮度分布转换单元233可以将HDR图像的亮度范围转换到数字代码范围，并且然后，可以将转换的数字代码范围转换回到亮度范围。PQ-OETF可以是PQ-EOTF的反函数。

PQ-EOTF可以涉及HDR图像的线性化和缩放。PQ-EOTF和反PQ-EOTF可以在SMPTE(电影和电视工程师协会)标准中定义。

颜色映射单元235可以基于显示面板270的显色范围来重新映射来自亮度分布转换单元233的HDR图像的颜色。

色调映射单元237可以从颜色映射单元235执行HDR图像的色调映射。色调映射可以指的是将HDR图像转变成LDR图像的处理，该LDR图像可以是具有作为显示面板270的输出范围的有限动态范围的图像。LDR图像可以指的是如上所述的SDR图像。

在一个实施例中，色调映射单元237可以基于在产生HDR图像时设置的显示面板的峰亮度值来执行色调映射。也就是说，如果HDR图像产生器主控HDR图像，则HDR图像的制作者可以在显示面板的可用输出亮度范围内的最大亮度值内主控HDR图像。色调映射单元237可以从元数据解析器231获取显示面板的可用输出亮度范围中的最大亮度值，然后执行色调映射。在这种情况下，色调映射单元237可以使用静态色调曲线执行色调映射。

在另一实施例中，色调映射单元237可以基于HDR图像的直方图信息执行色调映射。可以基于HDR图像的每个像素的亮度值来生成HDR图像的直方图信息。元数据解析器231可以基于HDR图像的每个像素的亮度值生成直方图信息，然后可以将生成的直方图信息发送到色调映射单元237。色调映射单元237可以基于关于来自元数据解析器231的直方图信息来生成色调曲线。色调曲线可以允许HDR图像的亮度范围被映射到显示面板270的可用输出亮度范围。

在另一实施例中，色调映射单元237可以基于HDR图像的峰亮度将HDR图像的亮度调整为在显示面板270的可用输出亮度范围内。稍后将详细描述色调映射单元237的功能。

颜色失真校正单元250可以校正由色调映射单元237经历色调映射的HDR图像的颜色失真。颜色失真校正单元250可以将颜色失真校正的HDR图像输出到显示面板270。

在本公开的另一实施例中，图像处理设备200还可以包括显示面板270。显示面板270可以显示从颜色失真校正单元250输出的图像。显示面板270可以被合并在图像处理设备200中或否则可以是单独的组件。

在下文中，参考图3，将详细描述使用根据本公开的一个实施例的图像处理设备的图像处理方法。

图3示出使用根据本公开的一个实施例的图像处理设备的图像处理方法的流程图。

在这种情况下，将结合图1和图2描述根据本公开的一个实施例的使用图像处理设备200的图像处理方法。

图像处理设备200的控制器230可以接收HDR图像和包括关于HDR图像的信息的元数据(S301)。控制器230可以从内容提供者10接收HDR图像和元数据。控制器230可以经由广播线缆或因特网协议从内容提供者10接收HDR图像和元数据。为此，控制器230可以包括单独的广播或因特网通信模块。

元数据可以包括关于HDR图像的信息。元数据可以包括HDR图像的亮度、每个场景的最大亮度和指示当前图像是HDR图像的指示符中的至少一个。

可以由在控制器230中包括的元数据解析器231来解析元数据。可以将解析的元数据发送到色调映射单元237以用于HDR图像的色调映射。

在控制器230中包括的亮度分布转换单元233可以转换HDR图像S303的亮度分布。在一个实施例中，控制器230可以量化HDR图像的亮度信息。控制器230可以使用如参考图2所描述的PQ-OETF和PQ-EOTF将HDR图像的亮度信息转换到量化值。在下面将参考图4和图5描述此转换。

图4示出根据本公开的一个实施例的用于描述使用感知量化器光电转换函数将HDR图像信号转换到量化值的图。图5示出用于描述根据本公开的一个实施例的使用感知量化器电光转换函数将HDR图像信号转换到量化值的图。

在图4中，水平轴指示HDR图像值的亮度值，同时垂直轴指示数字代码值。

在图5中，垂直轴指示HDR图像值的亮度值，同时水平轴指示数字代码值。

伽马校正可以指的是输入到显示面板的图像信号与光量之间的相关性的校正。伽马校正可以使用非线性转换函数以非线性方式校正图像亮度。这是为何人眼以非线性方式响应亮度，并且因此图像数据被以非线性方式编码以获得最佳图像质量。

参考图4，示出从使用PQ-OETF方案作为伽马校正的一种类型将HDR图像的亮度值量化成数字代码值而产生的第一非线性曲线410。亮度分布转换单元233还可以使用PQ-EOTF将第一非线性曲线410转换到线性线430。也就是说，如图5中所示，亮度分布转换单元233可以将数字代码值转换到亮度值，以便于使用PQ-EOTF将第一非线性曲线410转换到线性线430。为了将数字代码值转换到亮度值，可以使用第二非线性曲线510。

再次，参考图3。

控制器230中的颜色映射单元235可以利用转换的亮度分布S305对HDR图像执行颜色映射。颜色映射单元235可以在显示面板270的显色范围内重新映射HDR图像的颜色。颜色映射单元235可以使用色域映射技术来转换HDR图像的颜色。色域颜色可以指的是显示面板270的显色区域。也就是说，颜色映射单元235可以将色域颜色之外的HDR图像范围映射到色域颜色。将参考图6详细描述这一点。

图6示出用于描述根据本公开的一个实施例的HDR图像的颜色映射的图。

参考图6，示出色域颜色区域A1，并且HDR图像的颜色区域B1在色域颜色区域A1之外。颜色映射单元235可以使用色域映射技术将色域区域A1中的颜色区域B1映射到色域颜色区域A1中。

再次，参考图3。

控制器230中的色调映射单元237可以基于元数据S307来获取被经历颜色映射的HDR图像的峰亮度值。色调映射单元237可以从元数据解析器231接收HDR图像的峰亮度值。

在一个实施例中，HDR图像的峰亮度值可以指的是形成HDR图像的单个图像帧中的多个亮度值之中的最大值。多个亮度值中的每个可以是图像帧的多个像素的每个亮度值。

在另一实施例中，HDR图像的峰亮度值可以指的是形成HDR图像的特定数目的图像帧中的多个亮度值之中的最大值。例如，如果特定数目是3，则峰亮度值可以指的是第一图像帧的第一最大亮度值、第二图像帧的第二最大亮度值和第三个图像帧的第三最大亮度值。

色调映射单元237可以基于所获取的峰亮度值S309来调整HDR图像的亮度。色调映射可以指的是将HDR图像转变成LDR图像的过程，该LDR图像可以是具有作为显示面板270的输出范围的有限动态范围的图像。色调映射可以减小暗区域和暗区域之间的比率，并且亮区域作为图像动态范围，以非线性方式调整图像亮度。

色调映射可以指的是将HDR图像转化成显示面板270的可用输出亮度范围的过程。因为显示面板270具有其有限的亮度范围，所以可以执行此。因此，色调映射单元237可以将HDR图像的亮度范围转化成显示面板270的有限可用输出亮度范围。色调映射可以确保用于HDR图像的黑色区域的足够范围并且可以向白色区域越来越多地限制动态范围。以这种方式，图像的亮区域变得更亮并且暗区域变得更暗，以导致更清晰的图像。

在一个实施例中，色调映射单元237可以基于HDR图像的峰亮度值来执行自适应色调映射。具体地，色调映射单元237可以基于HDR图像的峰亮度值将HDR图像的亮度调整为在显示面板270的可用输出亮度范围内。

这将参考以下附图详细描述。

图7示出用于描述根据本公开的一个实施例的基于峰亮度值的自适应色调映射的图。

图7示出用于描述针对10比特HDR图像执行的自适应色调映射的图。本公开不限于此。

在图7中，水平轴指示输入HDR图像信号作为数字值，并且垂直轴指示显示面板270的亮度作为数字值。具体而言，水平轴指示输入HDR图像数据范围作为数字值范围，并且垂直轴指示显示面板270的可用输出亮度范围作为数字值范围。

垂直轴具有点1023以指示与显示面板270的最大可用输出亮度相对应的数字值，并且垂直轴具有点0以指示与显示面板270的最小可用输出亮度相对应的数字值。可以假设显示面板270的最大可用输出亮度值是4000尼特。

在图7中，示出用于静态色调映射的静态色调曲线710。静态色调映射可以指的是基于显示面板270的最大可用输出亮度值来调整HDR图像的亮度范围的过程。静态色调曲线710可以指的是基于显示面板270的最大可用输出亮度生成的曲线。也就是说，如果显示面板270的最大可用输出亮度值变化，则静态色调曲线710的形式变化。

在另一实施例中，静态色调映射可以指的是基于HDR图像的直方图信息来调整HDR图像的亮度范围的过程。HDR图像的直方图信息可以指示具有相对于HDR图像的亮度的HDR图像的亮度的像素的出现频率。在本公开的一个实施例中，静态色调曲线710通过示例以单个方式示出。本公开不限于此。取决于HDR图像的直方图，静态色调曲线710可以具有各种形式。

色调映射单元237可以基于输入的HDR图像的直方图信息来生成静态色调曲线710。如果使用静态色调曲线710，则显示面板270具有有限的亮度范围，以使得难以区分HDR图像的暗区域。因此，用户可能难以区分图像的暗区域。

色调映射单元237可以基于从元数据解析器231获取的HDR图像的峰亮度值，将静态色调曲线710变成多个自适应色调曲线730、750和770中的一个。色调映射单元237可以包括查找表，该查找表具有HDR图像的峰亮度值和自适应色调曲线之间的关联。具体地，查找表可以具有HDR图像的峰亮度值与自适应色调曲线之间的相关性。

图8和图9分别示出根据本公开的一个实施例的基于峰亮度值的色调曲线的自适应变化的示例。

在图9中，水平轴和垂直轴与参考图7描述的相同。

参考图8，示出HDR图像的每个场景上的亮度分布的图。每个场景可以包括静止HDR图像的图像帧。通过示例，场景可以包括3个图像帧。因此，本公开不限于此。场景可以仅包括单个图像帧。图8示出与HDR图像的每个场景中的像素分别相对应的亮度值的分布的图。

图8还可以是单个图像帧的亮度分布的图。

第一场景的峰亮度值可以是600尼特；第二场景的峰亮度值可以是4000尼特；以及第三场景的峰亮度值可以是400尼特。色调映射单元237可以从元数据解析器231获取每个场景的每个峰亮度值。

参考图9，色调映射单元237可以基于每个场景的每个峰亮度值将静态色调曲线910变成多个自适应色调曲线930、950和970中的一个。也就是说，色调映射单元237可以基于每个场景的每个峰亮度值在显示面板270的可用输出亮度范围内调整HDR图像的亮度。

色调映射单元237可以使用与第一场景的峰亮度值600尼特相对应的第一自适应色调曲线930来调整HDR图像的输入亮度范围。因为第一场景的峰亮度值是600尼特，所以与超过600尼特且低于4000尼特的亮度范围相对应的图像信号区域(例如，与501至1023相对应的数据区域)可以不包含任何亮度信息。在这种情况下，如果使用静态色调曲线910调整第一场景的亮度范围，则不包含亮度信息的图像信号区域可以被经历色调映射。

因此，色调映射单元237可以将静态色调曲线910变成与第一场景的峰亮度值相对应的第一自适应色调曲线930。色调映射单元237可以将具有亮度值小于或等于峰亮度值600尼特的第一图像信号区域(0到500)的亮度调整为在显示面板270的最大可用输出亮度范围内。具体地，色调映射单元237可以调整HDR图像的亮度，以将第一图像信号区域的亮度从显示面板270的最小可用输出亮度值逐渐增加到最大亮度值。即，可以调整第一图像信号区域的亮度以遵循第一自适应色调曲线930。

因为第一场景的第二图像信号区域(501至1023)不包含HDR图像数据信息，所以色调映射单元237可以不调整第二图像信号区域(501至1023)的亮度。

色调映射单元237可以使用与第二场景的峰亮度值4000尼特相对应的第二自适应色调曲线950来调整HDR图像的输入亮度范围。第二场景的峰亮度值是4000尼特，并且因此，显示面板270的最大可用输出亮度值是4000尼特。

色调映射单元237可以将静态色调曲线910变成与第二场景的峰亮度值相对应的第二自适应色调曲线950。色调映射单元237可以将整个图像信号的亮度范围调整到显示面板270的最大可用输出亮度范围。具体地，色调映射单元237可以调整HDR图像的亮度以将图像信号区域的亮度从显示面板270的最小可用输出亮度值逐渐地增加到最大可用输出亮度值。也就是说，与使用静态色调曲线910相比，使用第二自适应色调曲线950的整个图像信号的亮度值可以更高。

也就是说，可以调整图像信号区域的亮度以遵循第二自适应色调曲线950。

色调映射单元237可以使用与第三场景的峰亮度值400尼特相对应的第三自适应色调曲线970来调整HDR图像的输入亮度范围。因为第三场景的峰亮度值是400尼特，所以与超过400尼特和低于4000尼特的亮度范围相对应的图像信号区域(例如，与250到1023相对应的数据区域)可以不包含任何亮度信息。在这种情况下，如果使用现有静态色调曲线910调整第三场景的亮度范围，则不包含亮度信息的图像信号区域可以被经历色调映射。

因此，色调映射单元237可以将静态色调曲线910变成与第三场景的峰亮度值相对应的第三自适应色调曲线970。色调映射单元237可以将具有亮度值小于或等于峰亮度值400尼特的第三图像信号区域(0到250)的亮度调整为在显示面板270的最大可用输出亮度范围内。具体地，色调映射单元237可以调整HDR图像的亮度以将第三图像信号区域的亮度从显示面板270的最小可用输出亮度值逐渐地增加到最大亮度值。即，可以调整第三图像信号区域的亮度以跟随第三自适应色调曲线970。

因为第三场景的第四图像信号区域(251至1023)不包含HDR图像数据信息，所以色调映射单元237可以不调整第四图像信号区域(251至1023)的亮度。

如果执行自适应色调映射，则由于HDR图像的峰亮度值的快速变化可能发生闪烁效应。例如，如果全黑图像变成全白图像，反之亦然，则会发生HDR图像的峰亮度值的快速变化。

为了去除闪烁，控制器230可以执行峰亮度滤波或平滑滤波。

在另一实施例中，为了抑制由于过度色调映射导致的图像处理设备200的负载，控制器230可以被配置成：如果获取的峰亮度值在预定范围内，则执行对于HDR图像的静态色调映射，或者如果峰亮度值超过预定范围，则执行对于HDR图像的自适应色调映射。

在本公开的又一实施例中，可以基于多个HDR场景的峰亮度值的平均值来执行自适应色调映射。

图10至图11示出根据本公开的另一实施例的基于HDR场景的峰亮度值的平均值的自适应色调映射的示例。

在下文中，与图3中的内容重叠的内容可以被跳过。以下实施例可以针对图3中的操作S301至操作S305之后的过程。即，以下实施例可以更具体地体现操作S307和S309。

具体地，操作S1010和操作S1030可以更具体地体现操作S307。操作S1050可以更具体地体现操作S309。

在图3中的操作S305之后，图像处理设备200的色调映射单元237可以基于元数据来获取多个HDR场景的峰亮度值S1010。每个HDR场景可以包括多个图像帧。通过示例，每个HDR场景可以包括三个图像帧。本公开可以不限于此。

参考图11，三个场景(场景1、2、3)均可以包括三个图像帧。也就是说，第一场景(场景1)可以包括第一至第三图像帧；第二场景(场景2)可以包括第四至第六图像帧；以及第三场景(场景3)可以包括第七至第九图像帧。色调映射单元237可以从元数据解析器231获取第一图像帧(帧1)至第三图像帧(帧3)中的每个的每个峰亮度值，然后获得三个峰亮度值之中的最大值h1。色调映射单元237可以从元数据解析器231获取第四图像帧(帧4)至第六图像帧(帧6)中的每个的每个峰亮度值，然后获得三个峰亮度值之中的最大值h2。色调映射单元237可以从元数据解析器231获取第七图像帧(帧7)至第九图像帧(帧9)中的每个的每个峰亮度值，然后获得三个峰亮度值之中的最大值h3。

色调映射单元237可以获得所获取的峰亮度值的平均峰亮度值S1030。如图11中所示，色调映射单元237可以获得平均峰亮度值作为平均值h4＝(h1+h2+h3)/3。

色调映射单元237可以基于所获取的平均峰亮度值来调整HDR图像的亮度S1050。色调映射单元237可以参考图7至图9基于所获取的平均亮度值来执行自适应色调映射。

如果使用图10和图11的实施例执行自适应色调映射，则与如果改变每个图像帧的色调曲线相比，施加到图像处理设备200的负载可以更低。此外，可以抑制闪烁。

在本公开的又一实施例中，可以基于多个图像帧的峰亮度值的平均值来执行自适应色调映射。

图12至图13示出根据本公开的另一实施例的基于多个图像帧的峰亮度值的平均值的自适应色调映射的示例。

在下文中，与图3中的内容重叠的内容可以被跳过。以下实施例可以针对在图3中的操作S301至操作S305之后的过程。即，以下实施例可以更具体地体现操作S307和S309。

具体地，操作S1210和操作S1230可以更具体地体现操作S307。操作S1250可以更具体地体现操作S309。

在图3中的操作S305之后，图像处理设备200的色调映射单元237可以基于元数据S1210来获取多个图像帧的峰亮度值。每个HDR场景可以包括多个图像帧。参考图13，图像处理设备200的色调映射单元237可以获取可以是例如三个图像帧的特定数目的图像帧的峰亮度值。本公开可以不限于此。

色调映射单元237可以从元数据解析器231分别获取第一图像帧(帧1)到第三图像帧(帧3)的峰亮度值(x1、x2、x3)。

色调映射单元237可以获取所获取的峰亮度值的平均峰亮度值S1230。色调映射单元237可以获取平均峰亮度值作为平均值x4＝(x1+x2+x3)/3，如图13中所示。

色调映射单元237可以基于所获取的平均峰亮度值来调整HDR图像的亮度S1250。色调映射单元237可以参考图7至图9基于所获取的平均亮度值来执行自适应色调映射。

如果使用图12和图13的实施例执行自适应色调映射，则与如果改变每个图像帧的色调曲线相比，施加到图像处理设备200的负载可以更低。此外，可以抑制闪烁。

可以提供一种在其上存储有计算机程序指令的非暂时性计算机可读存储介质，该计算机程序指令执行根据示例性实施例的图像处理方法。非暂时性计算机可读存储介质指的是介质，其中数据能够被半永久地存储并且可以由设备读取，而不是在短时间段内存储数据的介质，诸如寄存器、高速缓存(cache)和存储器等。更具体地，上述各种应用程序或程序可以存储在诸如CD、DVD、硬盘、蓝光盘、USB、存储器卡和ROM等的非暂时性计算机可读介质中并且由其提供。

在一个或多个示例性实施例中，可以在包括由计算机实现以使一个或多个处理器履行(执行或实现)程序指令的程序指令(计算机可读指令)的一个或多个非暂时性计算机可读介质(计算机可读存储(记录)介质)中记录、存储或固定方法。介质还可以单独包括或与程序指令、数据文件、数据结构等组合。介质和程序指令可以是专门设计和构造的指令，或者它们可以是计算机软件领域的技术人员所公知和可用的类型。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光盘介质，诸如CD ROM盘和DVD；磁光介质，诸如光盘；以及硬件设备，其被专门配置成存储和执行程序指令，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。程序指令的示例包括诸如由编译器产生的机器代码，以及包含可由计算机使用解释器执行的更高值代码的文件。程序指令可以由一个或多个处理器执行。所描述的硬件设备可以充当一个或多个软件模块，其被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读介质中，以便于执行上述操作和方法，反之亦然。另外，非暂时性计算机可读介质可以分布在通过网络连接的计算机系统中，并且程序指令可以以分散的方式存储和执行。此外，计算机可读介质还可以体现在至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中。

尽管已经示出和描述若干个示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可以在这些示例性实施例中进行改变，本公开的范围被定义在权利要求及其等效物中。

Claims (15)

1.一种图像处理设备，包括：

显示面板；以及

控制器，所述控制器被配置成：

获取高动态范围(HDR)图像的峰亮度值，以及

基于所述获取的峰亮度值，将所述高动态范围图像的亮度调节为在所述显示面板的可用输出亮度范围内。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成调整具有等于或低于所述峰亮度值的亮度值的高动态范围图像的图像信号区域的亮度。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成将所述图像信号区域的亮度从所述显示面板的最小可用输出亮度值逐渐地增加到最大可用输出亮度值。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制器不调整具有高于所述峰亮度值的亮度值的所述高动态范围图像的图像信号区域的亮度。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成：

获取形成所述HDR图像的多个场景的峰亮度值；

获得所述获取的峰亮度值的平均峰亮度值；以及

基于所述获取的平均峰亮度值，在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度，

其中，所述多个场景中的每个包括预定数目的图像帧。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成：

获取形成所述HDR图像的多个图像帧的峰亮度值；

获得所述获取的峰亮度值的平均峰亮度值；以及

基于所述获取的平均峰亮度值，在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成：

如果所述峰亮度值在预定范围内，则基于所述显示面板的最大可用输出亮度值，在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度；或者

如果所述峰亮度值在所述预定范围之外，则基于所述HDR图像的峰亮度值，在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成：

接收包括关于所述HDR图像的信息的元数据；以及

从所述元数据获取所述HDR图像的峰亮度值。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成基于所述获取的峰亮度值将静态色调曲线变成自适应色调曲线，

其中，所述静态色调曲线定义调整关系以允许输入HDR图像信号的亮度在所述显示面板的可用输出亮度范围内被调整。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被进一步配置成执行颜色映射以将所述HDR图像的颜色转换为在所述显示面板的显色范围内。

11.一种使用包括显示面板的图像处理设备的图像处理方法，所述方法包括：

接收高动态范围(HDR)图像；

获取所述高动态范围(HDR)图像的峰亮度值；以及

基于所述获取的峰亮度值，将所述HDR图像的亮度调整为在所述显示面板的可用输出亮度范围内。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，调整所述HDR图像的亮度包括：将所述图像信号区域的亮度从所述显示面板的最小可用输出亮度值逐渐地增加到最大可用输出亮度值，其中由所述图像处理设备从所述调整来排除具有高于所述峰亮度值的亮度值的所述高动态范围图像的图像信号区域。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述获取高动态范围(HDR)图像的峰亮度值包括：

获取形成所述HDR图像的多个场景的峰亮度值；以及

获得所述获取的峰亮度值的平均峰亮度值，

其中，调整所述HDR图像的亮度包括基于所述获取的平均峰亮度值在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度，

其中，所述多个场景中的每个包括预定数目的图像帧。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，获取所述高动态范围(HDR)图像的峰亮度值包括：

获取形成所述HDR图像的多个图像帧的峰亮度值；以及

获得所述获取的峰亮度值的平均峰亮度值，

其中，所述HDR图像的亮度的调整包括基于所述获取的平均峰亮度值在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，调整所述HDR图像的亮度包括：

如果所述峰亮度值在预定范围内，则基于所述显示面板的最大可用输出亮度值，在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度；或者

如果所述峰亮度值在所述预定范围之外，则基于所述HDR图像的峰亮度值，在所述显示面板的可用输出亮度范围内调整所述HDR图像的亮度。