CN110521198B - 用于重构hdr图像的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本原理涉及用于从标准动态范围图像重构高动态范围图像的方法和设备，标准动态范围图像由标准动态范围亮度分量(y′,y′1)和两个标准动态范围色度分量(u’,v’)表示，高动态范围图像由一个重构的高动态范围亮度分量
Figure DDA0002213063780000011
和两个重构的高动态范围色度分量
Figure DDA0002213063780000012
表示。该方法的特征在于该方法包括：逆映射(22)所述标准动态范围亮度分量(y′,y′1)以获得所述重构的高动态范围亮度分量
Figure DDA0002213063780000013
以及根据所述标准动态范围亮度分量(y′,y′1)和所述重构的高动态范围亮度分量
Figure DDA0002213063780000014
校正(33)所述两个标准动态范围色度分量(u'，v')以获得所述两个重构的高动态范围色度分量
Figure DDA0002213063780000015

Description

用于重构HDR图像的方法和设备
技术领域
本原理一般涉及图像/视频解码。特别地，但非排他地，本原理的技术领域涉及其像素值属于高动态范围的图像的编码和重构。
背景技术
本部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，其可能涉及下面描述和/或要求保护的本原理的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本原理的各个方面。因此，应该理解，这些陈述应该鉴于此地阅读，而不是作为对现有技术的承认。
在下文中，图像包含特定图像/视频格式的一个或多个样本(像素值)阵列，其例如指定与图像(或视频)的像素值相关的所有信息以及可以由显示器和/或任何其他设备使用以可视化和/或解码图像(或视频)的所有信息。图像包括形状为第一样本阵列的至少一个分量(通常，亮度(或辉度)分量)以及可能还有形状为至少一个其他样本阵列的至少一个其他分量(通常，颜色分量)。或者，等效地，相同的信息也可以由一组颜色样本阵列表示，诸如传统的三色RGB表示。
像素值由C值的矢量表示，其中C是分量的数量。矢量的每个值用定义像素值的最大动态范围的多个比特表示。
标准动态范围图像(SDR图像)是其亮度值用有限数量的比特(最常见的是8或10)表示的图像。这种有限的表示不允许正确呈现小信号变化，特别是在暗和亮亮度范围内。在高动态范围图像(HDR图像)中，信号表示被扩展，以便在整个范围内保持信号的高精度。在HDR图像中，表示亮度水平的像素值通常以浮点格式表示(每个分量为32比特或16比特，即浮点或半浮点)，最流行的格式为openEXR半浮点格式(每个RGB分量16比特，即每像素48比特)或具有长表示的整数，典型至少为16比特。
高效视频编码(HEVC)标准的到来(ITU的ITU-TH.265电信标准化部门(10/2014)，H系列：视听和多媒体系统，视听服务的基础设施-移动视频的编码，高效视频编码，ITU-TH.265建议书)使得能够部署具有增强观看体验的新视频服务，诸如超高清广播服务。除了增加的空间分辨率外，超高清还可以提供比目前部署的标准动态范围(SDR)HD-TV更宽的色域(WCG)和更高的动态范围(HDR)。已经提出用于HDR/WCG视频的表示和编码的不同解决方案(SMPTE 2014，“High Dynamic Range Electro-Optical TransferFunction ofMastering Reference Displays，或SMPTE ST 2084,2014，或Diaz，R.，Blinstein，S.和Qu，S.“Integrating HEVC Video Compression with a High Dynamic Range VideoPipeline”，SMPTE运动成像杂志，第125卷，第1期，2016年2月，14-21页)。
与解码和呈现设备的SDR向后兼容性是一些视频分发系统(诸如，广播或多播系统)中的重要特征。
双层编码是支持此特征的一种解决方案。但是，由于其多层设计，此解决方案不适用于所有分发工作流程。
发明内容
以下呈现本原理的简化内容，以便提供对本原理的一些方面的基本理解。该概述不是对本原理的广泛概述。其不意图标识本原理的关键或重要元素。以下概述仅以简化形式呈现本原理的一些方面，作为下面提供的更详细描述的导言。
本原理旨在利用一种用于编码由一个高动态范围亮度分量和两个高动态范围色度分量表示的高动态范围图像的方法来弥补现有技术的至少一个缺点。该方法还包括：
-将所述高动态范围亮度分量映射到标准动态范围亮度分量，以减小所述高动态范围亮度分量的值的动态范围；
-将所述标准动态范围亮度分量逆映射到重构的高动态范围亮度分量；
-根据所述标准动态范围亮度分量和所述重构的高动态范围亮度分量，校正所述两个高动态范围色度分量以获得两个标准动态范围色度分量；以及-编码所述标准动态范围亮度分量和所述两个标准动态范围色度分量。
根据它们的另一方面，本原理还涉及一种用于编码由一个高动态范围亮度分量和两个高动态范围色度分量表示的高动态范围图像的设备。该设备还包括用于以下的部件：
-将所述高动态范围亮度分量映射到标准动态范围亮度分量，以减小所述高动态范围亮度分量的值的动态范围；
-将所述标准动态范围亮度分量逆映射到重构的高动态范围亮度分量；
-根据所述标准动态范围亮度分量和所述重构的高动态范围亮度分量，校正所述两个高动态范围色度分量以获得两个标准动态范围色度分量；以及-编码所述标准动态范围亮度分量和所述两个标准动态范围色度分量。
根据实施例，校正两个高动态范围色度分量包括将两个标准动态范围色度分量除以缩放函数，该缩放函数取决于所述重构的高动态范围亮度分量与标准动态范围亮度分量的比率。
根据实施例，将与所述标准动态范围亮度分量的逆映射有关的信息数据作为元数据编码到比特流。
根据实施例，在编码之前，根据所述两个标准动态范围色度分量调整所述标准动态范围亮度分量。
根据它们的另一个方面，本原理涉及一种用于从标准动态范围图像重构高动态范围图像的方法，标准动态范围图像由标准动态范围亮度分量和两个标准动态范围色度分量表示，高动态范围图像由一个重构的高动态范围亮度分量和两个重构的高动态范围色度分量表示。该方法还包括：
-逆映射所述标准动态范围亮度分量以获得所述重构的高动态范围亮度分量；和
-根据所述标准动态范围亮度分量和所述重构的高动态范围亮度分量，校正所述两个标准动态范围色度分量以获得所述两个重构的高动态范围色度分量。
根据它们的另一个方面，本原理涉及一种用于从标准动态范围图像重构高动态范围图像的设备，标准动态范围图像由标准动态范围亮度分量和两个标准动态范围色度分量表示，高动态范围图像由一个重构的高动态范围亮度分量和两个重构的高动态范围色度分量表示。该设备还包括用于以下的部件：
-逆映射所述标准动态范围亮度分量以获得所述重构的高动态范围亮度分量；和
-根据所述标准动态范围亮度分量和所述重构的高动态范围亮度分量，校正所述两个标准动态范围色度分量以获得所述两个重构的高动态范围色度分量。
根据实施例，校正所述两个标准动态范围色度分量包括将标准动态范围色度分量乘以缩放函数，该缩放函数取决于重构的HDR亮度分量与SDR亮度分量的比率。
根据实施例，从比特流解码与标准动态范围亮度分量的逆映射有关的信息数据，以定义所述逆映射。
根据它们的方面的另一个，本原理涉及一种包括程序代码指令的计算机程序产品，当在计算机上执行该程序时执行上述方法的步骤。
附图说明
在附图中，例示本原理的示例。其示出：
-图1示出支持内容产生和向HDR和SDR显示器传送的端到端工作流；
-图2a更详细地描述预处理阶段；
-图2b更详细地描述HDR到SDR的分解；
-图2c示出感知传递函数的示例；
-图2d示出用于亮度映射的分段曲线的示例；
-图2e示出用于将信号转换回线性光域的曲线的示例；
-图3a更详细地描述后处理阶段；
-图3b更详细地描绘HDR重构处理；
-图4示出根据本原理的示例的设备的架构的示例；和
-图5示出根据本原理的示例通过通信网络通信的两个远程设备；
类似或相同的元件用相同的附图标号引用。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述本原理，附图中示出本原理的示例。然而，本原理可以以许多替代形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的示例。因此，虽然本原理易于进行各种修改和替换形式，但是其具体示例通过附图中的示例示出并且将在本文中详细描述。然而，应该理解的是，没有意图将本原理限制于公开的特定形式，相反，本公开要覆盖落入权利要求定义的本原理的精神和范围内的所有修改，等同物和替换物。
本文使用的术语仅用于描述特定示例的目的，并不旨在限制本原理。如本文使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”，“包含”，“包括”和/或“由……组成”指定陈述的特征，整数，步骤，操作，元素和/或分量的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征，整数，步骤，操作，元素，分量和/或其组。此外，当元素被称为“响应”或“连接”于另一个元素时，它可以直接响应或连接于其他元素，或者可以存在中间元素。相反，当元素被称为“直接响应”或“直接连接”于其他元素时，不存在中间元素。如本文使用，术语“和/或”包括一个或多个相关联所列条目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。
将理解，尽管本文可以使用术语第一，第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，第一元素可以被称为第二元素，并且类似地，第二元素可以被称为第一元素而不脱离本原理的教导。
尽管一些图包括通信路径上的箭头以示出通信的主要方向，但是要理解，通信可以在与描述的箭头相反的方向上发生。
关于框图和操作流程图描述一些示例，其中每个块表示包括电路元件，模块或用于实现(多个)指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码的部分。还应注意，在其他实现方式中，块中标注的(多个)功能可以不按标注的顺序发生。例如，连续示出的两个块实际上取决于所涉及的功能可以基本上同时执行，或者这些块有时可以以相反的顺序执行。
本文对“根据示例”或“在示例中”的引用意味着结合示例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本原理的至少一个实现方式中。根据示例或“在示例中”的短语在说明书中的各个地方的出现不一定都指代相同的示例，也不是单独的或替代的示例必然与其他示例互斥。
权利要求中出现的附图标记仅是示例性的，并且对权利要求的范围没有限制作用。
虽然没有明确描述，但是示例和变型可以以任何组合或子组合使用。
在下文中，大写符号(例如(Y，U，V))指定HDR信号的分量，并且小写符号(例如(y，u，v))指定SDR信号的分量。在下文中，当基本符号是大写符号时，这些基本符号(例如，(Y’＝Y1/γ，U’＝U1/γ，V’＝V1/γ)指定HDR信号的伽马压缩分量，并且当基本符号是小写符号时，这些基本符号(例如，y'，u'，v')指定SDR信号的伽马压缩分量。
描述本原理用于编码/解码/重构图像，但是扩展到图像序列(视频)的编码/解码/重构，因为序列的每个图像被顺序编码/解码/重构，如下所述。
图1示出根据本原理的示例的支持内容产生和向HDR和SDR显示器传送的端到端工作流。
在预处理阶段，传入的HDR视频在SDR视频和元数据中被分解。然后用任何SDR视频编解码器对SDR视频进行编码，并且在现有SDR分发网络中承载SDR比特流，其中伴随的元数据在特定信道上传递或嵌入在SDR比特流中。
优选地，编码的视频是HEVC编解码，诸如H265/HEVC编解码或H264/AVC{“通用视听服务高级视频编码”，系列H：视听和多媒体系统，ITU-TH.264建议书，ITU的电信标准化部门，2012年1月)。
当与HEVC或H264/AVC编解码(诸如HEVC颜色重新映射信息(CRI)或母版显示颜色体(MDCV)SEI消息)结合使用时，元数据通常由SEI消息承载。
解码SDR比特流，然后解码SDR视频可用于SDR消费者电子(CE)显示器。
接下来，在功能上与预处理阶段相反的后处理阶段，从解码SDR视频和从特定信道或从SDR比特流获得的元数据重构HDR视频。
这是适用于所有分发工作流的单层编码/解码方案，因为可以传输单个SDR流(包括元数据)，同时允许与SDR CE设备的后向兼容性。
图2a更详细地描述预处理阶段。
预处理阶段的核心组成是HDR到SDR分解，其从HDR视频生成SDR视频和元数据。
更确切地说，HDR到SDR分解目的在于将根据下面公开的实施例将以特定输入格式表示的HDR视频转换为以特定输出格式表示的SDR视频，但是本原理不限于特定输入/输出彩色空间或色域。
可选地，HDR视频的格式、SDR视频的目标格式可以分别适应于所述特定输入格式、特定输出格式。
所述输入/输出格式自适应可以包括颜色空间转换和/或色域映射。可以使用通常的格式适应处理，诸如RGB到YUV或YUV到RGB转换，BT.709到BT.2020或BT.2020到BT.709，下采样或上采样色度分量等。注意，众所周知的YUV颜色空间也指现有技术中众所周知的YCbCr。
所述输入格式自适应还可以包括从HDR图像的颜色分量(R，G，B)的伽马压缩版本的加权总和推导HDR视频的HDR图像的HDR亮度分量Y'和HDR色度分量U'和Y'。
因此，HDR亮度分量Y'可以如下推导：
Figure GDA0003334063270000071
并且HDR色度分量U'和Y'如下推导：
Figure GDA0003334063270000072
其中A＝[A1A2A3]T可以是规范的3x3 RGB到YUV转换矩阵(例如，取决于颜色空间如ITU-R Rec.BT.2020或ITU-R Rec.BT.709中规定)，A1A2A3是1×3矩阵，并且γ可以是例如等于2.4的伽马因子。
注意，作为非线性信号的HDR亮度分量Y'与通常从信号的颜色分量获得的线性亮度分量不同。
图2b描述HDR视频的HDR图像的HDR到SDR分解。更确切地，从所述HDR图像获得高动态范围(HDR)亮度分量Y'和两个HDR色度分量U'和V'。
HDR分量意味着其值用大量比特表示的图像分量，通常为32比特或16比特。相反，标准动态范围(SDR)分量意味着其值以有限的数量的比特表示的图像分量，通常为8比特或10比特。
在步骤21中，HDR亮度分量Y'被映射到SDR亮度分量y′1。
所述映射基于感知传递函数TM，其目标是将HDR亮度分量转换为SDR亮度分量，由此减小所述HDR亮度分量的值的动态范围。因此，SDR分量的值属于比HDR分量的值低的动态范围。
所述感知传递函数TM使用一组有限的控制参数。
通过使用感知传递函数TM将输入HDR亮度信号(例如，HDR亮度分量Y')转换为感知均匀域来开始映射。
图2c示出可以用于映射亮度分量的感知传递函数的图示，但是可以使用用于映射亮度分量的类似的感知传递函数。
由母版(mastering)显示峰值亮度参数(在图2c中等于5000cd/m2)控制映射。为了更好地控制黑色和白色电平，应用在依赖于内容的黑色和白色电平之间的信号拉伸。然后使用由三部分构成的分段曲线来映射转换后的信号，如图2d例示。下部和上部是线性的，陡度分别由shadowGain和highlightGain参数确定。中段是抛物线，以在两个线性部分之间提供平滑桥梁。交叉的宽度由midToneWidthAdjFactor参数确定。
SDR亮度分量y′1由以下给出：
y′1＝TM[Y′] (3)
控制映射的所有参数例如通过使用JCTVC-W0133中定义的SEI消息可作为亮度元数据来传送以承载SMPTE ST 2094-20元数据。
在图2b中的步骤22中，可以通过对SDR亮度分量y′1进行逆映射来获得重构HDR亮度分量
Figure GDA0003334063270000081
Figure GDA0003334063270000082
其中ITM是感知传递函数TM的逆。
所述逆映射(步骤22)是步骤21的映射的倒数。
因此增加重构HDR亮度分量的值的动态范围。因此，重构分量
Figure GDA0003334063270000084
的值属于HDR分量Y'的值的动态范围。
图2e示出感知传递函数TM(图2c)的逆的示例，以例示如何基于目标SDR显示器最大亮度(例如100cd/m2)将感知优化视频信号转换回线性光域。
在图2b中的步骤23中，通过根据SDR亮度分量y′1和重构HDR亮度分量
Figure GDA0003334063270000083
校正两个HDR色度分量U’,V’来推导两个SDR色度分量u'，v'。
该步骤23允许控制SDR颜色并保证它们与HDR颜色的匹配。
可以通过调整映射(逆映射)的参数使得色度分量的校正被维持控制。因此颜色饱和度和色调受到控制。当使用非参数感知传递函数时，这种控制通常是不可能的。
根据步骤23的实施例，HDR色度分量IT和V除以缩放函数β(y′1)，其取决于重构的HDR亮度分量
Figure GDA0003334063270000091
与SDR亮度分量y′1的比率。
从数学上讲，两个SDR色度分量u'，v'由以下给出：
Figure GDA0003334063270000092
其中
Figure GDA0003334063270000093
和Ω是取决于HDR图像的基色(例如，对于BT.2020，等于1.3)的常数。
可选地，在步骤24中，可以调整SDR亮度分量y′1以进一步控制感知饱和度如下：
y′＝y′1-Max(0，a×u′+b×v′) (6)
其中a和b是用于调整亮度分量的映射的两个控制参数(也表示为色度到亮度注入参数)。作为示例，a＝0且b＝0.1。
该步骤24允许控制SDR颜色并保证它们与HDR颜色的匹配。当使用固定传递函数时，这一般是不可能的。当显示SDR图像(由分量u'，u'，v'建立)时，步骤24可能是有用的。
SDR亮度和色度分量y'(或y′1)，u'，v'是HDR到SDR分解的输出，并且由特定信道上的SDR比特流传送。亮度元数据也是HDR到SDR分解的输出，并且可以承载例如关于感知传递函数TM的信息数据(步骤21)，或者等效地，与感知传递函数TM的逆有关的信息数据(步骤22)。这些亮度元数据可以在SDR比特流中传送，或者替代地，由可能在不同信道上传输的另一比特流传送。
注意，解码器要求的其他元数据也可以由SDR比特流或任何其他比特流传送，诸如与参数a和b，基色和/或色域的定义有关的元数据。
图3a更详细地描述后处理阶段。
后处理阶段的核心分量是HDR重构，其从(解码的)SDR视频和亮度元数据重构HDR视频。
更确切地说，根据下面公开的实施例，HDR重构目的在于将以特定输入格式表示的SDR视频转换为以特定输出格式表示的输出HDR视频，但是本原理不限于特定输入/输出颜色空间或色域。
所述输入或输出格式自适应可以包括颜色空间转换和/或色域映射。可以使用通常的格式适应处理，诸如RGB到YUV或YUV到RGB转换，BT.709-to-BT.2020或BT.2020-to-BT.709，下采样或上采样色度分量等。
可选地，重构HDR视频的格式可以适应于目标系统特性(例如，机顶盒，连接的电视)和/或当解码SDR视频(HDR重构阶段的输入)和重构HDR视频(HDR重构阶段的输出)在不同颜色空间和/或色域中表示时，可以使用逆色域映射。
所述输出格式适应还可以包括从伽马压缩的亮度Y'和色度U’,V’分量的加权总和推导重构HDR图像的伽马压缩的颜色分量(R'，G'，B')：
Figure GDA0003334063270000101
其中A-1可以是规范3x3 YUV到RGB转换矩阵(例如，取决于颜色空间的BT.2020或BT.709)。
所述输出格式适应可以还包括从所述颜色分量的伽马压缩版本获得颜色分量(R，G，B)：
Figure GDA0003334063270000102
其中γ可以是例如等于2.4的伽马因子。
图3b更详细地描述HDR重构处理。更确切地说，从重构HDR亮度分量
Figure GDA0003334063270000103
和两个重构HDR色度分量
Figure GDA0003334063270000104
和
Figure GDA0003334063270000105
形成(获得)重构HDR图像。
HDR重构是HDR到SDR分解的功能逆(图2b)。
例如从SDR比特流和/或从不同信道获得SDR亮度和色度分量y'，u'，v'和亮度元数据。
可选地，在步骤31中，SDR亮度分量y'可以被如下去饱和：
y′1＝y′+Max(0，a×u′+b×v′) (9)
其中a和b是用于如上所述调整映射的两个控制参数。
在步骤22中，SDR亮度分量y'1(或y')被逆映射到重构HDR亮度分量
Figure GDA0003334063270000106
(等式4)。所述逆映射考虑感知传递函数(TM)的逆(ITM)，其可以根据亮度元数据来定义。
在步骤33中，根据所述SDR亮度分量y'1(或y')和所述重构HDR亮度分量
Figure GDA0003334063270000107
校正SDR色度分量(u'，v')以获得两个重构HDR色度分量
Figure GDA0003334063270000108
和
Figure GDA0003334063270000111
所述色度校正是步骤23的色度校正的倒数。
根据步骤33的实施例，SDR色度分量(u'，v')乘以缩放函数(β(.)，其取决于重构HDR亮度分量
Figure GDA0003334063270000112
与SDR亮度分量y'1(或y')的比率。
在数学上来说，当考虑SDR亮度分量y'1时，通过以下给出两个重构HDR色度分量
Figure GDA0003334063270000113
和
Figure GDA0003334063270000114
Figure GDA0003334063270000115
其中
Figure GDA0003334063270000116
并且取决于SDR亮度分量y'1，Ω是取决于HDR图像的基色的恒定值(例如，对于BT.2020，等于1.3)。
等效地，当考虑SDR亮度分量y'时，两个重构HDR色度分量
Figure GDA0003334063270000117
和
Figure GDA0003334063270000118
由等式(10)给出，其中y′1由y′代替。
在图1-3b中，模块是功能单元，其可以与可区分的物理单元相关或不相关。例如，这些模块或它们中的一些可以在独特的组件或电路中集合在一起，或者有助于软件的功能。相反，一些模块可能由单独的物理实体组成。与本原理兼容的装置使用纯硬件实现，例如使用专用硬件，诸如ASIC或FPGA或VLSI，分别为专用集成电路，现场可编程门阵列，超大规模集成，或来自嵌入在设备中的若干集成电子组件，或来自硬件和软件组件的混合。
图4表示设备40的示例性架构，其可以被配置为实现关于图1-3b描述的方法。
设备40包括由数据和地址总线41链接在一起的以下元件：
-微处理器42(或CPU)，其例如是DSP(或数字信号处理器)；
-ROM(或只读存储器)43；
-RAM(或随机存取存储器)44；
-用于从应用程序接收要发送的数据的I/O接口45；和
-电池46。
根据示例，电池46在设备外部。在每个提到的存储器中，说明书中使用的词语寄存器可以对应于小容量(一些比特)的区域或非常大的区域(例如整个程序或大量接收或解码数据)。ROM43至少包括程序和参数。ROM 43可以存储算法和指令以执行根据本原理的技术。当通电时，CPU 42将程序上载到RAM中并执行相应的指令。
RAM44在寄存器中包括由CPU42执行并在设备40通电之后上载的程序，寄存器中的输入数据，寄存器中方法的不同状态的中间数据，以及寄存器中用于执行方法的其他变量。
本文描述的实现方式可以在例如方法或处理，装置，软件程序，数据流或信号中实现。即使仅在实现方式的单个形式的背景中讨论(例如，仅作为方法或设备讨论)，讨论的特征的实现方式也可以以其他形式(例如，程序)实现。装置可以在例如适当的硬件，软件和固件中实现。方法可以在例如诸如处理器之类的装置中实现，处理器一般指代处理设备，包括例如计算机，微处理器，集成电路或可编程逻辑设备。处理器也包括通信设备，例如计算机，蜂窝电话，便携式/个人数字助理(“PDA”)以及促进终端用户之间的信息通信的其他设备。
根据编码或编码器的示例，从源获得HDR视频或HDR视频的HDR图像。例如，源属于包含以下的组：
-本地存储器(43或44)，例如视频存储器或RAM(或随机存取存储器)，闪存，ROM(或只读存储器)，硬盘；
-贮存接口(45)，例如，具有大容量贮存器，RAM，闪存，ROM，光盘或磁性载体的接口；
-通信接口(45)，例如，有线接口(例如，总线接口，广域网接口，局域网接口)或无线接口(诸如，IEEE 802.11接口或
Figure GDA0003334063270000121
接口)；和
-图像捕获电路(例如，传感器，诸如CCD(或电荷耦合器件)或CMOS(或互补金属氧化物半导体))。
根据解码或解码器的示例，将解码SRD视频或解码HDR视频发送到目的地；具体地，目的地属于包括以下的组：
-本地存储器(43或44)，例如视频存储器或RAM，闪存，硬盘；
-贮存接口(45)，例如，具有大容量贮存器，RAM，闪存，ROM，光盘或磁性载体的接口；
-通信接口(45)，例如，有线接口(例如，总线接口(例如USB(或通用串行总线))，广域网接口，局域网接口，HDMI(高清多媒体接口)接口)或无线接口(诸如，IEEE 802.11接口，
Figure GDA0003334063270000122
或
Figure GDA0003334063270000123
接口)；和
-显示器。
根据编码或编码器的示例，SDR比特流和/或承载元数据的其他比特流被发送到目的地。作为示例，这些比特流之一或两者都存储在本地或远程存储器中，例如，视频存储器(44)或RAM(44)，硬盘(43)。在变型中，这些比特流中的一个或两个被发送到贮存接口(45)，例如，具有大容量贮存器，闪存，ROM，光盘或磁性载体的接口和/或通过通信接口(45)传输，例如，点对点链路，通信总线，点对多点链路或广播网络的接口。
根据解码或解码器的示例，从源获得SDR比特流和/或承载元数据的其他比特流。示例性地，从本地存储器读取比特流，例如，从视频存储器(44)，RAM(44)，ROM(43)，闪存(43)或硬盘(43)。在变型中，从贮存接口(45)接收比特流，例如，从具有大容量贮存器，RAM，ROM，闪存，光盘或磁性载体的接口，和/或从通信接口(45)接收，例如，点对点链路，总线，点对多点链路或广播网络的接口。
根据示例，被配置为实现如上所述的编码方法的设备40属于包括以下的组：
-移动设备；
-通信设备；
-游戏设备；
-平板电脑(或平板计算机)；
-膝上型计算机；
-照相机；
-摄像机；
-编码芯片；
-静止图像服务器；和
-视频服务器(例如广播服务器，视频点播服务器或网络服务器)。
根据示例，被配置为实现如上所述的解码方法的设备40属于包括以下的组：
-移动设备；
-通信设备；
-游戏设备；
-机顶盒；
-电视机；
-平板电脑(或平板计算机)；
-膝上型计算机；
-显示器和
-解码芯片。
根据图5例示的本原理的示例，在通信网络NET上的两个远程设备A和B之间的传输背景中，设备A包括与存储器RAM和ROM相关的处理器，其被配置为实现如上所述的用于编码图像的方法，并且设备B包括与存储器RAM和ROM相关的处理器，其被配置为实现如上所述的用于解码的方法。
根据示例，网络是广播网络，适应于将来自设备A的静止图像或视频图像广播到包括设备B的解码设备。
本文描述的各种处理和特征的实现方式可以体现在各种不同的装备或应用中。这种装备的示例包括编码器，解码器，处理来自解码器的输出的后处理器，提供输入给编码器的预处理器，视频编码器，视频解码器，视频编解码器，网络服务器，机顶盒，膝上型计算机，个人计算机，蜂窝电话，PDA以及用于处理图像或视频的任何其他设备或其他通信设备。应该清楚的是，装备可以是移动的，甚至可以安装在移动车辆中。
另外，该方法可以由处理器执行的指令来实现，并且这样的指令(和/或由实现方式产生的数据值)可以存储在计算机可读贮存介质上。计算机可读贮存介质可以采取计算机可读程序产品的形式，该计算机可读程序产品体现在一个或多个计算机可读介质中并且具有可由计算机执行的体现在其上的计算机可读程序代码。本文使用的计算机可读存储介质被认为是非暂时性贮存介质，其具有在其中存储信息的固有能力以及提供从其中检索的固有能力。计算机可读贮存介质可以是例如但不限于电子，磁，光，电磁，红外或半导体系统，装置或设备，或者前述的任何合适的组合。要认识到，以下内容虽然提供可以本原理可以应用于的计算机可读贮存介质的更具体示例，但仅仅是本领域普通技术人员容易理解的说明性而非详尽的列表：便携式计算机磁盘；硬盘；只读存储器(ROM)；可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)；便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)；光学贮存设备；磁贮存设备；或者前述的任何合适的组合。
指令可以形成有形地体现在处理器可读介质上的应用程序。
指令可以是例如硬件，固件，软件或组合。指令可以在例如操作系统，单独的应用程序或两者的组合中找到。因此，处理器的特征在于，例如，被配置为实施处理的设备和包括具有用于实施处理的指令的处理器可读介质(诸如，贮存设备)的设备。此外，除了指令之外或代替指令，处理器可读介质可以存储由实现方式产生的数据值。
对于本领域技术人员显而易见的是，实现方式可以产生各种信号，这些信号被格式化以承载可以例如存储或传输的信息。该信息可以包括例如用于执行方法的指令，或者由所描述的实现方式之一产生的数据。例如，信号可以被格式化以承载作为数据的用于写入或读取本原理的所描述示例的语法的规则，或者承载作为数据的由本原理的所描述示例写入的实际语法值。这种信号可以被格式化，例如作为电磁波(例如，使用频谱的射频部分)或者作为基带信号。格式化可以包括例如编码数据流和用编码数据流调制载波。信号承载的信息可以是例如模拟或数字信息。如已知的，信号可以通过各种不同的有线或无线链路传输。信号可以存储在处理器可读介质上。
已经描述许多实现方式。然而，将理解，可以进行各种修改。例如，可以组合，补充，修改或移除不同实现方式的元素以产生其他实现方式。另外，普通技术人员将理解其他结构和处理可以取代公开的那些并且得到的实现方式将以至少基本相同的(多个)方式执行至少基本相同的(多个)功能，以实现与公开的实现方式至少基本相同的(多个)结果。因此，本申请考虑这些和其他实现方式。

Claims (13)

1.一种用于编码高动态范围图像的方法，该高动态范围图像由一个高动态范围亮度分量和两个高动态范围色度分量表示，其中，该方法包括：
-从高动态范围图像的颜色分量的伽马压缩版本的加权总和获得高动态范围亮度分量Y'以及高动态范围色度分量U'和V'；
-将传递函数应用于所述高动态范围亮度分量以获得标准动态范围亮度分量，所述传递函数被定义为减少所述高动态范围亮度分量的值的动态范围；
-将传递函数的逆应用于所述标准动态范围亮度分量，以获得重构的高动态范围亮度分量；
-通过将两个高动态范围色度分量除以缩放函数，来校正所述两个高动态范围色度分量，以获得两个标准动态范围色度分量，缩放函数取决于所述重构的高动态范围亮度分量与标准动态范围亮度分量的比率；
以及
-在比特流中编码所述标准动态范围亮度分量和所述两个标准动态范围色度分量。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括用于将与所述标准动态范围亮度分量的逆映射相关的信息数据作为元数据编码到比特流的步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括用于在编码之前根据所述两个标准动态范围色度分量调整所述标准动态范围亮度分量的步骤。
4.一种用于编码高动态范围图像的设备，该高动态范围图像由一个高动态范围亮度分量和两个高动态范围色度分量表示，其中，该设备包括至少一个处理器，被配置为：
-从高动态范围图像的颜色分量的伽马压缩版本的加权总和获得高动态范围亮度分量Y'以及高动态范围色度分量U'和V'；
-将传递函数应用于所述高动态范围亮度分量以获得标准动态范围亮度分量，所述传递函数被定义为减少所述高动态范围亮度分量的值的动态范围；
-将传递函数的逆应用于所述标准动态范围亮度分量，以获得重构的高动态范围亮度分量；
-通过将两个高动态范围色度分量除以缩放函数，来校正所述两个高动态范围色度分量，以获得两个标准动态范围色度分量，缩放函数取决于所述重构的高动态范围亮度分量与标准动态范围亮度分量的比率；
以及
-在比特流中编码所述标准动态范围亮度分量和所述两个标准动态范围色度分量。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述至少一个处理器还配置为，将与所述标准动态范围亮度分量的逆映射相关的信息数据作为元数据编码到比特流。
6.如权利要求4或5所述的设备，其中，所述至少一个处理器还配置为，在编码之前根据所述两个标准动态范围色度分量调整所述标准动态范围亮度分量。
7.一种用于从标准动态范围图像重构高动态范围图像的方法，标准动态范围图像由标准动态范围亮度分量和两个标准动态范围色度分量表示，高动态范围图像由一个重构的高动态范围亮度分量和两个重构的高动态范围色度分量表示，其中，该方法包括：
-将传递函数的逆应用到所述标准动态范围亮度分量，以获得所述重构的高动态范围亮度分量；
-通过将标准动态范围色度分量乘以缩放函数，来校正所述两个标准动态范围色度分量，以获得所述两个重构的高动态范围色度分量，缩放函数取决于所述重构的高动态范围亮度分量与所述标准动态范围亮度分量的比率；和
-从重构的伽马压缩的重构高动态范围亮度分量和重构高动态范围色度分量的加权总和获得重构高动态范围图像的伽马压缩的颜色分量。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括用于从比特流解码与所述标准动态范围亮度分量的逆映射有关的信息数据以定义所述逆映射的步骤。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括用于在逆映射之前根据所述两个标准动态范围色度分量调整标准动态范围亮度分量的步骤。
10.一种用于从标准动态范围图像重构高动态范围图像的设备，标准动态范围图像由标准动态范围亮度分量和两个标准动态范围色度分量表示，高动态范围图像由一个重构的高动态范围亮度分量和两个重构的高动态范围色度分量表示，其中，该设备包括至少一个处理器，被配置为：
-将传递函数的逆应用到所述标准动态范围亮度分量，以获得所述重构的高动态范围亮度分量；
-通过将标准动态范围色度分量乘以缩放函数，来校正所述两个标准动态范围色度分量，以获得所述两个重构的高动态范围色度分量，缩放函数取决于所述重构的高动态范围亮度分量与所述标准动态范围亮度分量的比率；和
-从重构的伽马压缩的重构高动态范围亮度分量和重构高动态范围色度分量的加权总和获得重构高动态范围图像的伽马压缩的颜色分量。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述至少一个处理器还配置为，从比特流解码与所述标准动态范围亮度分量的逆映射有关的信息数据以定义所述逆映射。
12.如权利要求10或11所述的设备，其中，所述至少一个处理器还配置为，在逆映射之前根据所述两个标准动态范围色度分量调整标准动态范围亮度分量。
13.一种包括指令的非暂时计算机可读介质，包括程序代码指令，用于当在计算机上执行该程序时执行根据权利要求1-3或7-9中任一项所述的方法的步骤。
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