CN110383802A - 利用逼近函数的彩色图像修改 - Google Patents
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Abstract
在逼近函数中使用颜色微调数据来近似图像处理流水线中的图像数据的一个或多个非线性变换。在一个实施例中，通过调色系统上的反投影得到所述颜色微调数据，并且在显示管理系统上渲染图像时使用所述颜色微调数据。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月3日提交的美国临时专利申请号62/466,963和2017年3月3日提交的欧洲专利申请号17159216.5的优先权，所有这些公开内容通过引用以其全文并入本文。
背景技术
图像处理流水线(IPP)通常是指应用于图像的一系列操作，并且所述流水线可以在图像源(例如，相机)处开始并且在图像渲染器(例如，电视机)处结束。图像数据经常经历需要在空间之间进行一次或多次非线性转换的处理。图1A示出了包括这种转换的图像处理流水线的示例。在图1A的流水线中，含有一般中间颜色空间(表示为颜色空间ABC)中的图像数据的输入10被提供作为转换器12的输入，所述转换器12使用非线性函数H0来将ABC颜色空间中的图像数据转换为另一颜色空间(表示为颜色空间JKL)中的图像数据14，所述另一颜色空间可以是RGB型颜色空间。可以对图像数据14进行进一步处理(例如，在操作16中)，从而产生(RGB线性浅色空间RGBL中的)输入19，所述输入被提供给作为目标显示器的电光传递函数(EOTF)的传递函数21。TEOTF(目标电光传递函数)21产生可以驱动目标显示器的输出23。非线性函数H0和(在操作16中)未示出的可能其他函数(诸如感知量化(PQ)函数)可以是非常复杂的非线性函数。
如本文所使用的“IPT颜色空间(IPT color space)”是指亮度(I)-色度(P和T)类空间(如YCbCr)。在第六届彩色成像会议会刊：颜色科学、系统和应用上由F.Ebner和M.D.Fairchild提出的“Development and testing of a color space(ipt)withimproved hue uniformity(开发和测试具有改善的色调均匀性的颜色空间(ipt))”(IS&T，亚利桑那州斯科茨代尔市，1998年11月，第8至13页(将称为Ebner论文))中描述了原始的IPT空间，所述文献的全部内容通过引用并入本文。最近，Ebner论文中的最终非线性被更好地匹配人类视觉系统的属性的感知量化器(PQ)代替。在J.S.Miller等人的美国专利序列号9,077,994中描述了PQ量化器，所述美国专利的全部内容通过引用并入本文，所述美国专利的部分已被2014年8月16日提交的名称为“High Dynamic Range Electro-opticalTransfer Function of Mastering Reference Displays(母版制作参考显示器的高动态范围电光传递函数)”的SMPTE ST 2084:2014规范采用，所述规范的全部内容通过引用并入本文。在某些实施例中，IPT可以是指在“Image parameter values for high dynamicrange television for use in production and international programme exchange(用于在生产和国际节目交换中使用的高动态范围电视的图像参数值)”的ITU-RRec.BT.2100-0(07/2016)中定义的ICtCp颜色空间，所述文献的全部内容通过引用并入本文。与YCbCr一样，ICtCp是一种旨在将亮度信息与色度信息分开的基于颜色对抗的编码方案。另外，ICtCp提供恒定强度(CI)表示。
附图说明
在附图中以举例而非限制的方式来说明本发明，其中相似的附图标记指示相似的元件。
图1A示出了包括非线性函数的图像处理流水线的示例。
图1B示出了包括对JKL颜色空间中的图像数据进行微调(例如，调整)的单元或部件的图像处理流水线的示例。
图2示出了在其中对ABC颜色空间中的图像数据应用颜色微调的图像处理流水线的架构。
图3A示出了使用反投影以从JKL颜色空间中的经微调图像数据获得ABC颜色空间中的经微调图像数据的图像处理流水线的示例。
图3B示出了使用一个或多个逼近函数来产生经微调图像数据的显示管理系统的一般化示例。
图4示出了可以支持具有高动态范围和宽色域的图像的显示管理系统的示例。
图5示出了包括用于从第二颜色空间(例如，RGB型颜色空间)中的经微调图像数据获得第一颜色空间(例如，IPT型颜色空间)中的经微调图像数据的反投影的显示管理系统的示例。
图6示出了根据本文描述的一个实施例的使用一组逼近函数的显示管理系统的示例。
图7是示出了根据本发明的一个或多个实施例的方法的流程图。
图8是示出了根据本发明的一个或多个实施例的另一方法的流程图。
图9示出了根据本文描述的一个或多个实施例的显示管理系统的示例。
图10示出了可以由调色师用于产生颜色微调的数据处理系统的示例。
具体实施方式
将参照下文所讨论的详情描述本发明的各实施例和各方面，并且附图将对各实施例进行说明。以下描述和附图是对本发明的说明并且不应被解释为限制本发明。描述了许多特定细节以提供对本发明的各实施例的充分理解。然而，在某些情况下，未对熟知或常规的细节进行描述，从而提供对本发明的实施例的简明讨论。
本说明书中，对“一个实施例(one embodiment)”或“实施例(an embodiment)”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，短语“在一个实施例中(in one embodiment)”在各个地方的出现不一定都指的是同一实施例。下图中描绘的过程由包括硬件(例如，电路、专用逻辑等)、软件或二者的组合的处理逻辑来执行。虽然下面按照一些顺序操作描述了所述过程，但是应该了解，可以按不同的顺序执行所描述的操作中的一些操作。而且，可以并行地而非顺序地执行一些操作。
本文描述的实施例涉及对一个或多个逼近函数的使用，所述一个或多个逼近函数是由经微调图像数据从图像处理流水线中的下游点到流水线中的上游点的一次或多次反投影产生的。可以由下游点的调色师产生经微调图像数据，并且然后可以得到(多个)逼近函数(例如，通过反投影和回归)，并且然后将所述(多个)逼近函数提供给一个或多个目标显示系统上的显示管理系统。(多个)逼近函数可以用于进行通过一个或多个复杂的非线性传递函数或非线性变换函数而相关的两组数据或变量之间的匹配。
颜色分级或颜色校正通常是指处理图像内容以增强目标显示器上的图像质量的过程。诸如六向量分级、如由美国电影摄影师协会(ASC)定义的颜色确定表(CDL)等各种颜色分级工具以及其他颜色分级工具可供调色师使用，并且特定工具或方法的选择可以取决于所期望的结果。颜色校正通常应用于RGB颜色空间或HSV颜色空间，这些颜色空间由于人类对这些空间中颜色的感知而更加直观。图1B示出了在用于进行颜色校正(称为“微调”(在由ASC定义的CDL的情况下))的常用颜色空间(诸如RGB或HSV)中使用颜色校正的图像处理流水线的示例。输入图像数据51可以在一般中间颜色空间(表示为ABC)中，在一个实施例中，所述一般中间颜色空间可以是IPT型颜色空间。通过非线性函数H0将输入图像数据51从ABC颜色空间中的图像数据转换为JKL颜色空间中的图像数据55。在图1B中，JKL表示通常应用颜色校正微调的常用颜色空间之一(例如，用于ASC-CDL分级的RGB颜色空间或者用于六向量分级的HSV颜色空间)。在微调单元57中，对图像数据55应用一个或多个颜色微调T0，以产生JKL颜色空间中的经微调图像数据59(标记为JKLT)。可以对经微调图像数据59进行进一步处理(例如，在操作61中)，从而产生被提供给目标显示器的EOTF 65的(RGB线性浅色空间中的)输入63。目标显示器的EOTF 65提供输出67，所述输出67驱动目标显示器69以使目标显示器69在目标显示器的屏幕上显示图像(例如，电影或电视节目或视频游戏等)。在图1B中的流水线的情况下，推迟微调直到图像数据在JKL颜色空间中，但是将微调推迟到目标显示器附近的某个点可能需要昂贵的硬件(在目标显示器的显示管理系统处)来实施微调。本文描述的一个或多个实施例提供了一种不以这种方式推迟微调的解决方案。
图2示出了图像处理流水线的架构的示例，在所述图像处理流水线中，在由颜色空间转换器107(所述颜色空间转换器使用非线性函数H0来转换ABCT图像数据)将图像数据转换为JKL颜色空间中的图像数据之前，在ABC颜色空间(对图像数据101)执行颜色微调T1。具体地，利用微调单元103中的颜色微调T1对ABC颜色空间中的图像数据101进行调整，所述颜色微调产生ABC颜色空间中的经微调图像数据105(ABCT)。然后，由颜色空间转换器107将经微调图像数据105转换为经微调图像数据109(JKLT)。可以对经微调图像数据109进行进一步处理(例如，在操作111中)，从而产生被提供给目标显示器的EOTF 115的(RGB线性浅RGBL颜色空间(RGB linear light-RGBL color space)中的)输入113。来自目标显示器EOTF115的输出使用到目标显示器119的输入117(以RGBE格式)来驱动目标显示器119。图2中的流水线的架构的一个优点是：可以避免对驱动目标显示器的显示管理系统进行昂贵的硬件修改，但仍然提供现有颜色分级技术(诸如由ASC定义的CDL)的使用。本文描述的实施例实现了图2中所示的流水线的功能，并且使用(图1B中的)颜色微调T0到颜色微调T1中的投影。
图3A示出了该投影在显示管理系统中的一般示例；在一个实施例中，该投影可以在产生颜色微调的调色系统上执行，并且该投影可以称为反投影。参考图3A，ABC颜色空间中的图像数据151由颜色空间转换器153转换为JKL颜色空间中的图像数据155。然后，由微调单元157将颜色微调T0应用于图像数据155，以产生JKL颜色空间中的经微调图像数据159(JKLT)。可以在操作163中对该经微调图像数据159进行进一步处理，以得到(RGBL颜色空间中的)图像数据171，所述图像数据171由目标显示器的EOTF进行变换以产生驱动目标显示器177的图像数据175。目标显示器177上的图像输出允许调色师(或其他用户)查看目标显示器177上的图像并确定图像是否已被适当地或正确地微调(调整)，并且调色师可以交互地改变微调以在目标显示器177上看到所产生的图像变化。一旦调色师对微调T0满意，就可以通过反投影161通过将经微调图像数据159作为输入馈送到作为函数H0的反函数的函数H0 -1来对经微调图像数据159(JKLT)进行反投影；转换器165中的反函数H0 -1基于JKL颜色空间中的经微调图像数据159(JKLT)产生ABC颜色空间中的经微调图像数据(ABCT)167。实际上，转换器165产生的结果可由以下等式表示：ABCT＝H0 -1(JT，KT，LT)。如图3A所示的反投影161绕过(bypass)微调单元157。此时，图3A中的显示管理系统具有一组ABCT值(ABC颜色空间中的图像数据)以及通过一个或多个非线性传递函数而相关的相应的一组ABC值(ABC颜色空间中的原始图像数据)。在一个实施例中，反投影161在颜色空间之间映射图像数据。所述一组ABCT值与所述一组ABC值之间的非线性关系在数学上可以表达为：
AT＝fA(A，B，C，{t1，...，tn}J)，
BT＝fB(A，B，C，{t1，...，tn}K)，
CT＝fC(A，B，C，{t1，...，tn}L)，
其中，t1，...，tn可以是采用ASC-CDL颜色校正格式的微调(包括例如针对斜率、偏移和功率(S,O,P)的微调值)。
在一个实施例中，可以使用诸如线性回归、神经网络训练或支持向量机等近似方法生成诸如将模型或逼近函数拟合到这两组数据的线性逼近函数(例如，FA、FB、FC)等函数。在一个实施例中，逼近函数可以表示为线性函数：
AT＝FA(A，B，C，{t1，...，tn}J)，
BT＝FB(A，B，C，{t1，...，tn}K)，
CT＝FC(A，B，C，{t1，...，tn}L)。
这些逼近函数FA、FB和FC可以从调色系统上的这两组图像数据(ABC和ABCT)得到，并且可以保存所得到的函数(或诸如函数中的系数等元数据)，并且然后将所得到的函数传输或以其他方式分配到驱动目标显示器的一个或多个显示管理系统，并且这些显示管理系统(在目标显示器处)可以使用所得到的函数来实施图3B中所示的流水线，所述流水线与图2中所示的流水线的相似之处在于：在ABC颜色空间与JKL颜色空间之间的转换之前应用了颜色微调。图3B中所示的系统配置(流水线201)产生与图1B中所示的流水线相同的输出图像。
如图3B所示，ABC颜色空间中的图像数据203被提供作为近似单元205内的三个逼近函数207、209和211的输入；逼近函数207计算A坐标的经微调输出AT，逼近函数209计算B坐标的经微调输出BT，并且逼近函数211计算C坐标的经微调输出CT。在一个实施例中，调色师为图像选择的微调值由每个逼近函数中的系数表示。因此，这个实施例中的第一组系数指定第一组一个或多个图像的颜色微调，并且这三个逼近函数207、209和211使用该第一组系数来完成第一组图像的经微调图像数据(ABCT)215；第二组系数指定第二组一个或多个图像的颜色微调，并且这三个逼近函数207、209和211使用该第二组系数来计算第二组图像的经微调图像数据215。经微调图像数据215被提供作为颜色空间转换器217中的非线性函数H0的输入，所述非线性函数将ABC颜色空间中的ABCT图像数据转换为JKL颜色空间中的经微调图像数据219(JKLT)。然后可以对经微调图像数据219(JKLT)进行进一步处理(例如，在操作221中)，从而产生作为输入被应用于目标显示器的EOTF 225的(RGBL颜色空间中的)图像数据223。目标显示器的EOTF 225应用EOTF，使得目标显示器229显示内容中的一个或多个图像。流水线201可以减少修改显示管理系统中的硬件的需要，同时提供使用颜色微调的方法，所述颜色微调实际上是从在JKL颜色空间中应用的颜色微调中得到的。图3A和图3B示出了本发明的一个或多个实施例的一般化示例，而图5和图6示出了更具体的示例。在描述图5和图6之前，将结合图4提供关于在图5和图6中的流水线的架构的一些信息。
图4中的图像处理流水线301是显示管理系统的示例，所述显示管理系统驱动可以具有显示高动态范围图像的能力并且还可以显示具有宽色域的图像的目标显示器。显示管理系统可以被设计为接收利用高质量(例如，“参考”)源显示器产生的图像数据并映射图像数据，使得可以在可能不具有参考显示器的全动态范围或色域的目标显示器上适当地显示所述图像数据。在一个实施例中，流水线301可以是支持杜比实验室的杜比视觉技术的显示管理系统的一部分，并且这种技术可以允许基于可以产生高动态范围且宽色域内容的参考系统来将这种高动态范围且宽色域内容分配到具有较小动态范围或较小色域、同时维持高质量图像的目标系统。关于这种技术的进一步信息可以在公开的美国专利申请号US 2016/0005349中找到，所述美国专利申请通过引用并入本文。如图4所示，流水线301可以包括：颜色空间转换器305、色调映射器和颜色体积映射器307、用于将所映射图像数据从映射器307转换到输出颜色空间中的一组一个或多个转换器309、目标显示器传递函数311、以及由目标显示器传递函数的输出中的图像数据驱动的目标显示器314。颜色空间转换器305接收表示一个或多个图像的图像数据303。在一个实施例中，图像数据303可以是RGB型颜色空间，并且转换器305可以将该图像数据303转换为IPT型颜色空间(例如，IPT或ICtCp颜色空间)中的图像数据，转换后的图像数据然后在映射器307中被映射。在一个实施例中，映射器307中的色调映射器可以将输入图像数据(可以具有源显示器的高动态范围)中的强度(或光亮度等)值(诸如IPT型颜色空间中的来自转换器305的图像数据中的I值)映射到目标显示器的动态范围(可以是相对于源显示器的较小动态范围)中的强度(或光亮度等)值。在一个实施例中，映射器307中的颜色体积映射器可以执行从输入图像数据(可以具有源显示器的宽色域)到目标显示器314的色域中的图像数据的颜色体积映射。来自映射器307的输出308可以被提供作为一个或多个颜色空间转换器309的输入，所述一个或多个颜色空间转换器309将输出308中的所映射图像数据转换到目标显示器314的输出空间；来自所述一个或多个颜色空间转换器309的输出310通过目标显示器传递函数311被变换，从而得到驱动目标显示器314的输出。流水线301还可以包括在杜比视觉中使用的其他部件，诸如恢复强度信道中可能由于色调映射而丢失的高频细节的细节保留单元。
图5示出了与流水线301类似但是由调色师(或其他用户)用来生成逼近函数(或用于生成逼近函数的数据，诸如系数)的流水线的具体示例；因此，图5中的流水线可以包括与流水线301的部件相同的一些部件，但是还包括目标显示器315，所述目标显示器315可以是由调色师用来查看经调整(经微调)图像并使用微调单元363选择一个或多个颜色微调的参考显示器。在一个实施例中，图5中的流水线可以是杜比实验室的杜比分级工具的一部分。图5中的颜色空间转换器304接收可以是在RGB型颜色空间中的图像数据303，并且将该图像数据303转换为可以是在IPT型颜色空间中的图像数据351。然后，由图5中的映射器307对图像数据351进行色调映射和颜色体积映射，所述映射器307可以与图4中的映射器307相同。图5中的映射器307提供所映射图像数据353(在IPTPQ颜色空间中，因为IPT图像数据已经历了感知量化变换)。然后，通过一系列三次颜色空间转换(由颜色空间转换器355、357和359)将该所映射图像数据353变换为LMSPQ颜色空间中的图像数据，并且然后变换为LMS线性浅色空间中的图像数据，并且最后在颜色转换器359的输出处变换到RGB线性浅色空间中。传统的调色系统通常通过目标显示器传递函数366将RGB线性图像数据输出到目标显示器315。然而，已经通过添加三个块(PQ变换361、微调单元363和PQ-1变换365)对图5中的流水线进行了修改，这三个块允许调色师在远下游(靠近目标显示器)生成微调、并且然后在反投影路径377的末尾处将这些生成的微调反投影回到IPT颜色空间中的经微调图像数据。因此，这三个块的修改实际上产生了微调(如图1B中的微调T0)，并且然后(使用沿反投影路径369、373、375和377的逆变换或反变换)对将经微调图像数据进行反投影以得到IPT颜色空间中的经微调图像数据(IPTT)。然后，将该经微调图像数据(IPTT)与所映射图像数据353一起使用，以得到诸如微调单元405中所示的逼近函数等逼近函数。
PQ变换361对(RGB线性浅色空间中的)被提供作为来自转换器359的输出的图像数据执行感知量化(PQ)变换(例如，诸如来自国际电信联盟的建议书ITU-R BT.2100-0中描述的PQ变换方法)，以产生RGB PQ颜色空间中的被提供给微调单元363的图像数据。然后，微调单元363可以基于颜色微调修改图像数据，其中颜色微调可以基于输入371，所述输入371可以是来自正在查看目标显示器315上的颜色微调结果的调色师的输入；在一个实施例中，调色师可以交互地改变输入371以查看在目标显示器315上显示的变化的结果，以便决定选择哪种颜色微调。由微调单元363修改的经微调图像数据364作为微调单元363的输出被提供到反PQ(PQ-1)变换365，所述反PQ变换对(RGB PQ颜色空间中的)经微调图像数据364执行反PQ变换以产生(RGB线性浅色空间中的)经微调图像数据的输出，所述输出然后通过目标显示器传递函数366进行处理以产生驱动源显示器315的一组图像数据(例如，一帧图像数据)。反PQ变换365还提供输出作为反投影路径369的开始。反投影路径包括一组反变换，所述一组反变换将(来自反PQ变换365的输出的)经微调图像数据转换为LMS线性颜色空间中的图像数据(在转换器359中的RGB线性到LMS线性转换之后)、并且然后将经微调图像数据转换为LMS PQ颜色空间中的图像数据、并且然后将经微调图像数据转换为IPT PQ颜色空间中的图像数据以在反投影路径377的末尾处产生输出IPTT。可以看出，微调单元363与图3A中的微调单元157的相似之处在于：由用户选择的颜色微调(例如，调色控制输入371)产生经微调图像数据，所述经微调图像数据被反投影以得到一组数据(例如ABCT或IPTT)，所述一组数据可以与同一图像的另一组数据(例如，ABC或IPT)一起使用以产生一组逼近函数，可以在目标显示器的显示管理系统上使用所述一组逼近函数以对目标显示器上的图像进行微调。
(多个)逼近函数求解器379生成一个或多个逼近函数(例如，微调单元405中使用的逼近函数)，所述一个或多个逼近函数将这两组数据(所映射图像数据353(IPTPQ)以及在反投影路径377末尾处的IPTT数据)拟合到表示两这组数据之间的非线性关系的模式(例如，一个或多个等式)。逼近函数求解器379可以使用各项技术中的任何一项来执行将这两组数据拟合到模型；例如，求解器379可以使用线性回归(例如，多元线性回归)或神经网络训练或支持向量机或本领域已知的其他技术来将两组数据拟合或匹配到求解器379所使用的模型以生成逼近函数，诸如图6中的微调单元405中的逼近函数。(多个)逼近函数的求解器379提供输出381，所述输出381可以包括逼近函数的完整描述(诸如一个或多个等式以及在等式中使用的一组系数)，或者输出381可以仅包括由显示管理系统中的微调单元(例如，微调单元405)使用的已知模型或一组等式的系数。在一个实施例中，(多个)逼近函数的求解器使用线性模型来表达以下三个函数：
(等式1)IT＝FI(I，P，T，{S，O，P}R)，
(等式2)PT＝FP(I，P，T，{S，O，P}G)，
(等式3)TT＝FT(I，P，T，{S，O，P}B)，
其中，IPT由所映射图像数据353(IPTPQ)表示，并且IT由在反投影377的末尾处的IPTT中的I信道中的图像数据表示，PT由在反投影377的末尾处的IPTT中的P信道中的图像数据表示，并且TT由在反投影377的末尾处的IPTT中的T信道中的图像数据表示。注意，IPTT(IT，PT，TT)中的数据分量中的每一个数据分量都是分量I、P和T的函数，并且还是基于由ASC定义的CDL的S、O、P(斜率、偏移和功率)微调值的函数。可以通过输入371来选择微调值，所述输入可以由调色师使用图5中所示的流水线来控制。在一个实施例中，使用多元线性回归来确定三个数学模型(对于FI、FP和FT中的每一者一个数学模型)，以将每个IPTT数据分量(IT，PT，TT)表达为I、P、T的函数(由所映射图像数据353表示)和SOP微调值的函数。在一个实施例中，三阶线性回归模型为：
(等式4)
F(I，P，T)＝a0+a1I+a2P+a3T+a4IP+a5IT+a6PT-a7IP2+a8I2P-a9IT2+a10I2T+a11PT2-a12P2T+a13I2-a14I3-a15P2-a16P3+a17T2+a18T3-a19IPT
用于等式1至3中的三个函数中的每一个函数。这20个系数(a0，…，a19)取决于SOP微调，并且在一个实施例中，为每个图像帧提供这20个系数作为元数据以及帧的图像数据；换言之，SOP微调被嵌入在这20个系数中，因为针对(由输入371指定的)单个给定的一组SOP微调，所述回归拟合了IPT数据集和IPTT数据集。因此，在一个实施例中，求解器379可以为等式1至3中的每一个等式生成一组20个系数以用于与等式4中的模型一起使用，并且将该组系数提供为(相关联图像的)输出381以便(连同图像数据)分配到驱动目标显示器的一个或多个显示管理系统。接收这些系数的显示管理系统然后可以得到一组逼近函数，诸如微调单元405中的逼近函数。
图6示出了在一个实施例中的这样的显示管理系统的示例，所述显示管理系统接收采用系数(例如，20个系数)形式的用于生成微调单元405中的逼近函数的图像数据和元数据。在一个实施例中，图6中所示的显示管理系统可以是支持杜比实验室的杜比视觉技术的系统，并且因此所述显示管理系统类似于图4中所示的图像处理流水线301。具体地，颜色空间转换器401可以类似于颜色空间转换器305，并且色调映射器和颜色体积映射器403可以类似于色调映射器和颜色体积映射器307。在一个实施例中，图6中所示的显示管理系统接收表示一个或多个图像的图像数据303；在一个实施例中，图像数据可以是在RGB颜色空间中，并且转换器401将RGB颜色空间中的图像数据转换为IPT颜色空间中的图像数据。然后，色调映射器和颜色体积映射器403可以执行如本文描述的色调映射和颜色体积映射操作，诸如关于图4中的映射器307描述的操作。映射器403产生IPT颜色空间中的所映射图像数据，所映射图像数据然后被提供作为微调单元405中示出的三个逼近函数的输入，所述微调单元基于在微调单元405内的逼近函数的等式中使用的系数中固有地指定的微调来为图像中的每个像素产生经微调的IPT值。在一个实施例中，图6中所示的显示管理系统接收图像数据以及描述颜色微调的元数据，并且在一个实施例中，该元数据可以是由调色系统上的逼近函数求解器379确定的20个系数。在一个实施例中，元数据可以应用于已经由调色师微调的一个或多个图像，并且另一组图像可以使用由另一组不同的元数据指定的一组不同的颜色微调。在另一个实施例中，元数据可以是对一组一个或多个逼近函数的完整描述；这可以在模型或逼近函数可以改变(根据图像内容或不同硬件的可用性等，所述改变可能是期望的)的情况下使用。换言之，可能期望改变微调单元405中的模型或逼近函数，并且因此，在这种情况下，微调单元405不使用静态的、预定的一组逼近函数或模型。来自微调单元405的经微调图像数据被提供作为一组一个或多个颜色转换器(诸如颜色转换器409)的输出，所述一组一个或多个颜色转换器可以与图5中的第一级、第二级和第三级颜色转换器相同。在一个实施例中，颜色转换器409产生RGB线性浅色空间中的图像数据的输出，所述输出作为输入应用于目标显示器传递函数411，所述目标显示器传递函数411产生图像数据作为到目标显示器415的输入，然后所述目标显示器415在目标显示器415上显示图像。
图7示出了根据本发明的一个实施例的方法的示例，并且可以在诸如图3A中所示的系统或图5中所示的系统等系统上执行该方法，这些系统可以由正在导致生成颜色微调的调色师或其他用户来操作。图7中所示的方法可以在操作451处开始，并且该操作可以包括将第一颜色空间中的图像数据转换为第二颜色空间中的图像数据。在一个实施例中，操作451可以由将ABC颜色空间中的图像数据变换为JKL颜色空间中的图像数据的颜色空间转换器153执行。在图5中所示系统的情况下，操作451可以由诸如颜色转换器355、357和359等一组颜色转换器执行。在一个实施例中，操作451之前可以是其他操作，诸如颜色空间转换操作(例如，由颜色空间转换器304完成的转换)，并且操作451之前也可以是映射操作，诸如由例如映射器307进行的色调映射和颜色体积映射操作。继续图7的方法，在操作453中，系统接收指示用于第二颜色空间中的图像数据的微调数据的输入。输入可以是来自正在查看目标显示器(诸如目标显示器315)的调色师或其他用户的输入。在一个实施例中，微调数据可以是本文描述的SOP数据。然后，在操作455中，系统可以将微调数据应用于第二颜色空间中的图像数据，以获得第二颜色空间中的经微调图像数据。在一个实施例中，第二颜色空间中的该经微调图像数据可以是来自反PQ变换365的输出，所述反PQ变换365向反投影路径369提供输入，如图5所示。然后在操作457中，通过例如逆变换将经微调图像数据反投影为第一颜色空间中的相应图像数据。在图5中所示的示例的情况下，第一颜色空间中的该经微调图像数据是由图5中所示的反投影路径377的末尾提供的输入。然后在操作459中，处理逻辑(诸如，例如图5中所示的逼近函数求解器379)确定用于与一组逼近函数一起使用的数据，所述一组逼近函数基于所应用的微调数据将第一颜色空间中的图像数据变换为第一颜色空间中的经微调图像数据。然后在操作461中，可以将在操作459中确定的数据分配到驱动一个或多个目标显示器的一个或多个显示管理系统。例如，描述用于逼近函数的一组系数的元数据可以与图像数据一起分配到显示管理系统，诸如图6中所示的显示管理系统。
图8示出了根据本发明的一个实施例的方法的示例，所述方法可以由驱动目标显示器的显示管理系统(诸如图3B中所示的显示管理系统或图6中所示的显示管理系统)来执行。在操作501中，接收表示图像的第一图像数据，并将第一图像数据从第一颜色空间中的第一图像数据转换为第二颜色空间中的第二图像数据。在一个实施例中，颜色空间转换器401可以执行操作501。然后在操作503中，对基于第二图像数据的图像数据应用色调映射函数和颜色体积映射函数，以产生第二颜色空间中的所映射图像数据。在一个实施例中，映射器403可以执行操作503以生成第二颜色空间中的所映射图像数据。在操作505中，系统可以接收指定一个或多个颜色微调的数据，并且该数据可以用在近似图像数据的一个或多个非线性变换的一个或多个逼近函数中。在一个实施例中，该数据可以是在诸如图6中的微调单元405中所示的逼近函数等逼近函数中使用的一组系数。然后在操作507中，利用指定颜色微调的数据对图像数据使用逼近函数，以生成第二颜色空间中的经微调图像数据。在一个实施例中，操作507的结果是来自图6中所示的微调单元405的、第二颜色空间中的经微调图像数据的输出。然后在操作509中，将一个或多个颜色空间变换函数应用于图像数据，以将经微调图像数据转换为用于驱动目标显示器的第三图像数据。在一个实施例中，图6中所示的一组转换器409可以执行操作509，以通过目标显示器传递函数(诸如图6中所示的目标显示器传递函数411)提供用于驱动目标显示器的图像数据。在替代性实施例中，操作501和503可以是可选的，诸如图3B中所示的实施例不包括操作501的颜色空间转换并且不包括色调映射函数和颜色体积映射函数。
图9示出了诸如在图6中所示的显示管理系统等显示管理系统的部件的示例。图9中的这个示例通常包括硬件处理系统(诸如(多个)通用处理器或某个(某些)专用处理器或者这两者)、以及存储器和输入接口和输出接口。(多个)通用处理器(如果存在的话)可以由在所述一个或多个通用处理器上执行的软件指令编程。专用处理器(如果存在的话)也可以由软件或硬件逻辑配置以执行诸如颜色空间转换或其他处理操作等操作。输入接口601可以是网络接口，诸如以太网或WiFi接口或有线电视接口或卫星电视接口，并且在一个实施例中，输入接口601接收由图6中所示的图像数据303表示的输入图像。然后可以将该输入提供给颜色空间转换器602，在一个实施例中，所述颜色空间转换器可以是颜色空间转换器401。颜色空间转换器602可以在被配置为执行颜色空间转换并包含在处理系统603内的通用可编程硬件或专用硬件(或两者的组合)中实施，所述处理系统603耦接到存储器604。存储器604可以存储图像和元数据，诸如描述颜色微调的元数据(例如，逼近函数中的系数)。在一个实施例中，颜色空间转换器602可以在图8的操作501中执行颜色空间变换。在一个实施例中，处理系统603可以执行色调映射操作和颜色体积映射操作，并且可以通过使用一组逼近函数(诸如图6中的颜色微调单元405中所示的逼近函数)来执行颜色微调。然后，颜色空间转换器605可以将已经基于逼近函数被微调的图像数据转换到输出颜色空间中，以通过输出接口607驱动目标显示器609。输出接口607可以是硬件接口，诸如耦接到目标显示器609的HDMI接口或其他已知的显示器接口，所述目标显示器可以与图6中所示的目标显示器415相同。
图10示出了可由调色师使用的数据处理系统的示例。本文描述的系统和方法可以在各种不同的数据处理系统和设备中实施，所述数据处理系统和设备包括通用计算机系统、专用计算机系统、或者通用计算机系统与专用计算机系统的混合。可以使用本文描述的任何一种方法的数据处理系统包括台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、嵌入式电子设备或其他电子设备。
图10是根据实施例的数据处理系统硬件的框图。注意，虽然图10图示了数据处理系统的各种部件，但是并不旨在表示任何特定的架构或互连部件的方式，因为这些细节与本发明没有密切关系。还应当理解，具有比图10中所示的部件少的部件或者比所示部件多的部件的其他类型的数据处理系统也可以与本发明的一个或多个实施例一起使用。
如图10所示，数据处理系统包括用于互连系统的各个部件一个或多个总线1309。如本领域中已知的，一个或多个处理器1303耦接到所述一个或多个总线1309。存储器1305可以是DRAM或非易失性RAM，或者可以是闪速存储器或其他类型的存储器或此类存储器设备的组合。使用本领域已知的技术将该存储器耦接到所述一个或多个总线1309。数据处理系统还可以包括非易失性存储器1307，所述非易失性存储器可以是硬盘驱动器、或闪速存储器、或磁光驱动器、或磁存储器、或光驱动器、或甚至在系统断电之后中保存数据的其他类型的存储器系统。非易失性存储器1307和存储器1305都使用已知的接口和连接技术耦接到所述一个或多个总线1309。显示控制器1322耦接到所述一个或多个总线1309，以便接收要在源显示设备1323上显示的显示数据。源显示设备1323可以包括集成触摸输入以提供触摸屏。数据处理系统还可以包括一个或多个输入/输出(I/O)控制器1315，所述一个或多个输入/输出控制器为一个或多个I/O设备(诸如一个或多个鼠标、触摸屏、触摸板、操纵杆以及其他输入设备(包括本领域已知的那些设备)和输出设备(例如扬声器))提供接口。调色师可以使用所述一个或多个输入设备来调整一个或多个图像的颜色微调。输入/输出设备1317通过如本领域已知的一个或多个I/O控制器1315耦接。
虽然图10示出了非易失性存储器1307和存储器1305直接耦接到所述一个或多个总线而不是通过网络接口进行耦接，但是应当理解，本发明可以利用远离系统的非易失性存储器(诸如通过诸如调制解调器或以太网接口等网络接口耦接到数据处理系统的网络存储设备)。如本领域所公知的，总线1309可以通过各种桥接器、控制器和/或适配器彼此连接。在一个实施例中，I/O控制器1315包括用于控制USB(通用串行总线)外围设备的USB适配器、用于IEEE 1394兼容外围设备的IEEE 1394控制器、或用于控制Thunderbolt外围设备的Thunderbolt控制器中的一个或多个。在一个实施例中，一个或多个网络设备1325可以耦接到(多个)总线1309。(多个)网络设备1325可以是从相机等接收图像的有线网络设备(例如，以太网)或无线网络设备(例如，WiFi、蓝牙)。
从本说明书中显而易见的是，本发明的一个或多个实施例可以至少部分地在软件中实施。即，可以响应于数据处理系统的一个或多个处理器执行包含在存储介质(诸如非暂态机器可读存储介质(例如DRAM或闪速存储器))中的指令序列而在数据处理系统中执行这些技术。在各种实施例中，硬连线电路可以用于与软件指令相结合来实施本发明。因此，技术不限于硬件电路与软件的任何特定组合，也不限于用于由数据处理系统执行的指令的任何特定源。
在前述说明书中，已经参考本发明的特定示例性实施例描述了本发明。显而易见的是，在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改。因此，说明书和附图应被视为具有说明性意义而非具有限制性意义。
可以从以下枚举的示例性实施例(EEE)中理解本发明的各个方面：
EEE 1.一种用于处理一个或多个图像的方法，所述方法包括：
接收由第一颜色空间中的第一图像数据表示的图像；
将所述第一颜色空间中的所述第一图像数据转换为第二颜色空间中的第二图像数据；
对基于所述第二颜色空间中的所述第二图像数据的图像数据应用色调映射函数和颜色体积映射函数，以产生所述第二颜色空间中的所映射图像数据；
接收指定一个或多个颜色微调的数据，所述数据用于在近似图像数据的一个或多个非线性变换的逼近函数中使用；
使用指定一个或多个颜色微调的数据，对基于所映射图像数据的图像数据应用所述逼近函数，以产生所述第二颜色空间中的经微调图像数据；
对基于所述经微调图像数据的图像数据应用颜色空间变换函数，以将所述经微调图像数据转换为第三颜色空间中的第三图像数据。
EEE 2.如EEE 1所述的方法，所述方法进一步包括：
使用从所述第三图像数据得到的图像数据来显示所述图像。
EEE 3.如任一前述EEE所述的方法，其中，所述数据表示所述逼近函数中的系数，并且所述逼近函数是线性逼近函数。
EEE 4.如任一前述EEE所述的方法，其中，所述第二颜色空间是IPT型颜色空间，并且所述第一颜色空间和所述第三颜色空间是RGB型颜色空间。
EEE 5.如任一前述EEE所述的方法，其中，所述指定一个或多个颜色微调的数据是通过在所述第三颜色空间中执行颜色微调、并且然后对所述颜色微调的结果进行反投影以产生经微调的IPT图像数据来产生的。
EEE 6.如EEE 5所述的方法，其中，所述线性逼近函数是通过多元线性回归得到的，所述多元线性回归使用所述经微调的IPT图像数据和所述图像的相应IPT数据来产生所述线性逼近函数。
EEE 7.如任一前述EEE所述的方法，其中，所述色调映射函数将图像数据从源显示器上使用的高动态范围映射到目标显示器上使用的较低动态范围，并且其中，所述颜色体积映射函数将图像数据从所述源显示器上的大色域映射到所述目标显示器上的较小色域。
EEE 8.一种非暂态机器可读介质，所述非暂态机器可读介质存储有指令，所述指令当由显示管理系统执行时使所述系统执行如EEE 1至7中任一项所述的方法。
EEE 9.一种显示管理系统，所述显示管理系统包括存储器和处理系统，所述处理系统被配置为执行如EEE 1至7中任一项所述的方法。
EEE 10.一种用于处理一个或多个图像的方法，所述方法包括：
接收由第一颜色空间中的第一图像数据表示的图像；
对所述第一图像数据应用第一颜色空间变换函数，以将所述第一图像数据转换为第二颜色空间中的第二图像数据；
接收定义颜色微调数据的一个或多个用户输入；
对基于所述第二颜色空间中的所述第二图像数据的图像数据应用色调映射函数或颜色体积映射函数中的至少一个，以产生所述第二颜色空间中的所映射图像数据；
对基于所述第二颜色空间中的所映射图像数据的图像数据应用第二颜色空间变换，以将所述所映射图像数据转换为第三颜色空间中的第三图像数据；
对从所述第三图像数据得到的图像数据应用所述颜色微调数据，以产生所述第三颜色空间中的第一经微调图像数据；
将基于所述第一经微调图像数据的图像数据反投影回到所述第二颜色空间，以产生所述第二颜色空间中的第二经微调图像数据；
确定用于在逼近函数中使用的微调近似数据，所述逼近函数近似图像数据、基于所述第二经微调图像数据的所述微调近似数据、以及基于所述所映射图像数据的所述图像数据的一个或多个非线性变换；
存储或传输表示所述微调近似数据的数据以供一个或多个显示管理系统使用。
EEE 11.如EEE 10所述的方法，所述方法进一步包括：
使用基于所述第三颜色空间中的所述第一经微调数据的图像数据将图像显示在显示器上。
EEE 12.如EEE 10至11中任一项所述的方法，其中，所述第一颜色空间是RGB型颜色空间，所述第二颜色空间是IPT型颜色空间，并且所述第三颜色空间是RGB型颜色空间。
EEE 13.如EEE 10至12中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个用户输入是来自正在查看所述显示器的调色师。
EEE 14.如EEE 10至13中任一项所述的方法，其中，所述色调映射函数将图像数据从源显示器上使用的高动态范围映射到显示器上使用的较低动态范围，并且其中，所述颜色体积映射函数将图像数据从所述源显示器上的大色域映射到所述显示器上的较小色域。
EEE 15.如EEE 10至14中任一项所述的方法，其中，所述微调近似数据表示所述逼近函数中的系数，并且所述逼近函数是线性逼近函数。
EEE 16.如EEE 10至15中任一项所述的方法，其中，确定所述微调近似数据涉及使用多元回归来得到所述逼近函数中的所述系数。
EEE 17.如EEE 14所述的方法，其中，反投影涉及使用逆变换来反转所述所映射图像数据与所述第二经微调图像数据之间的变换顺序。
EEE 18.如EEE 15所述的方法，其中，响应于用户在观看所述显示器之后进行的用户输入而发生所述反投影。
EEE 19.一种非暂态机器可读介质，所述非暂态机器可读介质存储有指令，所述指令当由数据处理系统执行时使所述数据处理系统执行如EEE 10至18中任一项所述的方法。
EEE 20.一种数据处理系统，所述数据处理系统包括存储器以及耦接到所述存储器的处理系统，所述处理系统被配置为执行如EEE 10至18中任一项所述的方法。
Claims (19)
1.一种用于处理一个或多个图像的方法，所述方法包括：
接收由第一颜色空间中的第一图像数据表示的图像；
将所述第一颜色空间中的所述第一图像数据转换为第二颜色空间中的第二图像数据；
对所述第二颜色空间中的所述第二图像数据应用色调映射函数和颜色体积映射函数中的至少一个，以产生所述第二颜色空间中的所映射图像数据；
接收指定所述第二颜色空间中的一个或多个颜色校正的颜色校正近似数据，其中，所述颜色校正近似数据是通过执行以下操作产生的：对第三颜色空间中的所映射图像数据执行颜色校正以生成所述第三颜色空间中的经颜色校正图像数据，并且然后执行逆变换以将所述第三颜色空间中的所述经颜色校正图像数据变换为所述第二颜色空间中的近似所执行的颜色校正的相应经颜色校正图像数据，所述颜色校正近似数据用于在逼近函数中使用，当对所述第二颜色空间中的所映射图像数据应用所述逼近函数时，所述逼近函数近似对所述第三颜色空间中的所映射图像数据执行的所述颜色校正；
使用所述颜色校正近似数据对所映射图像数据应用所述逼近函数，以产生所述第二颜色空间中的经颜色校正图像数据；
对所述第二颜色空间中的所述经颜色校正图像数据应用颜色空间变换函数，以将所述第二颜色空间中的所述经颜色校正图像数据转换为所述第三颜色空间中的第三图像数据。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：
使用从所述第三图像数据得到的图像数据将所述图像显示在目标显示器上。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述颜色校正近似数据表示所述逼近函数中的系数，并且所述逼近函数是线性逼近函数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述线性逼近函数是通过多元线性回归得到的，所述多元线性回归使用所述第二颜色空间中的所映射图像数据和所述第二颜色空间中的所述经颜色校正图像数据来产生所述线性逼近函数。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第二颜色空间是IPT型颜色空间，和/或其中所述第一颜色空间是RGB型颜色空间，和/或其中所述第三颜色空间是RGB型或HSV型颜色空间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述色调映射函数将图像数据从源显示器上使用的高动态范围映射到所述目标显示器上使用的较低动态范围。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述颜色体积映射函数将图像数据从源显示器上的大色域映射到所述目标显示器上的较小色域。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述颜色校正近似数据是根据权利要求9至15中任一项所述的方法确定的。
9.一种用于确定颜色校正近似数据的方法，所述方法包括：
接收由第一颜色空间中的第一图像数据表示的图像；
对所述第一图像数据应用第一颜色空间变换函数，以将所述第一图像数据转换为第二颜色空间中的第二图像数据；
接收定义颜色校正数据的一个或多个用户输入；
对所述第二颜色空间中的所述第二图像数据应用色调映射函数或颜色体积映射函数中的至少一个，以产生所述第二颜色空间中的所映射图像数据；
对所述第二颜色空间中的所映射图像数据应用第二颜色空间变换，以将所述所映射图像数据转换为第三颜色空间中的第三图像数据；
对所述第三图像数据应用所述颜色校正数据，以产生所述第三颜色空间中的第一经颜色校正图像数据；
将所述第一经颜色校正图像数据反投影到所述第二颜色空间以产生所述第二颜色空间中的第二经颜色校正图像数据，其中，反投影涉及使用逆变换来反转所述所映射图像数据与所述第二经颜色校正图像数据之间的变换顺序，从而将所述第一经颜色校正图像数据变换为所述第二经颜色校正图像数据；
确定用于在逼近函数中使用的所述颜色校正近似数据，当对所述第二颜色空间中的所映射图像数据应用所述逼近函数时，所述逼近函数近似对所述第三颜色空间中的所述第三图像数据执行的所述颜色校正；
存储或传输所述颜色校正近似数据以供一个或多个显示管理系统使用。
10.如权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：
使用基于所述第三颜色空间中的所述第一经颜色校正图像数据的图像数据将图像显示在目标显示器上。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个用户输入来自正在查看所述目标显示器的调色师。
12.如权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述第一颜色空间是RGB型颜色空间，所述第二颜色空间是IPT型颜色空间，并且所述第三颜色空间是RGB型或HSV型颜色空间。
13.如权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，所述色调映射函数将图像数据从源显示器上使用的高动态范围映射到所述目标显示器上使用的较低动态范围，并且其中，所述颜色体积映射函数将图像数据从所述源显示器上的大色域映射到所述目标显示器上的较小色域。
14.如权利要求9至13中任一项所述的方法，其中，所述颜色校正近似数据表示所述逼近函数中的系数，并且所述逼近函数是线性逼近函数，并且其中确定所述颜色校正近似数据涉及使用多元回归来得到所述逼近函数中的所述系数。
15.如权利要求9至14中任一项所述的方法，其中，响应于在观看基于所述第一经颜色校正图像数据的图像之后的用户输入而发生所述反投影。
16.一种非暂态机器可读介质，所述非暂态机器可读介质存储有指令，所述指令当由数据处理系统执行时使所述数据处理系统执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。
17.一种显示管理系统，所述显示管理系统包括存储器以及耦接到所述存储器的处理系统，所述处理系统被配置为执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。
18.一种非暂态机器可读介质，所述非暂态机器可读介质存储有指令，所述指令当由数据处理系统执行时使所述数据处理系统执行如权利要求9至15中任一项所述的方法。
19.一种数据处理系统，所述数据处理系统包括存储器以及耦接到所述存储器的处理系统，所述处理系统被配置为执行如权利要求9至15中任一项所述的方法。
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