CN112087648A - 图像处理方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

图像处理方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种图像处理方法、装置、电子设备及存储介质。其中，所述方法包括：对目标视频进行解码得到图像帧；从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征；将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强所述各个像素点之间的对比度；将所述图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像；渲染所述融合图像。通过本发明能够增强所有电子设备的视频的播放效果。

Description

图像处理方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及计算机领域中的图像处理技术，尤其涉及一种图像处理方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
为了增强视频在电子设备(例如智能手机等移动终端)中的播放效果，相关技术中通常采用提升视频图像的色深如10比特(bit)色深，或者采用提高视频的码率的方式。
然而，目前仅有较少的高端设备支持10比特色深，显然，相关技术的方法不适用于所有的电子设备，因此，无法实现不同设备的统一体验；对于增加码率的方式，由于在转码形成视频时会占用存储空间和带宽，导致占用电子设备的大量资源，进而影响图像增强的效率，降低用户的观看体验。
发明内容
本发明实施例提供一种图像处理方法、装置、电子设备及存储介质，能够增强所有电子设备播放视频的效果。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种图像处理方法，包括：
对目标视频进行解码得到图像帧；
从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征；
将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强所述各个像素点之间的对比度；
将所述图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像；
渲染所述融合图像。
本发明实施例还提供一种图像处理装置，包括：
解码单元，用于对目标视频进行解码得到图像帧；
提取单元，用于从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征；
映射单元，用于将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强所述各个像素点之间的对比度；
融合单元，用于将所述图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像；
渲染单元，用于渲染所述融合图像。
上述方案中，所述提取单元，具体用于：
构造以所述目标像素点的纹理坐标在高度和宽度上的偏移值为因子的二维浮点向量；
基于所述目标像素点的纹理坐标与所述二维浮点向量的差值，确定所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述可执行指令时，实现本发明实施例提供的所述图像处理方法。
本发明实施例还提供一种存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被执行时，用于实现本发明实施例提供的所述图像处理方法。
应用本发明上述实施例具有以下有益效果：
从目标视频的图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征，在保证图像帧中原有的细节特征不变的前提下，将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行重新映射然后进行融合，使得渲染的融合图像中各个像素点间的对比度增强，且渲染的融合图像能够显示图像细节，以增加视频画面的真实感，从而增强目标视频的播放效果，能够实现不同电子设备的一致性的观看体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供的不同码率的视频源的一个可选的颜色空间示意图；
图2为本发明实施例提供的图像处理系统的一个可选的应用场景示意图；
图3A为本发明实施例提供的电子设备的一个可选的结构示意图；
图3B为本发明实施例提供的图像处理装置的一个可选的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的图像处理方法的一个可选的实现流程示意图；
图5为本发明实施例提供的移动终端呈现融合图像的一个可选的显示界面示意图；
图6为本发明实施例提供的拉伸曲线示意图；
图7为本发明实施例提供的图像处理方法的另一个可选的实现流程示意图；
图8为本发明实施例提供的图像处理方法的一个可选的原理结构示意图；
图9为本发明实施例提供的图像处理方法的显示效果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且本发明实施例所记载的各技术方案之间，可以在不冲突的情况下相互结合。
除非另有定义，本发明实施例所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
1)目标视频，是指通过各种类型的电子设备，例如智能手机等移动终端进行播放的，且能够供用户观看的视频。
2)纹理特征，图像帧中的对象在颜色、几何上有规律的特性，以图像帧中各纹理像素的纹理坐标和对应的颜色值进行表示。
3)基于亮度、色度和饱和度(YUV)的颜色空间，是由亮度、色度和饱和度按照不同的比例混合而成的色彩空间，Y用于表示图像的亮度(Luminance或Luma)，也就是灰阶值，U和V对应表示图像的色度及饱和度(Chrominance或Chroma)。例如，摄像头默认采集的是YUV格式的图像数据。其中，YUV颜色空间的特点是亮度信号Y和色度信号U、V分离。
4)基于三基色(RGB)的颜色空间，是由红色(Red)、绿色(Green)和蓝色(Blue)三种色光按照不同的比例混合而成的色彩空间，其中，色彩空间可用数学方式如几何上的坐标空间来描述颜色集合，当色深为8bit时，每个颜色分量的取值范围为[0，255]。
下面分析相关技术提供的关于增强视频在电子设备(例如智能手机)中的播放效果的方案。
随着显示屏幕技术的发展和升级，为了给用户提供更好的使用体验，手机厂商越来越倾向于使用更好的显示屏幕，这些显示屏幕能够支持更广的色域，且具有更强的芯片能力。同时，随着杜比视界(Dobly Vision)技术及高动态范围(HDR，High-Dynamic Range)图像技术的推广，视频内容厂商也相继开始有对应的视频源。由于Dobly Vision技术通过提升亮度、扩展动态范围来提升影像画质效果；HDR图像技术是根据不同的曝光时间的低动态范围图像，利用每个曝光时间对应的最佳细节来合成HDR图像，能够更好的反映出真实环境中的视觉效果。基于此，各个视频平台为了提供给用户更好的观影体验，已经在推广使用Dobly Vision和HDR10。
参见图1，图1为本发明实施例提供的不同码率的视频源的一个可选的颜色空间示意图，该颜色空间是一个在三维的区域中包含所有可产生的色彩的空间，其中，水平和垂直参考方向的数值分别用来描述色彩的饱和度和亮度的变化。对于高清电视(HDTV，HighDefinition Television)而言，支持播放的视频的色彩标准为rec.709；对于超高清电视(UHDTV，Ultra High Definition Television)而言，支持播放的视频的色彩标准为rec.2020，而rec.2020对应的视频源码率为HDR10。从图1可见，相对于rec.709对应的视频源来说，rec.2020对应的视频源具有更宽广的色彩范围，能够显示更多的图像细节。因此，一些视频内容厂商推出了关于码率为HDR10的视频源，比如HDR臻彩视界清晰度的视频源。
在相关技术的一些方案中，采用提升视频源的色深的方式，如将视频源从8bit色深提升至10bit色深，来增强视频的播放效果。然而，这种方式需要播放视频源的电子设备如手机是高端手机，即该手机支持高效率视频编码(HEVC，High Efficiency VideoCoding)10bit编码，且手机屏幕也支持HDR10的显示，但目前能够满足上述要求的高端手机的数量较少，因此，目前尚无法实现不同电子设备的一致性的观看体验。
在相关技术的另一些方案中，采用在播放视频的电子设备的后台针对视频源进行转码以增加码率的方式，来增强视频的播放效果。虽然这种方案能够在全平台的电子设备中实施，但是需要对所有分辨率的视频进行转码以增加码率，由于在转码形成视频时会占用存储空间和带宽，导致占用电子设备的大量资源，进而影响视频图像增强的效率，以及视频的播放效果，尤其是对通过在线视频平台播放的视频的播放效果影响巨大。
可见，对于如何增强所有电子设备的视频的播放效果，相关技术缺乏有效解决方案。
为至少解决相关技术的上述技术问题，本发明实施例提供的图像处理方法、装置、电子设备及存储介质，能够增强所有电子设备的视频的播放效果，实现不同电子设备的一致性的观看体验。
下面将参考附图对本发明实施例的图像处理系统的示例性应用进行说明。图2为本发明实施例提供的图像处理系统20的一个可选的应用场景示意图，参见图2，本发明实施例提供的电子设备100(图2中示例性示出了电子设备100-1和电子设备100-2)可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、便携式多媒体播放器、车载终端(例如车载导航终端)等各种类型的移动终端，也可以是数字电视机、台式计算机等各种类型的固定终端(与上述的移动终端统称为终端设备，且该终端设备具有能够播放视频的功能)，对视频服务器300下发的视频进行播放。
当然，图2仅仅是示例性地，本发明实施例提供的电子设备也可以是通过各种无线通信方式或有线通信方式与终端设备连接，对增强视频的播放效果进行控制的控制设备，例如可以是视频服务器，由视频服务器进行图像增强处理，并将增强处理得到的融合图像发送给终端设备进行渲染。
以视频为在线播放的视频，且电子设备为终端设备中的移动终端为例，视频服务器300用于配合移动终端在图像处理过程中提供图像处理的后台数据支持，也就是说，视频服务器将存储的待增强的视频下发给移动终端，通过移动终端实现对视频的播放效果进行增强的处理。其中，视频服务器与移动终端通过网络200连接，网络200可以是广域网或者局域网，又或者是二者的组合，使用无线链路实现数据传输。
在一些实施例中，电子设备100(如移动终端)，用于在接收到视频服务器300下发的视频之后，先对视频进行解码，以得到对应的图像帧，然后，从图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征；接下来，将图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强各个像素点之间的对比度，以及将图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像；最后，电子设备100通过图形界面110(图2中示例性示出了图形界面110-1和图形界面110-2)渲染所得到的融合图像，以实现增强视频的播放效果。
现在将参考附图描述实现本发明实施例的电子设备，图3A为本发明实施例提供的电子设备的一个可选的结构示意图，可以理解，图3A仅仅示出了电子设备的示例性结构而非全部结构，根据需要可以实施图3A示出的部分结构或全部结构，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
参见图3A，本发明实施例提供的电子设备30包括：至少一个处理器301、存储器302、用户接口303和至少一个网络接口304。电子设备30中的各个组件通过总线系统305耦合在一起。可以理解，总线系统305用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统305除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图3A中将各种总线都标为总线系统305。
其中，用户接口303可以包括显示器、键盘、鼠标、轨迹球、点击轮、按键、按钮、触感板或者触摸屏等。
可以理解，存储器302可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。
本发明实施例中的存储器302用于存储各种类型的数据以支持电子设备30的操作。这些数据的示例包括：用于在电子设备30上操作的任何可执行指令，如计算机程序，包括可执行程序和操作系统，实现本发明实施例的图像处理方法的程序可以包含在可执行指令中。
处理器301可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，本发明实施例提供的图像处理方法的各步骤可以通过处理器301中的硬件的集成逻辑电路完成。上述的集成逻辑电路可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital SignalProcessor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器301可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。
本发明实施例提供的图像处理方法的各步骤可以通过软件模块完成，软件模块可以位于存储介质中，存储介质位于存储器302中，处理器301执行存储器302中的软件模块，结合其硬件完成本发明实施例提供的图像处理方法的步骤。
例如，作为软件模块的示例，存储器302中可以包括本发明实施例提供的图像处理装置40，其包括一系列的软件模块，例如解码单元41、提取单元42、映射单元43、融合单元44和渲染单元45，参见图3B所示的本发明实施例提供的图像处理装置的一个可选的结构示意图，将在下文说明各个单元的功能。
至此，已经按照其功能描述了本发明实施例提供的电子设备的结构，以及图像处理系统的应用场景。接下来对本发明实施例提供的图像处理方法的实现进行说明。
参见图4，图4为本发明实施例提供的图像处理方法的一个可选的实现流程示意图，本发明实施例中的图像处理方法可以应用于智能手机、平板电脑、数字电视机、台式计算机等各种类型的终端设备中，即终端设备可以通过执行本发明实施例的图像处理方法来自主增强视频的播放效果；本发明实施例中的图像处理方法也可以应用于控制设备，例如上文所述的视频服务器，由控制设备来对视频进行图像处理，以增强视频的播放效果，此时的终端设备处于受控模式，即接收控制设备发送的增强处理后的视频并进行播放。本发明实施例中的图像处理方法也可以由终端设备和视频服务器一起来执行。下面以终端设备为智能手机等移动终端为例，以移动终端自主执行本发明实施例的图像处理方法为例说明图4示出的步骤。
步骤401：对目标视频进行解码得到图像帧。
这里，对于进行解码的目标视频来说，可以是普通的蓝光视频源(对应1080P的码率)，也可以是其他码率的视频源，比如270P码率的标清视频源、480P码率的高清视频源、720P码率的超清视频源或者HDR10码率的臻彩视界视频源，本发明实施例在此不做限定。
参见图5，图5为本发明实施例提供的移动终端呈现融合图像的一个可选的显示界面示意图，当用户触发选择“HDR臻彩视界”时，对HDR10码率的臻彩视界视频源执行本发明实施例的图像处理方法，将在移动终端的显示界面上呈现增强处理后的融合图像。当然，当用户触发选择其他码率时，也可以对所选择的相应码率的视频源执行本发明实施例的图像处理方法，同样可以达到增强视频的播放效果的目的。
在实际应用中，目标视频是由多个图像帧组合而成的，且每个图像帧包括多个像素点，为了保证图像增强的精度，本发明实施例中先对目标视频进行解码，以得到目标视频中包含的各个图像帧，然后再对各个图像帧中的各个像素点执行本发明实施例的图像处理方法。
步骤402：从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征。
在一些实施例中，移动终端在从图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征之前，当解码得到的图像帧处于基于亮度、色度和饱和度的颜色空间时，还可以对图像帧进行颜色空间的转换，以提升用户对图像帧的感官体验。
在一些实施例中，移动终端可通过如下方式对图像帧进行颜色空间的转换：基于转换矩阵，将图像帧中各个像素点的原始颜色值，从基于亮度、色度和饱和度的颜色空间转换至基于三基色的颜色空间。
具体来说，通过遍历图像帧中的各个像素点，按照先验的转换矩阵，对遍历到的每个像素点的原始颜色值均进行颜色空间的转换，即对图像帧中的逐个像素点的原始颜色值，从基于亮度、色度和饱和度(YUV)的颜色空间转换至基于三基色(RGB)的颜色空间。
需要说明的是，转换矩阵可基于移动终端播放目标视频时的色彩标准信息确定。在确定移动终端当前播放目标视频时的色彩标准信息后，可基于色彩标准信息与转换矩阵的对应关系，确定适配当前的色彩标准信息的转换矩阵。
举例来说，当色彩标准信息为rec.709时，假设适配rec.709的转换矩阵为X，用以下矩阵来表示转换矩阵X：
Figure BDA0002095223680000091
则可通过如下公式(1)将图像帧中各个像素点的原始颜色值，从基于YUV的颜色空间转换至基于RGB的颜色空间：
Figure BDA0002095223680000092
在实际实施时，由于图像处理的过程中，有可能会损失图像帧中的一部分原有的细节特征，因此，为了避免图像帧中原有的细节特征的损失，本发明实施例在对图像帧中的各个像素点进行增强处理之前，可先从目标视频的图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征，以保证图像帧中原有的细节特征在图像处理过程中保持不变。
在一些实施例中，移动终端可通过如下方式从图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征：遍历图像帧中的像素点，并将每次所遍历到的像素点作为目标像素点以执行以下处理：确定目标像素点的纹理特征对应的三基色值、以及参考像素点的纹理特征对应的三基色值；其中，参考像素点为位于目标像素点的不同参考方向上的像素点；基于目标像素点的纹理特征对应的三基色值、参考像素点的纹理特征对应的三基色值的均值、以及目标像素点的纹理坐标，构造目标像素点对应的纹理特征。
这里，需要指出的是，目标像素点的纹理特征包括两个维度的数据，即目标像素点的纹理坐标和目标像素点的颜色值。本发明实施例通过遍历图像帧中的所有像素点，分别提取各个像素点对应的纹理特征，以避免图像帧中原有的细节特征的损失。
参考像素点，可以是一个或多个参考方向上与目标像素点在一定距离(例如距离可以采用比例相距的像素点的数量表示)内的像素点，示例性地，可将位于目标像素点的上、下、左、右、左上、左下、右上及右下八个参考方向上、与目标像素点相距5个像素点之内(包括5个)的像素点称之为参考像素点，这样，基于目标像素点的纹理特征对应的三基色值、位于目标像素点的八个参考方向上的像素点的纹理特征对应的三基色值的均值、以及目标像素点的纹理坐标，就可以构造目标像素点对应的纹理特征。其中，可通过均值滤波器，提取目标像素点的纹理特征对应的三基色值与参考像素点的纹理特征对应的三基色值的平均值。
下面以像素点0为目标像素点，以位于像素点0的不同参考方向(如上述八个参考方向)上的像素点1至像素点8为参考像素点为例，对构造目标像素点对应的纹理特征进行说明。
在一些实施例中，移动终端可通过如下方式确定目标像素点(如像素点0)的纹理特征对应的三基色值：构造以目标像素点的纹理坐标在高度和宽度上的偏移值为因子的二维浮点向量；基于目标像素点的纹理坐标与二维浮点向量的差值，确定目标像素点的纹理特征对应的三基色值。示例性地，可通过如下公式(2)计算像素点0的纹理特征对应的三基色值：
data[0]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(w,h))).rgb (2)
其中，data[0]表示像素点0的纹理特征对应的三基色值；texture2D表示用于确定像素点0的纹理特征对应的三基色值的二维纹理函数；texture表示像素点0的纹理特征；textureCoordinate表示像素点0在整个图像帧中的纹理坐标，即像素点0的纹理坐标；vec2(w,h)表示以像素点0的纹理坐标在高度和宽度上的偏移值为因子的二维浮点向量；w,h用于表示像素点0的纹理坐标在高度和宽度上的偏移值。
同样的，可通过如下公式(3)至(10)计算像素点1至像素点8的纹理特征对应的三基色值：
data[1]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(-w,h))).rgb (3)
data[2]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(w,-h))).rgb (4)
data[3]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(-w,-h))).rgb (5)
data[4]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(0,h))).rgb (6)
data[5]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(w,0))).rgb (7)
data[6]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(0,-h))).rgb (8)
data[7]＝texture2D(texture,(textureCoordinate-vec2(-w,0))).rgb (9)
data[8]＝texture2D(texture,(textureCoordinate)).rgb (10)
其中，data[1]至data[8]分别对应表示像素点1至像素点8的纹理特征对应的三基色值，对于上述公式(3)至(10)中未尽的参数含义，可以参考上文而理解。
本发明实施例中，在确定像素点0，以及像素点1至像素点8的纹理特征对应的三基色值之后，可以按照如下公式(11)计算像素点0对应的纹理特征：
Figure BDA0002095223680000121
其中，vec4detail表示像素点0对应的纹理特征，也即从图像帧中提取到的像素点0中原有的细节特征，对于上述公式(11)中未尽的参数含义，可以参考上文而理解。
步骤403：将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强所述各个像素点之间的对比度。
在一些实施例中，在移动终端将图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值之前，还可以将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换，以得到呈现线性特性的图像帧。
在实际应用中，由于移动终端的屏幕显示的图像颜色值一般不是线性的，也即解码得到的图像帧中各个像素点的原始颜色值，是使用非线性信号(即非线性的电压信号或电流信号)表示的，因此，在一些实施例中，可以直接对非线性信号表示的图像帧进行图像处理。然而，通常数学模型对线性处理更加方便，因此，在另一些实施例中，为了提升图像处理的效率和效果，可以先将非线性信号表示的图像帧转换为线性信号表示的图像帧，即将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换，以得到具有线性特性的图像帧，然后再对具有线性特性的图像帧进行图像处理。
示例性地，可通过如下公式(12)计算线性信号表示的图像帧的颜色值：
Linear_color＝pow((color+0.055)/1.055,2.4) (12)
其中，Linear_color表示线性信号表示的图像帧的颜色值；color表示原始的非线性信号表示的图像帧的颜色值；pow表示指数函数，例如，pow(2,3)表示求取二的三次方，即pow(2,3)所表示的结果为8。
在一些实施例中，在将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换之后，针对线性信号表示的图像帧的颜色值，可进行颜色值的重新映射，使得渲染的融合图像中各个像素点间的对比度增强。具体来说，移动终端可通过如下方式将图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值：针对图像帧中待进行颜色映射的目标像素点执行以下处理：基于目标像素点的原始颜色值，确定目标像素点的原始颜色值所处的区间；基于目标像素点的原始颜色值所处的区间，以及对应区间的颜色压缩方式或颜色拉伸方式，将目标像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值。
需要说明的是，可将线性信号表示的图像帧的颜色值所处的区间，划分为两个或两个以上的区间，对应各个区间的图像帧的颜色值可进行颜色压缩，或颜色拉伸，以增加相邻颜色之间的距离，达到增强图像帧中各个像素点之间的对比度的效果，提升用户的感官体验。
当然，在实际实施时，若对某区间的图像帧的颜色值比较满意，则可以不对该区间的图像帧的颜色值进行压缩或拉伸处理，而是保持该区间的图像帧的颜色值不变。
举例来说，当存在两个区间时，则可通过以下方式将图像帧中各个像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值：当目标像素点的原始颜色值处于第一区间时，基于对应第一区间的颜色压缩方式，将目标像素点的原始颜色值压缩为第一新颜色值，第一新颜色值小于目标像素点的原始颜色值；当目标像素点的原始颜色值处于第二区间时，基于对应第二区间的颜色拉伸方式，将目标像素点的原始颜色值拉伸为第二新颜色值，第二新颜色值大于目标像素点的原始颜色值。需要说明的是，本发明实施例中第二区间的亮度值大于第一区间的亮度值。
示例性地，可通过如下公式(13)计算图像帧中像素点映射后的新颜色值：
result＝A*hdrCurve*pow(color*(1.0/(A*hdrCurve)),hdrGamma) (13)
其中，result表示图像帧中像素点映射后的新颜色值；color表示图像帧中像素点原始的颜色值；A为一个常数，取值为1.0714；hdrCurve和hdrGamma表示调节颜色值压缩或拉伸的程度，在实际测试过程中，可根据实际情况进行相应调整，通常可取值为1.48和1.24。对于该公式中未尽的参数含义，可以参考上文而理解。
参见图6，图6为本发明实施例提供的拉伸曲线示意图，基于上述公式(13)中的参数hdrCurve和hdrGamma可调节图中曲线的拉伸程度，通过曲线的拉伸趋向可以看出，当目标像素点的原始颜色值color处于区间0至0.1内时，由于该区间对应的曲线拉伸趋向较缓慢，则该区间内映射后的新颜色值将小于原始颜色值，实现对目标像素点的原始颜色值的压缩效果；当目标像素点的原始颜色值color处于区间0.5至0.6内时，由于该区间对应的曲线拉伸趋向较缓急，则该区间内映射后的新颜色值将大于原始颜色值，实现对目标像素点的原始颜色值的拉伸效果。通过这种方式，对图像帧中目标像素点的暗部颜色(原始RGB值较小)进行压缩，对图像帧中目标像素点的敏感色彩(原始RGB值较大)进行拉伸，以将相邻颜色之间的距离拉大，达到增强图像帧中各个像素点之间的对比度的效果，提升用户的感官体验。
步骤404：将所述图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像。
步骤405：渲染所述融合图像。
在一些实施例中，当移动终端在将图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值之前，将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换时，根据移动终端中硬件电路等客观情况，移动终端的屏幕通常只对非线性信号表示的图像帧进行显示，因此，在移动终端渲染融合图像之前，还需将融合图像中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，以得到能够用于渲染融合图像的非线性信号，以满足移动终端屏幕的显示性能。
示例性地，可通过如下公式(14)计算非线性信号表示的图像帧的颜色值：
Nonlinear_color＝pow((color1,1.0/2.4)-0.055) (14)
其中，Nonlinear_color表示非线性信号表示的图像帧的颜色值；color1表示线性信号表示的图像帧的颜色值。对于该公式中未尽的参数含义，可以参考上文而理解。
采用本发明实施例提供的技术方案，从目标视频的图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征，在保证图像帧中原有的细节特征不变的前提下，将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行重新映射然后进行融合，使得渲染的融合图像中各个像素点间的对比度增强，且渲染的融合图像能够显示图像细节，以增加视频画面的真实感，从而能够增强目标视频的播放效果，同时，本发明实施例不需要对电子设备的性能进行区分，能够实现不同电子设备的一致性的观看体验。
接下来以目标视频为视频源A为例，对本发明实施例提供的图像处理方法的具体实现过程进行说明。
参见图7，图7为本发明实施例提供的图像处理方法的另一个可选的实现流程示意图，本发明实施例中的图像处理方法可以应用于智能手机、平板电脑、数字电视机、台式计算机等终端设备中，即终端设备可以通过执行本发明实施例的图像处理方法来自主增强视频的播放效果；本发明实施例中的图像处理方法也可以应用于控制设备，例如上文所述的视频服务器，由控制设备来对视频源A进行图像处理，以增强视频的播放效果，此时的终端设备处于受控模式，即接收控制设备发送的增强处理后的视频并进行播放。本发明实施例中的图像处理方法也可以由终端设备和视频服务器一起来执行。下面以终端设备为智能手机等移动终端为例，以移动终端自主执行本发明实施例提供的图像处理方法为例说明图7示出的步骤。对于下文各步骤的说明中未尽的细节，可以参考上文而理解。
步骤701：获取视频源A，并对视频源A进行解码，得到对应的图像帧。
这里，视频源A是由多个图像帧组合而成的，且每个图像帧包括多个像素点，为了保证图像增强的精度，本发明实施例先对视频源A进行解码，以得到视频源A中包含的各个图像帧，然后再对各个图像帧中的各个像素点执行本发明实施例的图像处理方法。需要指出的是，解码得到的图像帧处于基于亮度、色度和饱和度的颜色空间。
步骤702：基于转换矩阵，将图像帧中各个像素点的原始颜色值，从基于亮度、色度和饱和度的颜色空间转换至基于三基色的颜色空间。
这里，可通过遍历图像帧中的各个像素点，按照先验的转换矩阵，对所遍历到的每个像素点的原始颜色值均进行颜色空间的转换，即对图像帧中的逐个像素点的原始颜色值，从基于亮度、色度和饱和度(YUV)的颜色空间转换至基于三基色(RGB)的颜色空间，以提升用户对图像帧的感官体验。
步骤703：遍历图像帧中的像素点，从图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征。
这里，由于图像处理的过程中，有可能会损失图像帧中的一部分原有的细节特征，因此，为了避免图像帧中原有的细节特征的损失，本发明实施例在对图像帧中的各个像素点进行增强处理之前，可先从目标视频的图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征，以保证图像帧中原有的细节特征在图像处理过程中保持不变。
具体来说，移动终端通过遍历图像帧中的像素点，并将每次所遍历到的像素点作为目标像素点以执行以下处理：确定目标像素点的纹理特征对应的三基色值、以及参考像素点的纹理特征对应的三基色值；基于目标像素点的纹理特征对应的三基色值、参考像素点的纹理特征对应的三基色值的均值、以及目标像素点的纹理坐标，构造目标像素点对应的纹理特征。其中，参考像素点为位于目标像素点的不同参考方向上的像素点。
步骤704：将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换，得到线性的图像帧。
这里，解码得到的图像帧中各个像素点的原始颜色值，是使用非线性信号，即非线性的电压信号或电流信号表示的。
步骤705：将线性的图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强各个像素点之间的对比度。
在一些实施例中，可以直接对非线性信号表示的图像帧中各个像素点的原始颜色值进行颜色映射。然而，为了提升图像处理的效率和效果，在另一些实施例中，可先将非线性信号表示的图像帧转换为线性信号表示的图像帧，以得到具有线性特性的图像帧，然后再对线性的图像帧进行图像处理，即将线性的图像帧中各个像素点的原始颜色值进行颜色映射。
在一些实施例中，移动终端可通过如下方式进行颜色映射：针对图像帧中待进行颜色映射的目标像素点执行以下处理：基于目标像素点的原始颜色值，确定目标像素点的原始颜色值所处的区间；基于目标像素点的原始颜色值所处的区间，以及对应区间的颜色压缩方式或颜色拉伸方式，将目标像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值，达到增强图像帧中各个像素点之间的对比度的效果，提升用户的感官体验。
步骤706：将图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像B。
步骤707：将融合图像B中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，得到用于渲染融合图像B的非线性信号。
这里，根据移动终端中硬件电路等客观情况，移动终端的屏幕通常只对非线性信号表示的图像帧进行显示，因此，在移动终端渲染融合图像之前，还需将融合图像中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，以得到能够用于渲染融合图像的非线性信号，以满足移动终端屏幕的显示性能。
步骤708：将非线性信号表示的融合图像B进行渲染。
参见图8，图8为本发明实施例提供的图像处理方法的一个可选的原理结构示意图，通过解码器对获取到的视频源A进行解码，以得到对应的图像帧，将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行颜色空间的转换，即将图像帧中各个像素点的原始颜色值从基于YUV的颜色空间转换至基于RGB的颜色空间，然后，通过均值滤波提取处于基于RGB的颜色空间的各个像素点的纹理特征；同时，将非线性的原始RGB图像转换到线性的RGB图像，将线性的RGB图像中各个像素点的原始颜色值进行颜色映射，以映射为新颜色值，并将上述提取的各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像B，以及将线性的融合图像B转换到非线性的融合图像B，最后渲染非线性的融合图像B。参见图9，图9为本发明实施例提供的图像处理方法的显示效果示意图，右侧图显示的是处理之前的视频图像A，通过执行上述的图像处理方法，可以得到左侧图所示的融合图像B，通过比较左右两侧的两个图可见，融合图像B不仅可以避免原始的视频图像A中的细节特征的损失，还可以增强渲染的融合图像中各个像素点间的对比度，显示更多的图像细节，以增加视频画面的真实感。
采用本发明实施例提供的技术方案，从目标视频的图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征，在保证图像帧中原有的细节特征不变的前提下，将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行重新映射然后进行融合，使得渲染的融合图像中各个像素点间的对比度增强，且渲染的融合图像能够显示图像细节，以增加视频画面的真实感，从而增强目标视频的播放效果，能够实现不同电子设备的一致性的观看体验；
并且，本发明实施例的技术方案中，为了提升图像处理的效率和效果，先将非线性信号表示的图像帧转换为线性信号表示的图像帧，然后再对线性的图像帧进行图像处理，最后在渲染融合图像之前，将融合图像中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，以得到能够用于渲染融合图像的非线性信号，以满足电子设备如移动终端屏幕的显示性能。
接下来对本发明实施例提供的图像处理装置的软件实现进行说明。以上述电子设备30中的存储器302所包括软件模块为例说明，对于下文关于模块的功能说明中未尽的细节，可以参考上文而理解。
解码单元41，用于对目标视频进行解码得到图像帧；提取单元42，用于从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征；映射单元43，用于将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强所述各个像素点之间的对比度；融合单元44，用于将所述图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像；渲染单元45，用于渲染所述融合图像。
在一些实施例中，就提取单元从图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征而言，可以采用以下方式实现：遍历所述图像帧中的像素点，并将每次所遍历到的像素点作为目标像素点以执行以下处理：确定所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值、以及参考像素点的纹理特征对应的三基色值；其中，所述参考像素点为位于所述目标像素点的不同参考方向上的像素点；基于所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值、所述参考像素点的纹理特征对应的三基色值的均值、以及所述目标像素点的纹理坐标，构造所述目标像素点对应的纹理特征。
在实际实施时，就确定目标像素点的纹理特征对应的三基色值来说，可通过以下方式实现：构造以所述目标像素点的纹理坐标在高度和宽度上的偏移值为因子的二维浮点向量；基于所述目标像素点的纹理坐标与所述二维浮点向量的差值，确定所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值。
在一些实施例中，就映射单元将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值而言，可以采用以下方式实现：针对所述图像帧中待进行颜色映射的目标像素点执行以下处理：基于所述目标像素点的原始颜色值，确定所述目标像素点的原始颜色值所处的区间；基于所述目标像素点的原始颜色值所处的区间，以及对应区间的颜色压缩方式或颜色拉伸方式，将所述目标像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值。
举例来说，当存在两个区间时，则可通过以下方式将图像帧中各个像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值：当所述目标像素点的原始颜色值处于第一区间时，基于对应所述第一区间的颜色压缩方式，将所述目标像素点的原始颜色值压缩为第一新颜色值，所述第一新颜色值小于所述目标像素点的原始颜色值；当所述目标像素点的原始颜色值处于第二区间时，基于对应所述第二区间的颜色拉伸方式，将所述目标像素点的原始颜色值拉伸为第二新颜色值，所述第二新颜色值大于所述目标像素点的原始颜色值；其中，所述第二区间的亮度值大于所述第一区间的亮度值。
在一些实施例中，图像处理装置还可以包括：第一转换单元，用于在提取单元从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征之前，且所述图像帧处于基于亮度、色度和饱和度的颜色空间时，
基于转换矩阵，将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值，从所述基于亮度、色度和饱和度的颜色空间转换至基于三基色的颜色空间。
在一些实施例中，图像处理装置还可以包括：第二转换单元，用于在映射单元将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值之前，将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换，以得到呈现线性特性的图像帧；在渲染单元渲染所述融合图像之前，将所述融合图像中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，以得到能够用于渲染所述融合图像的非线性信号。
本发明实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被执行时，用于实现本发明实施例提供的上述图像处理方法。其中，存储介质具体可为计算机可读存储介质，例如可以是磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random accessmemory)、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，ProgrammableRead-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)等存储器。
综上所述，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
1、通过从目标视频的图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征，在保证图像帧中原有的细节特征不变的前提下，将图像帧中各个像素点的原始颜色值进行重新映射然后进行融合，使得渲染的融合图像中各个像素点间的对比度增强，且渲染的融合图像能够显示图像细节，以增加视频画面的真实感，从而增强目标视频的播放效果；
2、能够应用不同平台(包括软硬件平台)的电子设备，实现全平台电子设备的一致性的视频增强体验；
3、当由移动终端执行视频图像增强的过程时，可以节省后台服务器的存储空间和带宽，以减少后台服务器的处理压力，以及提升视频的播放效果，尤其是能够满足用户对在线视频观看效果的需求，在实际场景中更加具有应用价值；
4、将非线性的图像帧转换为线性的图像帧，然后对线性的图像帧进行图像处理，可以提升图像处理的效率和效果；并且，在图像渲染之前，将融合图像中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，能满足移动终端屏幕的显示性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括：
对目标视频进行解码得到图像帧；
从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征；
将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强所述各个像素点之间的对比度；
将所述图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像；
渲染所述融合图像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征之前，且所述图像帧处于基于亮度、色度和饱和度的颜色空间时，
基于转换矩阵，将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值，从所述基于亮度、色度和饱和度的颜色空间转换至基于三基色的颜色空间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征，包括：
遍历所述图像帧中的像素点，并将每次所遍历到的像素点作为目标像素点以执行以下处理：
确定所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值、以及参考像素点的纹理特征对应的三基色值；
其中，所述参考像素点为位于所述目标像素点的不同参考方向上的像素点；
基于所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值、所述参考像素点的纹理特征对应的三基色值的均值、以及所述目标像素点的纹理坐标，构造所述目标像素点对应的纹理特征。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值，包括：
构造以所述目标像素点的纹理坐标在高度和宽度上的偏移值为因子的二维浮点向量；
基于所述目标像素点的纹理坐标与所述二维浮点向量的差值，确定所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值之前，将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换，以得到呈现线性特性的图像帧；
在渲染所述融合图像之前，将所述融合图像中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，以得到能够用于渲染所述融合图像的非线性信号。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，包括：
针对所述图像帧中待进行颜色映射的目标像素点执行以下处理：
基于所述目标像素点的原始颜色值，确定所述目标像素点的原始颜色值所处的区间；
基于所述目标像素点的原始颜色值所处的区间，以及对应区间的颜色压缩方式或颜色拉伸方式，将所述目标像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标像素点的原始颜色值所处的区间，以及对应区间的颜色压缩方式或颜色拉伸方式，将所述目标像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值，包括：
当所述目标像素点的原始颜色值处于第一区间时，基于对应所述第一区间的颜色压缩方式，将所述目标像素点的原始颜色值压缩为第一新颜色值，所述第一新颜色值小于所述目标像素点的原始颜色值；
当所述目标像素点的原始颜色值处于第二区间时，基于对应所述第二区间的颜色拉伸方式，将所述目标像素点的原始颜色值拉伸为第二新颜色值，所述第二新颜色值大于所述目标像素点的原始颜色值；
其中，所述第二区间的亮度值大于所述第一区间的亮度值。
8.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
解码单元，用于对目标视频进行解码得到图像帧；
提取单元，用于从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征；
映射单元，用于将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值，以增强所述各个像素点之间的对比度；
融合单元，用于将所述图像帧中各个像素点的纹理特征与对应的新颜色值进行融合，得到融合图像；
渲染单元，用于渲染所述融合图像。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一转换单元，用于在所述提取单元从所述图像帧中提取各个像素点对应的纹理特征之前，且所述图像帧处于基于亮度、色度和饱和度的颜色空间时，
基于转换矩阵，将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值，从所述基于亮度、色度和饱和度的颜色空间转换至基于三基色的颜色空间。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述提取单元，具体用于：
遍历所述图像帧中的像素点，并将每次所遍历到的像素点作为目标像素点以执行以下处理：
确定所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值、以及参考像素点的纹理特征对应的三基色值；
其中，所述参考像素点为位于所述目标像素点的不同参考方向上的像素点；
基于所述目标像素点的纹理特征对应的三基色值、所述参考像素点的纹理特征对应的三基色值的均值、以及所述目标像素点的纹理坐标，构造所述目标像素点对应的纹理特征。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二转换单元，用于在所述映射单元将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值映射为新颜色值之前，将所述图像帧中各个像素点的原始颜色值进行从非线性到线性的转换，以得到呈现线性特性的图像帧；
所述第二转换单元，还用于在所述渲染单元渲染所述融合图像之前，将所述融合图像中各个像素点的颜色值进行从线性到非线性的转换，以得到能够用于渲染所述融合图像的非线性信号。
12.如权利要求8至11任一项所述的装置，其特征在于，所述映射单元，具体用于：
针对所述图像帧中待进行颜色映射的目标像素点执行以下处理：
基于所述目标像素点的原始颜色值，确定所述目标像素点的原始颜色值所处的区间；
基于所述目标像素点的原始颜色值所处的区间，以及对应区间的颜色压缩方式或颜色拉伸方式，将所述目标像素点的原始颜色值对应压缩或拉伸为新颜色值。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述映射单元，具体用于：
当所述目标像素点的原始颜色值处于第一区间时，基于对应所述第一区间的颜色压缩方式，将所述目标像素点的原始颜色值压缩为第一新颜色值，所述第一新颜色值小于所述目标像素点的原始颜色值；
当所述目标像素点的原始颜色值处于第二区间时，基于对应所述第二区间的颜色拉伸方式，将所述目标像素点的原始颜色值拉伸为第二新颜色值，所述第二新颜色值大于所述目标像素点的原始颜色值；
其中，所述第二区间的亮度值大于所述第一区间的亮度值。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
处理器，用于执行所述可执行指令时，实现如权利要求1至7任一项所述的图像处理方法。
15.一种存储介质，其特征在于，存储有可执行指令，所述可执行指令被执行时，用于实现如权利要求1至7任一项所述的图像处理方法。
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