CN115187477A - 一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置及方法，涉及高动态范围图像处理技术领域。本申请的装置包括：获取单元，用于获取HDR视频数据，HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像；第一处理单元，用于对每个HDR图像进行分通道处理，得到各个HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像；第二处理单元，用于利用预设色调映射算法处理HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像；第三处理单元，用于利用预设色彩校正规则处理HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像；输出单元，用于根据第一图像和第二图像，输出各个HDR图像对应的目标显示画面。

Description

一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置及方法

技术领域

本申请涉及高动态范围图像处理技术领域，尤其涉及一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置及方法。

背景技术

高动态范围(High Dynamic Range，HDR)是用来实现比普通数位图像技术更大曝光动态范围(即更大的明暗差别)的一种技术。传统影像采集处理流程中会损失原始素材的质量，而HDR技术流程则能减少这种损失并扩展显示设备的显示范围，使得HDR的影像相较于传统的标准动态范围(Standard Dynamic Range，SDR)影像在色彩上更丰富，更亮的高光细节和更黑的暗部细节，还有对比度上的提升，带来了更好的观看体验。

目前，在基于色调映射处理显示HDR图像的过程中，主要是通过亮度参考基准点将HDR图像映射于不同亮度的显示设备以呈现显示画面的。然而如果只针对亮度进行压缩，虽然保留了原本的色彩，但显示设备呈现的影像会因为色彩过饱和而失真了，得到的画质质量不高。

发明内容

本申请提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置及方法，主要目的在于能够有效校正HDR图像色调映射后的色彩失真，提升显示设备输出影像的画质质量。

为了达到上述目的，本申请主要提供如下技术方案：

本申请第一方面提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置，该装置包括：

获取单元，用于获取HDR视频数据，所述HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像；

第一处理单元，用于对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像；

第二处理单元，用于利用预设色调映射算法处理所述HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像；

第三处理单元，用于利用预设色彩校正规则处理所述HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像；

输出单元，用于根据所述第一图像和所述第二图像，输出各个所述HDR图像对应的目标显示画面。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述第一处理单元包括：

第一获取模块，用于获取所述HDR图像中包含的多个像素点；

解析模块，用于从所述像素点中解析出亮度分量值和彩色分量值；

第一构建模块，用于基于各个像素点对应的亮度分量值，构建所述HDR图像对应的亮度通道图像；

所述第一构建模块，还用于基于各个像素点对应的彩色分量值，构建所述HDR图像对应的彩色通道图像。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述装置还包括：

划分单元，用于在所述对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像之后，将多个连续帧HDR图像划分成多个图像帧组，每个图像帧组内包含多个相邻的HDR图像；

构建单元，用于构建每个所述图像帧组对应的第一通道图像组和第二通道图像组，其中，所述第一通道图像组内包含亮度通道图像，所述第二通道图像组内包含彩色通道图像。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述构建单元包括：

第二构建模块，用于基于所述图像帧组内各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像，构建所述图像帧组对应的第一通道图像组；

所述第二构建模块，还用于基于所述图像帧组内各个所述HDR图像各自对应的彩色通道图像，构建所述图像帧组对应的第二通道图像组；

关联模块，用于基于同一个所述图像帧组，建立所述第一通道图像组和所述第二通道图像组之间的映射关系。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述第三处理单元包括：

第二获取模块，用于从所述第二通道图像组中获取排位居中的目标图像，其中，所述第二通道图像组内各个图像排位与对应的HDR图像在图像帧组内的排位相同；

确定模块，用于将所述目标图像作为所述第二通道图像组对应的特征图像；

处理模块，用于利用所述预设色彩校正规则处理所述特征图像，得到对应的彩色通道校正增益值；

校正模块，用于根据所述彩色通道校正增益值对所述第二通道图像组内各个彩色通道图像进行校正，得到各个彩色通道图像对应的第二图像。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述处理模块包括：

第一获取子模块，用于获取所述特征图像中包含的多个像素点；

计算子模块，用于基于预设彩色特征，计算各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值；

第一确定子模块，用于通过查找所述预设彩色特征对应的预设增益曲线，确定所述特征值对应的色调增益值；

组成子模块，用于基于所述预设彩色特征，根据各个所述像素点对应的特征值所对应的色调增益值，组成所述特征图像对应的彩色通道校正增益值。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述计算子模块包括：

第二获取子模块，用于获取各个所述像素点对应的RGB值；

归一化处理子模块，用于基于预设彩色特征，对各个所述像素点的RGB值进行归一化处理，得到各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，若所述预设彩色特征为多个，则组成子模块包括：

分配子模块，用于向多个所述预设彩色特征分配权重；

第二确定子模块，用于根据各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值，确定所述预设彩色特征对应的色调增益值；

构建子模块，用于根据多个所述预设彩色特征各自对应的权重，以及所述预设彩色特征对应的色调增益值，构建所述特征图像对应的彩色通道校正增益值。

本申请第二方面提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理方法，该方法包括：

获取HDR视频数据，所述HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像；

对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像；

利用预设色调映射算法处理所述HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像；

利用预设色彩校正规则处理所述HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像；

根据所述第一图像和所述第二图像，输出各个所述HDR图像对应的目标显示画面。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像，包括：

获取所述HDR图像中包含的多个像素点；

从所述像素点中解析出亮度分量值和彩色分量值；

基于各个像素点对应的亮度分量值，构建所述HDR图像对应的亮度通道图像；

基于各个像素点对应的彩色分量值，构建所述HDR图像对应的彩色通道图像。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，在所述对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像之后，所述方法还包括：

将多个连续帧HDR图像划分成多个图像帧组，每个图像帧组内包含多个相邻的HDR图像；

构建每个所述图像帧组对应的第一通道图像组和第二通道图像组，其中，所述第一通道图像组内包含亮度通道图像，所述第二通道图像组内包含彩色通道图像。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述构建每个所述图像帧组对应的第一通道图像组和第二通道图像组，包括：

基于所述图像帧组内各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像，构建所述图像帧组对应的第一通道图像组；

基于所述图像帧组内各个所述HDR图像各自对应的彩色通道图像，构建所述图像帧组对应的第二通道图像组；

基于同一个所述图像帧组，建立所述第一通道图像组和所述第二通道图像组之间的映射关系。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述利用预设色彩校正规则处理所述HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像，包括：

从所述第二通道图像组中获取排位居中的目标图像，其中，所述第二通道图像组内各个图像排位与对应的HDR图像在图像帧组内的排位相同；

将所述目标图像作为所述第二通道图像组对应的特征图像；

利用所述预设色彩校正规则处理所述特征图像，得到对应的彩色通道校正增益值；

根据所述彩色通道校正增益值对所述第二通道图像组内各个彩色通道图像进行校正，得到各个彩色通道图像对应的第二图像。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述利用所述预设色彩校正规则处理所述特征图像，得到对应的彩色通道校正增益值，包括：

获取所述特征图像中包含的多个像素点；

基于预设彩色特征，获取各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值；

通过查找所述预设彩色特征对应的预设增益曲线，确定所述特征值对应的色调增益值；

基于所述预设彩色特征，根据各个所述像素点对应的特征值所对应的色调增益值，组成所述特征图像对应的彩色通道校正增益值。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述基于预设彩色特征，获取各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值，包括：

获取各个所述像素点对应的RGB值；

基于预设彩色特征，对各个所述像素点的RGB值进行归一化处理，得到各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，若所述预设彩色特征为多个，则所述基于所述预设彩色特征，根据各个所述像素点对应的特征值所对应的色调增益值，组成所述特征图像对应的彩色通道校正增益值，包括：

向多个所述预设彩色特征分配权重；

根据各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值，确定所述预设彩色特征对应的色调增益值；

根据多个所述预设彩色特征各自对应的权重，以及所述预设彩色特征对应的色调增益值，组成所述特征图像对应的彩色通道校正增益值。

本申请第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。

本申请第四方面提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。

借由上述技术方案，本申请提供的技术方案至少具有下列优点：

本申请提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置及方法，本申请提供的装置包括：获取单元、第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和输出单元。本申请基于获取单元获取到HDR视频数据以得到多个连续帧HDR图像，对每个HDR图像，利用第一处理单元进行分通道处理得到亮度通道图像和彩色通道图像，以便利用第二处理单元基于亮度通道图像实施色调映射处理得到第一图像，以及利用第三处理单元基于彩色通道图像实施色彩校正处理得到第二图像，从而本申请对HDR图像提供的处理方案为将亮度色调映射和彩色校正分开进行，再基于两者处理结果利用显示设备输出目标显示画面。相较于现有技术，解决了对HDR图像进行色调映射时只针对亮度进行压缩导致色彩失真而得到画质质量不高的技术问题，本申请提供的亮度和彩色分通道处理方案，相当于是在对HDR图像进行亮度色调映射的同时还进行了彩色的校正，从而尽最大可能在保证色调映射不出现画质损失的同时彩色不失真，从而提升显示设备输出影像的画质质量。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置的组成框图；

图2为本申请实施例例举的饱和度校正增益曲线图；

图3为本申请实施例提供了另一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置的组成框图；

图4为本申请实施例提供的一种基于色调映射的高动态范围图像的处理方法流程图；

图5为本申请实施例提供的另一种基于色调映射的高动态范围图像的处理方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本申请实施例提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置，如图1所示，该装置包括：获取单元11、第一处理单元12、第二处理单元13、第三处理单元14和输出单元15。

获取单元11，用于获取HDR视频数据，HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像。在本申请实施例中，HDR视频数据来源于拍摄到的高动态范围(High Dynamic Range，HDR)影像，通过分析该影像可得到多个连续帧HDR图像。

第一处理单元12，用于对每个HDR图像进行分通道处理，得到各个HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像。

在本申请实施例中，示例性的，可以采用YUV颜色空间对HDR图像中每个像素点进行分通道处理，其中“Y”表示明亮度(Luminance或Luma)，也就是灰度值；而“U”和“V”表示的则是色度(Chrominance或Chroma)，色度是不包括亮度在内的颜色的性质，用于指定像素点的颜色。

据此，通过对任意一个像素点进行分通道处理，将会得到该像素点对应的亮度通道表示和彩色通道表示，那么组合各个像素点对应的亮度通道表示和彩色通道表示，就会得到该像素点对应的亮度通道图像和彩色通道图像，从而间接地实现了对任意一个HDR图像的分通道处理，本申请实施例采用分通道处理的目的是，针对任意一个HDR图像，方便于后续基于亮度通道图像和彩色通道图像将亮度色调映射和彩色校正分开进行。

第二处理单元13，用于利用预设色调映射算法处理HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像。

第三处理单元14，用于利用预设色彩校正规则处理HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像。

在本申请实施例中，需要说明的是，利用词语“第一图像”和“第二图像”，仅是方便于区别指代“亮度色调映射”和“彩色校正”各自处理所得的图像，不存在其他先后顺序的指代意义。

其中，预设色调映射算法可以采用如下色调映射公式，如公式(1)实现：输出色调＝色调映射函数(输入色调)；

其中，该色调映射函数可为线性映射或非线性映射,在此以线性映射举例；输出色调＝色调增益(色度映射指标)*输入色调，藉由预设色调增益曲线，使用“色调映射指标”查找出对应“色调增益”乘上“输入色调”完成色调映射，即得到输出色调。从而基于输出色调，将HDR图像映射于显示设备以输出显示画面。需要说明的是，本申请实施例是针对亮度通道图像进行色调映射处理，其中“色调映射指标”主要是基于“亮度特征”构建的，对于具体的构建方式，本申请实施例不做限定。

其中，预设色彩校正规则是指针对不同彩色特征而预先制定的校正规则，在本申请实施例需要强调的是，在本技术方案中词语“彩色特征”与词语“色彩特征”是不同的，彩色特征是指除了亮度特征以外的颜色特征，例如，饱和度特征、色相特征或自定义特征等等；而基于“色彩”具有的三个属性“明度”、“饱和度”和“色相”，据此“色彩特征”可以指代亮度特征、饱和度特征或色相特征，从而本申请技术方案利用“彩色特征”，对应强调了是只针对颜色的处理。

在本申请实施例中，当彩色特征选定之后，可以针对一个待处理的彩色通道图像对应的原HDR图像，计算各个像素点对应的彩色特征的特征值，示例性的，它的具体实施方法包括但不限于是：基于选定的彩色特征，对各个像素点的RGB值进行归一化处理，得到各个像素点对应的预设彩色特征的特征值。

例如，以饱和度特征为例，采用如下饱和度特征归一化处理公式，如公式(2)实现：

其中，“saturation”指代“饱和度特征值”；Max(R，G，B)是指对于一个像素点的红绿蓝三个颜色通道分量值，从中选取最大分量值；Min(R，G，B)是指对于一个像素点的红绿蓝三个颜色通道分量值，从中选取最小分量值。对于该公式(2)，经归一化处理后得到的每个像素点对应的饱和度特征值，取值范围在0～1之区间。

进一步的，本申请实施例以饱和度特征为例，例举利用预设色彩校正规则处理彩色通道图像得到第二图像的具体实施过程，解释说明如下：

基于饱和度特征对应的预设色彩校正规则，示例性例举如图2所示的饱和度校正增益曲线图，图2示出横坐标为“像素点对应的饱和度特征值”，纵坐标为“增益校正参数”，结合图2示出的曲线，采用如下饱和度校正公式，如公式(3)实现：

u'＝u*scale,v'＝v*scale公式(3)；

其中，u和v为输入图象之YUV颜色空间之彩色分量；u’和v’则为校正后之YUV颜色空间之彩色分量；scale则为增益校正参数，增益校正参数参考图2示出的曲线。在本申请实施例中，根据校正后之YUV颜色空间之彩色分量，就能够对彩色通道图像中每个像素点进行彩色校正了。

输出单元15，用于根据第一图像和第二图像，输出各个HDR图像对应的目标显示画面。

在本申请实施例中，对于任意一个HDR图像，由于是基于亮度通道图像和彩色通道图像各自分开进行的亮度映射和彩色校正，因此在利用显示设备输出显示HDR图像时，还需要将各自分开处理的结果进行融合，即基于同一个HDR图像而将第一图像和第二图像进行融合，相当于是得到一个在对HDR图像进行亮度色调映射的同时还进行了彩色的校正的目标图像，利用显示设备以该目标图像而输出目标显示画面，从而同时确保了色调映射质量和彩色不会失真，提供了更好的画质观感体验。

本申请实施例提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置，本申请实施例提供的装置包括：获取单元11、第一处理单元12、第二处理单元13、第三处理单元14和输出单元15。本申请实施例基于获取单元11获取到HDR视频数据以得到多个连续帧HDR图像，对每个HDR图像，利用第一处理单元12进行分通道处理得到亮度通道图像和彩色通道图像，以便利用第二处理单元13基于亮度通道图像实施色调映射处理得到第一图像，以及利用第三处理单元14基于彩色通道图像实施色彩校正处理得到第二图像，从而本申请实施例对HDR图像提供的处理方案为将亮度色调映射和彩色校正分开进行，再基于两者处理结果利用显示设备输出目标显示画面。相较于现有技术，解决了对HDR图像进行色调映射时只针对亮度进行压缩导致色彩失真而得到画质质量不高的技术问题，本申请实施例提供的亮度和彩色分通道处理方案，相当于是在对HDR图像进行亮度色调映射的同时还进行了彩色的校正，从而尽最大可能在保证色调映射不出现画质损失的同时也确保了彩色不会失真，从而提升显示设备输出影像的画质质量。

在一些变更实施例中，本申请实施例还提供了另一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置，如图3所示，对上述实施例提供的装置进行进一步细化，以补充更多功能应用。

如图3所示，第一处理单元12，第一处理单元12，用于对每个HDR图像进行分通道处理，得到各个HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像，该第一处理单元11还进一步划分为包括：

第一获取模块121，用于获取HDR图像中包含的多个像素点；解析模块122，用于从像素点中解析出亮度分量值和彩色分量值；第一构建模块123，用于基于各个像素点对应的亮度分量值，构建HDR图像对应的亮度通道图像；第一构建模块123，还用于基于各个像素点对应的彩色分量值，构建HDR图像对应的彩色通道图像。

如图3所示，本申请实施例提供的另一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置还包括：

划分单元16，用于在对每个HDR图像进行分通道处理，得到各个HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像之后，将多个连续帧HDR图像划分成多个图像帧组，每个图像帧组内包含多个相邻的HDR图像。

构建单元17，用于构建每个图像帧组对应的第一通道图像组和第二通道图像组，其中，第一通道图像组内包含亮度通道图像，第二通道图像组内包含彩色通道图像。

在本申请实施例中，对于获取到的HDR视频数据所包含的多个连续帧HDR图像，可以划分成多组图像帧，具体的，划分方式可以但不限于是等分方式、不等分方式或两者结合方式。

需要说明的是，本申请实施例希望通过划分成组的方式将原HDR视频数据代表的影像划分成多个小且不同的小实例场景，在每个小实例场景中包含的连续帧图像各自呈现色彩效果近似，但不同小实例场景之间各自呈现色彩效果存在差异，从而方便于在各个小实例场景之间采用不同的彩色校正增益，而在一个小实际场景内采用相同的校正增益，这样不必针对每个图像都执行一遍获取所需彩色校正增益操作，从而在减少处理成本的同时还仍然确保达到彩色校正的预期效果。

据此，本申请实施例可以但不限于是根据各个HDR图像之间色彩相似度而将这些连续帧HDR图像进行划分成组，得到每个图像帧组对应的小实例场景。并且基于HDR图像帧的划分成组，以及再结合对每个HDR图像的分通道处理所得的亮度通道图像和彩色通道图像，构建每个图像帧组对应的亮度通道图像组和彩色通道图像组。需要说明的是，为了方便区别指代对图像帧组的分通道处理结果，将亮度通道图像组标记为“第一通道图像组”，将彩色通道图像组标记为“第二通道图像组”。

如图3所示，该构建单元17进一步可划分为包括：

第二构建模块171，用于基于图像帧组内各个HDR图像各自对应的亮度通道图像，构建图像帧组对应的第一通道图像组；第二构建模块171，还用于基于图像帧组内各个HDR图像各自对应的彩色通道图像，构建图像帧组对应的第二通道图像组；关联模块172，用于基于同一个图像帧组，建立第一通道图像组和第二通道图像组之间的映射关系。

在本申请实施例中，对任意一个HDR图像进行分通道处理得到亮度通道图像和彩色通道图像，这两个图像实际上都是归属于同一个HDR图像的。基于这样的归属关系，对一个图像帧组内各个HDR图像进行分通道处理后，得到该图像帧组对应的第一图像组和第二图像组是存在映射关系的，并且，基于同一个HDR图像，使得第一图像组内各个图像和第二图像组内各个图像之间也是存在关联的。

如图3所示，第三处理单元14进一步可划分为包括：

第二获取模块141，用于从第二通道图像组中获取排位居中的目标图像，其中，第二通道图像组内各个图像排位与对应的HDR图像在图像帧组内的排位相同；确定模块142，用于将目标图像作为第二通道图像组对应的特征图像；处理模块143，用于利用预设色彩校正规则处理特征图像，得到对应的彩色通道校正增益值；校正模块144，用于根据彩色通道校正增益值对第二通道图像组内各个彩色通道图像进行校正，得到各个彩色通道图像对应的第二图像。

在本申请实施例中，由于已经针对多个连续帧HDR图像划分成组，并且进一步得到每个图像帧组对应的第二图像组(即彩色通道图像组)，那么本申请实施例利用第三处理单元14是对每个彩色通道图像组进行彩色校正。

优选方式，在对第二图像组内各个图像进行彩色校正过程中，由于每个图像帧组对应一个小实例场景且包含的各个HDR图像色彩近似，那么使得第二图像组内各个图像的色彩也是近似的，从而本申请实施例可以从中选择一个或多个图像作为特征图像，以该特征图像得到的彩色校正增益对整个第二图像组进行彩色校正，从而避免需要提前获取第二图像组内各个图像的彩色校正增益，导致耗费太多不必要的处理成本了。

示例性的，由于第二通道图像组内各个图像排位与对应的HDR图像在图像帧组内的排位相同，本申请实施例优先方式，以从第二通道图像组中获取排位居中的目标图像，作为特征图像，从而确保针对该特征图像得到的彩色校正增益是适用于整个第二图像组的。

如图3所示，该处理模块143进一步可划分为包括：

第一获取子模块1431，用于获取特征图像中包含的多个像素点；计算子模块1432，用于基于预设彩色特征，计算各个像素点对应的预设彩色特征的特征值；第一确定子模块1433，用于通过查找预设彩色特征对应的预设增益曲线，确定特征值对应的色调增益值；组成子模块1434，用于基于预设彩色特征，根据各个像素点对应的特征值所对应的色调增益值，组成特征图像对应的彩色通道校正增益值。

在本申请实施例中，彩色特征是指除了亮度特征以外的颜色特征，例如饱和度特征和色相特征等等。本申请实施例可以预先设定每个彩色特征对应的预设色彩校正规则，以饱和度特征为例进行解释说明：

如图2例举的饱和度特征对应的预设增益曲线(即饱和度校正增益曲线)，示例性的，本申请实施例是预先将每个像素点对应的饱和度值经归一化处理后转换为0～1之间的取值，作为每个像素点对应的饱和度特征值，以基于横坐标饱和度特征值取值的不同，而利用这样的预设增益曲线选取不同的“增益校正参数”，得到每个像素点对应的“增益校正参数”，利用这些“增益校正参数”组成的数据集合，作为一整个图像对应的彩色通道校正增益值。

如图3所示，该计算子模块1432进一步可划分为包括：

第二获取子模块14321，用于获取各个像素点对应的RGB值；归一化处理子模块14322，用于基于预设彩色特征，对各个像素点的RGB值进行归一化处理，得到各个像素点对应的预设彩色特征的特征值。

优选方式，本申请实施例采用归一化处理方式获取每个像素点在指定彩色特征上对应的特征值。以饱和度特征值为例，基于它的取值是在0～1之间，从而方便于衡量饱和度的高低。

例如，示例性的，设置0.1以下为低饱和度，0.9以上为高饱和度，介于两者之间则为中饱和度。从而利用饱和度特征对应的预设色彩校正规则期望实现：如高饱和度的区域因为亮度映射原因容易产生超过色域空间的失真所以进行降低饱和度校正；而中饱和度区域因为亮度映射容易产生饱和度下降需要进行提升饱和度；而低饱和度区域则维持原有饱和度即可。

如图3所示，若预设彩色特征为多个，该组成子模块1434进一步可划分为包括：

分配子模块14341，用于向多个预设彩色特征分配权重；第二确定子模块14342，用于根据各个像素点对应的预设彩色特征的特征值，确定预设彩色特征对应的色调增益值；构建子模块14343，用于根据多个预设彩色特征各自对应的权重，以及预设彩色特征对应的色调增益值，构建特征图像对应的彩色通道校正增益值。

在本申请实施例中，可以依据一个或多个彩色特征对彩色通道图像进行的彩色校正处理。需要说明的是，如果采用多个彩色特征执行操作，优选方式，可以向不同彩色特征分配权重，以基于该权重配置不同彩色特征对应的色调增益值参与计算的比重，从而相当于是能够综合多个彩色特征实现对彩色通道图像进行质量更高的彩色校正操作。

进一步的，作为对上述图1所示的装置的应用，本申请实施例提供了一种基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。该方法实施例与前述装置实施例对应，为便于阅读，本方法实施例不再对前述装置实施例中细节内容逐一赘述，但应当明确，本实施例中的方法能够对应实现前述装置实施例中的全部内容，该方法如图4所示，对此本申请实施例提供以下具体步骤：

201、获取HDR视频数据，HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像。

202、对每个HDR图像进行分通道处理，得到各个HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像。

203a、利用预设色调映射算法处理HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像。

203b、利用预设色彩校正规则处理HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像。

204、根据第一图像和第二图像，输出各个HDR图像对应的目标显示画面。

进一步的，作为对上述图3所示的装置的应用，本申请实施例提供了另一种基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。该方法实施例与前述装置实施例对应，为便于阅读，本方法实施例不再对前述装置实施例中细节内容逐一赘述，但应当明确，本实施例中的方法能够对应实现前述装置实施例中的全部内容，该方法如图5所示，对此本申请实施例提供以下具体步骤：

301、获取HDR视频数据，HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像。

302、对每个HDR图像进行分通道处理，得到各个HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像。

在本申请实施例中，本步骤可以细化实施包括：首先，获取HDR图像中包含的多个像素点；其次，从像素点中解析出亮度分量值和彩色分量值；最后，基于各个像素点对应的亮度分量值，构建HDR图像对应的亮度通道图像，以及基于各个像素点对应的彩色分量值，构建HDR图像对应的彩色通道图像。

303、将多个连续帧HDR图像划分成多个图像帧组，每个图像帧组内包含多个相邻的HDR图像。

304、构建每个图像帧组对应的第一通道图像组和第二通道图像组，其中，第一通道图像组内包含亮度通道图像，第二通道图像组内包含彩色通道图像。

在本申请实施例中，本步骤可以细化实施包括：首先，基于图像帧组内各个HDR图像各自对应的亮度通道图像，构建图像帧组对应的第一通道图像组；其次，基于图像帧组内各个HDR图像各自对应的彩色通道图像，构建图像帧组对应的第二通道图像组；以及，基于同一个图像帧组，建立第一通道图像组和第二通道图像组之间的映射关系。

305a、利用预设色调映射算法处理HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像。

在本申请实施例中，利用如下步骤305b-308b，实施利用预设色彩校正规则处理HDR图像对应的彩色通道图像得到第二图像，具体解释说明如下：

305b、从第二通道图像组中获取排位居中的目标图像，其中，第二通道图像组内各个图像排位与对应的HDR图像在图像帧组内的排位相同。

306b、将目标图像作为第二通道图像组对应的特征图像。

307b、利用预设色彩校正规则处理特征图像，得到对应的彩色通道校正增益值。

在本申请实施例中，本步骤可以细化实施包括：首先，获取特征图像中包含的多个像素点；其次，基于预设彩色特征，获取各个像素点对应的预设彩色特征的特征值；最后，通过查找预设彩色特征对应的预设增益曲线，确定特征值对应的色调增益值，基于预设彩色特征，根据各个像素点对应的特征值所对应的色调增益值，组成特征图像对应的彩色通道校正增益值。

其中，对于获取各个像素点对应的预设彩色特征的特征值，本申请实施例提供的优选方式为如下：

获取各个像素点对应的RGB值；基于预设彩色特征，对各个像素点的RGB值进行归一化处理，得到各个像素点对应的预设彩色特征的特征值。

在本申请实施例中，可以依据一个或多个彩色特征对彩色通道图像进行的彩色校正处理。示例性的，对于基于多个彩色特征进行的校正操作，获取特征图像对应的彩色通道校正增益值的具体实施方法，可以包括如下：

首先，向多个预设彩色特征分配权重；其次，根据各个像素点对应的预设彩色特征的特征值，确定预设彩色特征对应的色调增益值；最后，根据多个预设彩色特征各自对应的权重，以及预设彩色特征对应的色调增益值，组成特征图像对应的彩色通道校正增益值。

308b、根据彩色通道校正增益值对第二通道图像组内各个彩色通道图像进行校正，得到各个彩色通道图像对应的第二图像。

309、根据第一图像和第二图像，输出各个HDR图像对应的目标显示画面。

综上所述，本申请实施例提供的基于色调映射的高动态范围图像的处理装置及方法，利用本申请实施例提供的装置，对获取到的HDR视频数据所包含的多个连续帧HDR图像进行分通道处理得到亮度通道图像和彩色通道图像，从而方便于后续针对HDR图像实现将亮度色调映射和彩色校正分开进行。并且本申请实施例还是以分组方式对大量的HDR图像进行处理的，在亮度色调映射处理过程中是针对每个图像帧组利用同一个色调映射指标进行处理，以及在彩色校正处理过程中将彩色图像组中特征图像所需的彩色校正增益实施于整个彩色图像组，从而以整组处理方案，替代了对每个亮度通道图像都要获取亮度色调映射指标，也或者是替代了对每个彩色通道图像都要获取彩色校正增益，从而节约了大量处理成本。本申请实施例提供的方案，在减少处理成本的同时还仍然确保达到彩色校正的预期效果。

本申请实施例提供的基于色调映射的高动态范围图像的处理装置包括处理器和存储器，上述获取单元、第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和输出单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来能够有效校正HDR图像色调映射后的色彩失真，提升显示设备输出影像的画质质量。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。

本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在一个典型的配置中，设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种基于色调映射的高动态范围图像的处理装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取HDR视频数据，所述HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像；

第一处理单元，用于对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像；

第二处理单元，用于利用预设色调映射算法处理所述HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像；

第三处理单元，用于利用预设色彩校正规则处理所述HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像；

输出单元，用于根据所述第一图像和所述第二图像，输出各个所述HDR图像对应的目标显示画面。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元包括：

第一获取模块，用于获取所述HDR图像中包含的多个像素点；

解析模块，用于从所述像素点中解析出亮度分量值和彩色分量值；

第一构建模块，用于基于各个像素点对应的亮度分量值，构建所述HDR图像对应的亮度通道图像；

所述第一构建模块，还用于基于各个像素点对应的彩色分量值，构建所述HDR图像对应的彩色通道图像。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

划分单元，用于在所述对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像之后，将多个连续帧HDR图像划分成多个图像帧组，每个图像帧组内包含多个相邻的HDR图像；

构建单元，用于构建每个所述图像帧组对应的第一通道图像组和第二通道图像组，其中，所述第一通道图像组内包含亮度通道图像，所述第二通道图像组内包含彩色通道图像。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述构建单元包括：

第二构建模块，用于基于所述图像帧组内各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像，构建所述图像帧组对应的第一通道图像组；

所述第二构建模块，还用于基于所述图像帧组内各个所述HDR图像各自对应的彩色通道图像，构建所述图像帧组对应的第二通道图像组；

关联模块，用于基于同一个所述图像帧组，建立所述第一通道图像组和所述第二通道图像组之间的映射关系。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第三处理单元包括：

第二获取模块，用于从所述第二通道图像组中获取排位居中的目标图像，其中，所述第二通道图像组内各个图像排位与对应的HDR图像在图像帧组内的排位相同；

确定模块，用于将所述目标图像作为所述第二通道图像组对应的特征图像；

处理模块，用于利用所述预设色彩校正规则处理所述特征图像，得到对应的彩色通道校正增益值；

校正模块，用于根据所述彩色通道校正增益值对所述第二通道图像组内各个彩色通道图像进行校正，得到各个彩色通道图像对应的第二图像。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：

第一获取子模块，用于获取所述特征图像中包含的多个像素点；

计算子模块，用于基于预设彩色特征，计算各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值；

第一确定子模块，用于通过查找所述预设彩色特征对应的预设增益曲线，确定所述特征值对应的色调增益值；

组成子模块，用于基于所述预设彩色特征，根据各个所述像素点对应的特征值所对应的色调增益值，组成所述特征图像对应的彩色通道校正增益值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算子模块包括：

第二获取子模块，用于获取各个所述像素点对应的RGB值；

归一化处理子模块，用于基于预设彩色特征，对各个所述像素点的RGB值进行归一化处理，得到各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，若所述预设彩色特征为多个，则组成子模块包括：

分配子模块，用于向多个所述预设彩色特征分配权重；

第二确定子模块，根据各个所述像素点对应的预设彩色特征的特征值，确定所述预设彩色特征对应的色调增益值；

构建子模块，用于根据多个所述预设彩色特征各自对应的权重，以及所述预设彩色特征对应的色调增益值，构建所述特征图像对应的彩色通道校正增益值。

9.一种基于色调映射的高动态范围图像的处理方法，其特征在于，所述方法包括：

获取HDR视频数据，所述HDR视频数据中包含多个连续帧HDR图像；

对每个所述HDR图像进行分通道处理，得到各个所述HDR图像各自对应的亮度通道图像和彩色通道图像；

利用预设色调映射算法处理所述HDR图像对应的亮度通道图像，得到第一图像；

利用预设色彩校正规则处理所述HDR图像对应的彩色通道图像，得到第二图像；

根据所述第一图像和所述第二图像，输出各个所述HDR图像对应的目标显示画面。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求9所述的基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求9所述的基于色调映射的高动态范围图像的处理方法。

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