CN115393228B - 图像处理方法、装置以及图形处理设备 - Google Patents

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CN115393228B CN202211323426.1A CN202211323426A CN115393228B CN 115393228 B CN115393228 B CN 115393228B CN 202211323426 A CN202211323426 A CN 202211323426A CN 115393228 B CN115393228 B CN 115393228B
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Abstract

本发明公开了一种图像处理方法、装置以及图形处理设备，涉及图像处理领域。所述图像处理方法包括：将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同；根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围。由此，通过对转换了动态范围标准后的图像的动态范围进行扩展，能够提高图像的对比度，增强画面的层次感。

Description

图像处理方法、装置以及图形处理设备
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像处理方法、装置以及图形处理设备。
背景技术
高动态范围（High Dynamic Range，简称“HDR”）格式的图像或视频逐渐成为媒体传输、影院播放、影视制作等领域的主流格式。与标准动态范围（Standard Dynamic Range，简称“SDR”）格式的图像或视频相比，HDR格式的图像或视频具有更高的动态范围，更高的峰值亮度，更广的色域空间。
目前，对于HDR格式的视频，只能由支持HDR格式的显示器（以下有时简称“HDR显示器”）播放，而HDR显示器的价格普遍比较高。
通常，制造显示器的厂商或者为显示器提供驱动的厂商在制造支持SDR格式的显示器（以下有时简称“SDR显示器”）时，在SDR显示器中内置转换装置，对输入到SDR显示器的HDR格式的视频的动态范围进行转换，以使转换后的视频能够适应SDR显示器。
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
发明内容
发明人发现，在SDR显示器中对HDR格式的视频进行转换时，仅对视频的色域进行了变换，而没有改变画面的动态范围和对比度，因此，在用SDR显示器播放转换后的HDR格式的视频时，画面的对比度较低，图像整体发灰或发亮；此外，由于HDR显示器能够支持SDR格式的视频的播放，而在用户使用HDR显示器播放SDR格式的视频时，未能发挥HDR显示器的高对比度、广色域的优势。
为了解决上述问题中的至少一个或其他类似的问题，本发明实施例提供一种图像处理方法、装置以及图形处理设备。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种图像处理方法，所述图像处理方法包括：将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同；根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种图像处理装置，所述图像处理装置包括：转换单元，其将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同；动态范围扩展单元，其根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种图形处理设备，所述图形处理设备包括：通信接口，其与显示装置通信连接，获取所述显示装置的目标动态范围标准和所述显示装置的目标峰值亮度，所述目标动态范围标准是所述显示装置能够支持的最高的动态范围标准，所述目标峰值亮度是所述显示装置能够显示的最大峰值亮度；以及控制装置，其将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围，将扩展了动态范围的所述第二图像通过所述通信接口输出给所述显示装置，其中，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同，所述目标动态范围标准与所述第二动态范围标准相同。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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上述方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。
本发明实施例中，通过对转换了动态范围标准后的图像的动态范围进行扩展，能够提高图像的对比度，增强画面的层次感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的一个示意图。
图2是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的另一个示意图。
图3是本发明第一方面的实施例的第二图像的一个示意图。
图4是本发明第一方面的实施例的第二图像的像素亮度的直方图统计的一个示意图。
图5是本发明第一方面的实施例的第二图像的像素亮度的校正直方图的一个示意图。
图6是本发明第一方面的实施例的得到校正直方图的一个流程图。
图7是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
图8是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
图9是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
图10是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
图11是本发明第二方面的实施例的图像处理装置的一个示意图。
图12是本发明第三方面的实施例的图形处理设备的一个示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
第一方面的实施例
本发明第一方面的实施例提供一种图像处理方法，图1是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的一个示意图。
如图1所示，方法100包括：
步骤101：将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同；
步骤103：根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围。
由此，通过对转换了动态范围标准后的图像的动态范围进行扩展，能够提高图像的对比度，增强画面的层次感。
在步骤101中，第一动态范围标准或第二动态范围标准可以是HDR标准，例如，第一图像或第二图像可以是混合对数伽马（Hybrid Log Gamma，简称“HLG”）、感知量化（Perceptual Quantization，简称“PQ”）、HDR10、HDR10+、杜比视界（Dolby Vision）、菁彩HDR（Vivid HDR）等标准的图像或者视频，第一动态范围标准或第二动态范围标准也可以是SDR标准，还可以是低动态范围（Low Dynamic Range，简称“LDR”）标准，只要第一动态范围标准与第二动态范围标准不是同一个动态范围标准即可，本发明实施例对此不作限定。
在步骤103中，目标峰值亮度可以是输出设备能够提供的最大亮度，例如，可以是显示器能够显示的最大亮度，也可以是投影仪能够输出的最大亮度等，本发明实施例对此不作限制；此外，可以根据实际需要获取或预先存储该目标峰值亮度。
在至少一个实施例中，例如，在第二动态范围标准小于第一动态范围标准的情况下，在步骤103中，可以根据所述第二图像的亮度值扩展所述第二图像的动态范围；在第二动态范围标准大于第一动态范围标准的情况下，在步骤103中，可以根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度扩展所述第二图像的动态范围。
本申请实施例中，一个动态范围标准“小于”或“大于”另一个动态范围标准可以表示一个动态范围标准中定义的动态范围“小于”或“大于”另一个动态范围标准中定义的动态范围，例如，SDR标准中定义的亮度的动态范围例如最高可以为1000尼特（nit），HDR标准中定义的亮度的动态范围例如最高可以为10000尼特（nit），那么可以称为“SDR标准小于HDR标准”或者“HDR标准大于SDR标准”；另外，也可以比较动态范围标准中定义的色域，例如，SDR标准中定义的色域比HDR标准中定义的色域窄，因此，可以称为“SDR标准小于HDR标准”或者“HDR标准大于SDR标准”；并且，同一标准定义的亮度的动态范围内，也可以包括动态范围标准有大小关系的第一动态范围标准和第二动态范围标准。例如，第一HDR标准小于第二HDR标准。此外，还可以比较动态范围标准中定义的其他参数，以此类推，本发明实施例对此不作限制。
例如，在第一动态范围标准是HDR标准，第二动态范围标准是SDR标准的情况下，即，在第二动态范围标准小于第一动态范围标准的情况下，在步骤103中，可以根据第二图像的亮度值扩展第二图像的动态范围；在第一动态范围标准是SDR标准，第二动态范围标准是HDR标准的情况下，即，在第二动态范围标准大于第一动态范围标准的情况下，在步骤103中，可以根据第二图像的亮度值和目标峰值亮度扩展第二图像的动态范围。
在至少一个实施例中，在步骤103中，可以根据第二图像的亮度值扩展第二图像的动态范围，例如，可以统计所述第二图像的所有像素的亮度值的直方图，利用直方图均衡扩展第二图像的动态范围；也可以根据第二图像的亮度值和目标峰值亮度扩展第二图像的动态范围，例如，可以基于第二图像的亮度值和目标峰值亮度构造亮度映射曲线，利用该亮度映射曲线扩展第二图像的动态范围。还可以根据第二图像的亮度值，确定最大亮度值，并基于该最大亮度值以及目标峰值亮度，确定映射比率，对映射比率取对数，对第二图像的所有像素的亮度值按照取完对数后的比率进行扩展。此外，还可以根据目标峰值亮度扩展第二图像的动态范围，例如，可以将第二图像中的亮度值超过目标峰值亮度的像素的亮度值均变为目标峰值亮度，并对第二图像中的其他像素的亮度值进行相应调整。
在至少一个实施例中，在步骤103中，可以根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展第二图像的动态范围。
图2是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的另一个示意图。
如图2所示，步骤103可以包括：
步骤1031：以直方图形式统计所述第二图像的至少一部分区域内的像素的亮度值的频次；
步骤1032：计算频次超过预定阈值的总像素数；
步骤1033：计算将所述总像素数平均分配到所有区段中的平均像素数；
步骤1034：根据所述平均像素数校正每个区段的频次，得到校正直方图；
步骤1035：根据所述校正直方图调整所述第二图像的所述至少一部分区域内的像素的亮度值的分布。
图3是本发明第一方面的实施例的第二图像的一个示意图，图4是本发明第一方面的实施例的第二图像的像素亮度的直方图统计的一个示意图，图5是本发明第一方面的实施例的第二图像的像素亮度的校正直方图的一个示意图。
例如，在步骤1031中，选择图3所示的区域A进行直方图统计，例如，图4是图3中的区域A的直方图统计的结果，如图4所示，区域A包含的像素中，例如，亮度为0的像素出现了70次，亮度为1的像素出现了80次，亮度为2的像素出现了40次，亮度为3的像素出现了100次，亮度为4的像素出现了80次，亮度为5的像素没有出现，亮度为6的像素出现了25次，亮度为7的像素出现了90次……亮度为255的像素出现了75次；
在步骤1032中，预定阈值可以设定为频次数的中位数，也可以按照其他方式设定，本发明实施例对预定阈值的设定不作限定，可以参考相关技术。例如预定阈值为70次，那么超过预定阈值的总像素数S=（80-70）+（100-70）+（80-70）+（90-70）+……+（75-70）；
在步骤1033中，例如，平均像素数ave=S /256；
在步骤1034中，例如，可以利用计算出的ave对图4所示的直方图进行校正，调整每个像素值对应的频次，以使得每个像素值对应的频次大致均衡，例如，如图5所示，校正直方图中，将亮度为1的像素从80次调整为72次，将亮度为2的像素从40次调整为72次，将亮度为3的像素从100次调整为72次，增加亮度为5的像素72次，将亮度为6的像素从25次调整为72次，将亮度为7的像素从90次调整为72次……将亮度为255的像素从75次调整为70次。
在步骤1035中，利用图5所示的校正直方图校正图3所示的区域A中的像素的动态范围，例如，在区域A中新增了亮度为5的像素。
由此，通过对图像的动态范围进行调整，能够拓展图像的动态范围，增加图像的层次感。
此外，上面以将第二图像划分为4×4个区域为例进行了说明，但本发明实施例不限于此，还可以根据实际需要划分为其他数量的区域，或者仅针对第二图像的某一部分进行直方图统计，此外，也可以不对第二图像划分区域，而对整个第二图像进行直方图统计，本发明实施例对此不作限制。
此外，在步骤1031中，“亮度值”可以是与像素的亮度对应的值，例如可以是像素的亮度的值，也可以是图像中的与亮度对应的电平值。本发明实施例对此不作限制，可以根据实际情况进行选择。
此外，在步骤1031中，如果第二图像是RGB图像，可以先将RGB图像转换为YUV图像，对Y通道数据进行累计计数，得到比特位深的直方图数据。
图6是本发明第一方面的实施例的得到校正直方图的一个流程图。
例如，在步骤1032中计算出了超过阈值thr的总像素数excess_bin，在步骤1033中计算出了将总数量excess_bin平摊到直方图所有区间（bin）上的均值excess_ave。
在步骤1034中，例如，如图6所示，通过流程600得到校正直方图。流程600可以包括：
操作601：判断excess_bin是否还有剩余，“是”的情况下，结束流程，“否”的情况下进入操作602；
操作602：判断是否遍历完直方图中的所有bin（即，Bin_sum），“是”的情况下，进入操作603，“否”的情况下，进入操作604；
操作603：从直方图头开始遍历，即，bin置0，回到操作601；
操作604：判断当前位置（bin）的值f是否大于阈值thr，“是”的情况下，进入操作605，“否”的情况下，进入操作607；
操作605：将当前位置（bin）的值f用阈值thr替换；进入操作606；
操作606：移动到下一个位置，回到操作601；
操作607：判断当前位置（bin）的值f和阈值thr的差是否小于excess_ave，“是”的情况下进入操作610，“否”的情况下进入操作608：
操作608：当前位置（bin）的值f累加一个累加参数a，a可以是大于或等于1的整数，进入操作609；
操作609：移动到下一个位置，回到操作601；
操作610：判断excess_bin是否小于阈值thr和当前位置的值f的差，“是”的情况下，进入操作611；“否”的情况下，进入操作614；
操作611：给当前位置的值f累加excess_bin，进入操作612；
操作612：将excess_bin置为0，进入操作613；
操作613：移动到下一个位置，回到操作601；
操作614：excess_bin减去阈值thr和当前位置的值f的差，进入操作615；
操作615：将当前位置的值f用阈值thr替换，进入操作616；
操作616：移动到下一个位置，回到操作601。
由此，遍历完整个直方图后，得到了校正直方图。
此外，流程600还可以包括，根据校正直方图得到累计直方图。由此，利用累计直方图对第二图像的动态范围进行扩展。
图7是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
在至少一个实施例中，如图7所示，方法700可以包括：
步骤701：将所述第二图像分割为多个区域；
步骤702：针对每个区域根据校正直方图对应的累计直方图调整所述区域内的像素的亮度值的分布；
步骤703：对位于相邻区域交界位置的预定范围内的空域像素，根据所述空域像素所在区域的累计直方图和预定数量的相邻区域的累计直方图计算对应的校正值，根据所述校正值校正所述空域像素的像素值。
由此，通过对图像中被分割的边界处的像素进行插值，保证图像的空域连续性。
例如，如图3所示，可以将第二图像分割为4×4个区域，对于区域A的空域像素a来说，计算区域A以及与区域A相邻的区域B、区域C和区域D对应的校正直方图，并根据各区域的校正直方图计算区域A、区域B、区域C和区域D各自的累计直方图HIST_BLOCK_00、HIST_BLOCK_01、HIST_BLOCK_10和HIST_BLOCK_11。
根据累计直方图HIST_BLOCK_00计算像素值在像素a的原始像素值以下的像素数占区域A的总像素数的比例curve_lt，例如，计算累计直方图HIST_BLOCK_00中像素a的原始像素值对应区间的直方图值与直方图最右侧区间的值的比值。
根据累计直方图HIST_BLOCK_01计算像素值在像素a的原始像素值以下的像素数占区域B的总像素数的比例curve_rt，例如，计算累计直方图HIST_BLOCK_01中像素a的原始像素值对应区间的直方图值与直方图最右侧区间的值的比值。
根据累计直方图HIST_BLOCK_10计算像素值在像素a的原始像素值以下的像素数占区域C的总像素数的比例curve_lb，例如，计算累计直方图HIST_BLOCK_10中像素a的原始像素值对应区间的直方图值与直方图最右侧区间的值的比值。
根据累计直方图HIST_BLOCK_11计算像素值在像素a的原始像素值以下的像素数占区域C的总像素数的比例curve_rb，例如，计算累计直方图HIST_BLOCK_11中像素a的原始像素值对应区间的直方图值与直方图最右侧区间的值的比值。
按照weight_w/weight_h进行插值处理，得到像素a最终的校正值。
例如，如图3所示，weight_w为像素a距区域A的左边界的距离，weight_h为像素a距区域A的上边界的距离，block_width为区域A的宽度，即，区域A的左边界和右边界之间的距离，block_height为区域A的高度，即，区域A的上边界和下边界之间的距离。
针对像素a进行水平插值，计算第一水平校正值temp1，temp1= (curve_lt×weight_w+curve_rt×(block_width-weight_w))/block_width，计算第二水平校正值temp2，temp2=(curve_lb×weight_w+curve_rb×(block_width-weight_w))/block_width。
根据第一水平校正值和第二水平校正值对像素a进行竖直插值，得到最终的校正值 （tmp1×weight_h+tmp2×(block_height-weight_h)）/block_height。
利用该校正值对像素a的原始像素值进行校正。例如，可以将原始像素值与该校正值的乘积作为最终的像素值，但本发明实施例不限于此，还可以以其他方式校正像素a的像素值，具体可以参考相关技术。
在至少一个实施例中，在步骤103中，还可以基于根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度构造的亮度映射曲线进行扩展。
在至少一个实施例中，在所述第二动态范围标准为高动态范围标准的情况下，基于所述亮度映射曲线扩展所述第二图像的动态范围。例如，在将SDR标准的第一图像转换为HDR标准的第二图像的情况下，可以基于亮度映射曲线扩展第二图像的动态范围。但本发明实施例对此不作限制，在将HDR标准的第一图像转换为SDR标准的第二图像的情况下，也可以基于亮度映射曲线扩展第二图像的动态范围。
例如，亮度映射曲线可以使第二图像中的像素的亮度值的变化率随着亮度值的增加而减小，由此，能够增强亮度较暗的区域的层次感。
又例如，可以统计第二图像的最大亮度值，将第二图像的最大亮度值（也可以称为“第二图像的峰值亮度”）映射到显示装置能够显示的峰值亮度（也可以称为“目标峰值亮度”）上，并且保留映射比率，对映射比率取对数，对第二图像的所有像素的亮度值按照取完对数后的比率进行扩展。
又例如，该亮度映射曲线符合公式（1）：
Y=lw_lut_f/dst_luma （1）；
其中，
lw_lut_f = (pow(E’,a)/((pow(E’,a*d))*b+c)*ori_luma；
dst_luma为所述目标峰值亮度；
ori_luma为所述第二图像的峰值亮度；
E’为当前像素的电信号；
a和d为预定义的值且a小于d；
b = ((pow(0.214,a))*Lwmax-mo)/(mo*(pow(0.214,a*d)-1)*Lwmax)；
c = ((pow(0.214,a*d))*mo-((pow(0.214,a))*Lwmax))/(mo*(pow(0.214,a*d)-1)*Lwmax)；
mo = 0.017+0.097*Ln-0.028*po；
Lwmax=dst_luma/ori_luma；
po=over_value/under_value；
over_value为所述第二图像中的亮度值达到所述峰值亮度的像素的个数；
under_value为所述第二图像中的亮度值低于所述峰值亮度且像素值不为0的像素的个数；
Ln=ln（ave）；
ave为所述第二图像的亮度均值。
此外，a和d例如为与亮度对应的两个阈值，亮度低于阈值a的像素可以称为“低灰区域”的像素，亮度高于阈值d的像素可以称为“高亮区域”的像素，a可以用来控制“低灰区域”的像素的亮度的调节，例如，a的值影响亮度映射曲线的与低灰区域对应的部分，d可以用来控制“高亮区域”的像素的亮度的调节，例如，b的值影响亮度映射曲线的与高亮区域对应的部分。
在至少一个实施例中，例如，亮度映射曲线也可以是降低所述第二图像中的亮度值低于预定亮度值的像素的亮度，增加所述第二图像中的亮度值高于所述预定亮度值的像素的亮度的曲线，例如可以为S形曲线、二阶贝塞尔曲线、或其他能够实现上述功能的曲线，本发明实施例对此不做限制。此外，本发明实施例对“预定亮度值”的具体取值不作限定，可以根据实际情况进行确定，例如，可以根据第二图像的平均亮度或者根据第二图像的亮度值的范围确定，也可以根据期望的输出图像的效果确定。
图8是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
如图8所示，步骤101可以包括：
步骤1011：根据电光转换函数将所述第一图像的非线性亮度信号转换为线性亮度信号而得到第一线性亮度图像，所述电光转换函数是根据所述第一动态范围标准、所述第一图像的峰值亮度和所述第一图像的元数据信息中的至少一个构建的；
步骤1012：根据目标色域对所述第一线性亮度图像的色域进行转换，确定目标线性亮度图像；
步骤1013：根据光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为所述第二图像，所述光电转换函数是根据目标动态范围标准、目标峰值亮度、目标最低亮度和环境照度参数中的至少一个构建的。
在本发明实施例中，“非线性亮度信号”例如是指图像中的像素的电信号与使用显示器显示该图像时该像素实际显示的亮度呈非线性关系，“线性亮度信号”例如是指图像中的像素的电信号与使用显示器显示该图像时该像素实际显示的亮度呈线性关系。“非线性亮度信号”和“线性亮度信号”的含义可以参考相关技术，本发明实施例对此不作限制。
在至少一个实施例中，在步骤1011中，第一动态范围标准例如为SDR标准，电光转换函数（Electro-Optical Transfer Function，简称“EOTF”）例如可以是伽马（GAMMA）曲线，例如，以GAMMA 2.0为例，EOTF可以是以下公式（2）：
Y=(E')^2.2 （2），
E’表示当前像素的电信号。
在至少一个实施例中，第一动态范围标准例如可以为HDR标准，EOTF例如可以是感知量化（Perceptual Quantization，PQ）曲线，以PQ 1000为例，EOTF可以是以下公式（3）：
Y=(max(E'^(1/m2)-c1,0)/(c2-c3*E'^(1/m2)))^(1/m1) （3），
其中，E’表示当前像素的电信号；
Y表示归一化后的亮度；
m1 = 2610/16384 = 0.1593；
m2=2523x128/4096=78.84375；
c1=3424/4096=0.83；
c2=2413x32/4096=18.85；
c3=2392x32/4096=18.68。
此外，实际亮度值Fd可以表示为10000*Y，单位为尼特（nit）。此外，还可以对实际亮度值定点化为(2^24)/(10000*Y)。
在至少一个实施例中，第一动态范围标准例如可以为HDR标准，EOTF例如可以是混合对数伽马（Hybrid Log Gamma，HLG）曲线，EOTF可以是以下公式（4）：
Fd=EOTF[max(0,(1-beta)*E'+beta)]=OOTF[OETF-1[max(0,(1-beta)*E'+beta)]]（4），
其中，E’为当前像素的电信号值；
OOTF的公式为：
Fd=OOTF[E]=alpha*Ys^(gama-1)*E；
其中，例如，Ys=0.2627*Rs+0.6780*Gs+0.0593*Bs，
Rs,Gs,Bs为RGB线性数据，
gama可以取1.2，也可以取其他数值，具体可以根据实际需要进行设定，本发明实施例对此不作限定；
beta和alpha为预定义的变量，符合ITU-R BT.2100标准中的定义，其中，alpha例如与显示器的峰值亮度相关，beta例如与显示器的黑电平相关，黑电平例如是显示器在信号的输入值为0下的亮度；
OETF-1的公式例如为：
当x>=0且x<=1/2；则OETF-1[x]=x^2/2；
当x>=1/2且x<=1；则OETF-1[x]={exp((x-c)/a)+b}/12；
其中，a=0.17883277，b=1-4a，c=0.5-a*ln(4a)。
此外，第一图像的元数据信息可以包括动态元数据信息和静态元数据信息中的至少一个，例如，元数据信息可以表示描述视频或图像在处理过程中的关键信息或特征的信息，例如，静态元数据信息可以是整个图像像素级别的最大亮度上限，可以参考ST 2086标准中的定义；动态元数据信息可以是在视频中每一帧图像或者每一个场景中的亮度的上限或下限，可以参考SMPTE ST 2094标准中的定义，本发明实施例对此不作限制。
在步骤1012中，目标色域可以是输出设备自身执行的色域标准，例如，BT.2020、DCI-P3、BT.709、NTSC等标准，输出设备例如可以是显示器、投影仪等，本发明实施例对此不作限制；此外，可以根据实际需要预先获取或预先存储该目标色域。
在步骤1013中，光电转换函数（Optical-Electro Transfer Function，OETF）可以是步骤1011中的EOTF的逆函数，在步骤1011中的EOTF中涉及到第一图像的动态范围标准、峰值亮度等信息，在OETF中以目标动态范围标准、目标峰值亮度等信息进行相应替换，其中，目标动态范围标准、目标峰值亮度等信息是输出设备的动态范围标准、峰值亮度等信息，例如，目标动态范围标准可以是显示器的动态范围标准，即，HDR显示器或SDR显示器等，目标峰值亮度还可以是显示器的能够输出的峰值亮度，本发明实施例对此不作限制；此外，可以根据实际需要预先获取或预先存储该目标动态范围标准、目标峰值亮度等信息。
此外，在OETF中，还可以结合输出设备的其他参数和输出设备所处的环境的照度信息等，对函数中的参数的大小进行相应地调整，例如，在构建OETF时，还可以考虑显示器的黑电平大小以及显示器所处的环境的照度等，黑电平例如是显示器在信号的输入值为0下的亮度，有时也将“黑电平”称为“目标最低亮度”。例如，将显示器的黑电平值或环境照度转换到非线性域，可以将黑电平值对应于非线性映射的最低值，可以将环境照度的值对应于非线性映射的最高值。还可以提供用于用户输入环境照度的接口，从而方便用户根据其所处的实际环境进行调整。在考虑显示器的黑电平大小来构建OETF时，能够将图像的亮度范围尽可能全部映射到显示器的亮度范围内，从而充分发挥显示器的优良性能；在考虑显示器所处的环境的照度来构建OETF时，能够根据环境照度调节显示器输出的亮度的大小和范围，以适应人类视觉感知的特性，为用户提供舒适的亮度和对比度。
图9是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
如图9所示，图像处理方法900可以包括：
步骤901：将至少两个第一图像对应的转换色域后的第一线性亮度图像按照空间顺序合成为一个目标线性亮度图像；
步骤902：根据所述光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为第二图像。
由此，能够使得不同动态范围标准的图像在同一画面中显示，可以满足用户的多种需求。
例如，在需要对多个第一图像进行拼接然后进行显示的场景下，在步骤901中，多个第一图像中，每个第一图像的第一动态范围标准可以是相同的，也可以是不同的，多个第一动态范围标准中的至少一部分动态范围标准可以与目标动态范围标准相同，也可以与目标动态范围标准不同。
在多个第一图像的各自的第一动态范围标准均与目标动态范围标准不同的情况下，可以将多个第一图像分别按照其对应的电光转换函数转为第一线性亮度图像，并按照目标色域对多个第一线性亮度图像的色域进行转换，然后在步骤901中，将转换色域后的多个第一线性亮度图像按照空间顺序合成为一个目标线性亮度图像，例如，按照上下顺序、左右顺序等空间顺序合成为一个目标线性亮度图像，然后在步骤902中，通过根据目标动态范围标准等信息构建的光电转换函数将目标线性亮度图像的动态范围标准转换为符合目标动态范围标准的第二图像。
此外，步骤902中的光电转换函数的构建与步骤1013中的光电转换函数的构建方法相同，可以参考上述对步骤1013的描述，此处不再赘述。
在至少一个实施例中，在需要将具有第二动态范围标准的图像（例如，记作“第四图像”）与具有第一动态范围标准的第一图像进行拼接的情况下，可以通过方法100将第一图像处理为扩展了动态范围后的第二图像，然后将第四图像和扩展了动态范围后的第二图像按照空间顺序合成为一个第五图像。
此外，在多个第一图像的多个第一动态范围标准中，有的动态范围标准与目标动态范围标准相同，有的动态范围标准与目标动态范围不同的情况下，还可以由步骤904和步骤905替换步骤901和步骤902：
步骤904：根据光电转换函数将第一动态范围标准与目标动态范围标准不同的第一图像对应的转换色域后的第一线性亮度图像转换为第六图像；
步骤905：将所述第六图像和第一动态范围标准与目标动态范围标准相同的第一图像按照空间顺序合成为一个第七图像。
在步骤904中，例如，在多个第一图像包括HDR图像和SDR图像，目标动态范围标准为SDR标准的情况下，可以仅针对HDR图像进行动态范围标准的转换，将HDR图像转换为SDR标准的第六图像，在步骤905中，将转为了SDR标准的第六图像与SDR标准的第一图像按照空间顺序进行拼接。
此外，在多个第一图像包括HDR图像和SDR图像，目标动态范围标准为HDR标准的情况下，可以仅针对SDR图像进行动态范围标准的转换，将SDR图像转换为HDR标准的第六图像，在步骤905中，将转为了HDR标准的第六图像与HDR标准的第一图像按照空间顺序进行拼接。
此外，在步骤902后或者在步骤905后，还可以对第二图像或者第七图像进行动态范围扩展，例如，可以根据第二图像中的至少一部分区域的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个或者根据第七图像中的至少一部分区域的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展第二图像或者第七图像的动态范围。该动态范围扩展的步骤与步骤103相同，可以参考上述对步骤103的描述，此处不再赘述。
此外， 在步骤902后或者在步骤905后，还可以根据目标动态范围标准选择相应的方式扩展第二图像或者第七图像的动态范围，例如，在目标动态范围标准为HDR标准时，可以选择亮度映射曲线进行扩展，例如，根据第二图像或第七图像的亮度值和目标峰值亮度构造亮度映射曲线对第二图像或第七图像的动态范围进行扩展；在目标动态范围标准为SDR标准时，可以选择根据第二图像或者第七图像的亮度值的直方图进行扩展。但本发明实施例对此不作限制，也可以是在目标动态范围标准为HDR标准时，选择根据第二图像或者第七图像的亮度值的直方图进行扩展，在目标动态范围标准为SDR标准时，选择亮度映射曲线进行扩展；或者，无论目标动态范围标准是HDR标准还是SDR标准，都可以根据图像的亮度值的直方图对图像的动态范围进行扩展，也都可以根据亮度映射曲线进行扩展。
由此，由于不用针对动态范围标准与目标动态范围标准相同的图像进行转换处理，节约了图像处理的时间，提升了图像处理的速度。
图10是本发明第一方面的实施例的图像处理方法的又一个示意图。
如图10所示，步骤901可以包括如下步骤：
步骤9011：根据每个第一图像的第一动态范围标准对应的电光转换函数将每个第一图像转换为第一线性亮度图像；
步骤9012：根据目标色域对每个第一线性亮度图像的色域进行转换；
步骤9013：将转换色域后的多个第一线性亮度图像按照空间顺序合成为一个目标线性亮度图像。
在步骤9011中，在多个第一图像包括HDR图像和SDR图像，针对HDR标准的第一图像利用HDR标准对应的电光转换函数，例如PQ曲线、HLG曲线等，将HDR标准的第一图像转换为第一线性亮度图像，针对SDR标准的第一图像利用SDR标准对应的电光转换函数，例如GAMMA曲线等，将SDR标准的第一图像转换为第一线性亮度图像。
在步骤9012中，例如，目标色域为与SDR标准对应的BT.709或NTSC色域标准，针对HDR标准对应的第一线性亮度图像，将该第一线性亮度图像的色域，例如，BT.2020或DCI-P3色域标准，通过色彩空间转换矩阵，或者三维色彩空间查找表，转换为目标色域；针对SDR标准对应的第一线性亮度图像，如果该第一线性亮度图像的色域标准与目标色域的色域标准相同，那么可以不进行转换，如果不同，也可以通过色彩空间转换矩阵，或者三维色彩空间查找表转换为目标色域；此外，在步骤9012中，如果目标色域为与HDR标准对应的BT.2020或DCI-P3色域标准，也可以通过色彩空间转换矩阵，或者三维色彩空间查找表将SDR标准对应的第一线性亮度图像的色域转换为目标色域，或者将HDR标准对应的第一线性亮度图像的与目标色域不同的色域转换为目标色域。
由此，通过在线性亮度空间下对多个图像进行拼接，能够抑制拼接处的像素的不连续性，提升拼接后的图像的整体度。
根据第一方面的实施例，通过对转换了动态范围标准后的图像的动态范围进行扩展，能够提高图像的对比度，增强画面的层次感。
第二方面的实施例
本发明第二方面的实施例提供一种图像处理装置，该图像处理装置的原理与第一方面的实施例所述的图像处理方法相同，相同内容被合并于此。
图11是本发明第二方面的实施例的图像处理装置的一个示意图。
如图11所示，图像处理装置1100可以包括转换单元1101和扩展单元1102。转换单元1101将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同；扩展单元1102根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围。
在至少一个实施例中，扩展单元1102可以在第二动态范围标准小于第一动态范围标准的情况下，根据所述第二图像的亮度值扩展所述第二图像的动态范围，在第二动态范围标准大于第一动态范围标准的情况下，根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度扩展所述第二图像的动态范围。
在至少一个实施例中，扩展单元1102可以根据所述第二图像的亮度值的直方图对第二图像的动态范围进行扩展。
例如，扩展单元1102以直方图形式统计所述第二图像的至少一部分区域内的像素的亮度值的频次；计算频次超过预定阈值的总像素数；计算将所述总像素数平均分配到所有区段中的平均像素数；根据所述平均像素数校正每个区段的频次，得到校正直方图；根据所述校正直方图调整所述第二图像的所述至少一部分区域内的像素的亮度值的分布。
在至少一个实施例中，扩展单元1102还可以将所述第二图像分割为多个区域；针对每个区域根据校正直方图对应的累计直方图调整所述区域内的像素的亮度值的分布；对位于相邻区域交界位置的预定范围内的空域像素，根据所述空域像素所在的区域的累计直方图和预定数量的相邻区域的累计直方图计算对应的校正值，根据所述校正值校正所述空域像素。
在至少一个实施例中，扩展单元1102可以基于根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度构造的亮度映射曲线对第二图像的动态范围进行扩展。
例如，亮度映射曲线可以使第二图像中的像素的亮度值的变化率随着亮度值的增加而减小，由此，能够增强亮度较暗的区域的层次感。
又例如，可以统计第二图像的最大亮度值，将第二图像的最大亮度值（也可以称为“第二图像的峰值亮度”）映射到显示装置能够显示的峰值亮度（也可以称为“目标峰值亮度”）上，并且保留映射比率，对映射比率取对数，对第二图像的所有像素的亮度值按照取完对数后的比率进行扩展。
又例如，所述亮度映射曲线符合公式（1）：
Y=lw_lut_f/dst_luma （1）；
其中，
lw_lut_f = (pow(E’,a)/((pow(E’,a*d))*b+c)*ori_luma；
dst_luma为所述目标峰值亮度；
ori_luma为所述第二图像的峰值亮度；
E’为当前像素的电信号；
a和d为预定义的值且a小于d；
b = ((pow(0.214,a))*Lwmax-mo)/(mo*(pow(0.214,a*d)-1)*Lwmax)；
c = ((pow(0.214,a*d))*mo-((pow(0.214,a))*Lwmax))/(mo*(pow(0.214,a*d)-1)*Lwmax)；
mo = 0.017+0.097*Ln-0.028*po；
Lwmax=dst_luma/ori_luma；
po=over_value/under_value；
over_value为所述第二图像中的亮度值达到所述峰值亮度的像素的个数；
under_value为所述第二图像中的亮度值低于所述峰值亮度且像素值不为0的像素的个数；
Ln=ln（ave）；
ave为所述第二图像的亮度均值。
在至少一个实施例中，所述亮度映射曲线降低所述第二图像中的亮度值低于预定亮度值的像素的亮度，增加所述第二图像中的亮度值高于所述预定亮度值的像素的亮度。
在至少一个实施例中，转换单元1101根据电光转换函数将所述第一图像的非线性亮度信号转换为线性亮度信号而得到第一线性亮度图像，所述电光转换函数是根据所述第一动态范围标准、所述第一图像的峰值亮度和所述第一图像的元数据信息中的至少一个构建的；根据目标色域对所述第一线性亮度图像的色域进行转换，确定目标线性亮度图像；根据光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为所述第二图像，所述光电转换函数是根据目标动态范围标准、目标峰值亮度、目标最低亮度和环境照度参数中的至少一个构建的，所述目标动态范围标准与所述第二动态范围标准相同。
在至少一个实施例中，如图11所示，图像处理装置1100还可以包括合成单元1103，在包括至少两个第一图像的情况下，合成单元1103可以将至少两个第一图像对应的转换色域后的第一线性亮度图像按照空间顺序合成为一个目标线性亮度图像；根据所述光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为第二图像。
在至少一个实施例中，合成单元1103还可以将具有第二动态范围标准的第四图像和扩展动态范围后的第二图像按照空间顺序合成为一个第五图像。
在至少一个实施例中，在所述至少两个第一图像的第一动态范围标准中的至少一个与目标动态范围标准相同，所述至少两个第一图像的第一动态范围标准中的至少一个与目标动态范围标准不同的情况下，转换单元1101根据所述光电转换函数将第一动态范围标准与目标动态范围标准不同的第一图像对应的转换色域后的第一线性亮度图像转换为第六图像；合成单元1103将所述第六图像和第一动态范围标准与目标动态范围标准相同的第一图像按照空间顺序合成为一个第七图像。
根据第二方面的实施例，通过对转换了动态范围标准后的图像的动态范围进行扩展，能够提高图像的对比度，增强画面的层次感。
第三方面的实施例
本发明第三方面的实施例提供一种图形处理设备，该图形处理设备的原理与第一方面的实施例所述的图像处理方法相同，相同内容被合并于此。
此外，本发明实施例的图形处理设备可以是显示接口卡或显示适配器的至少一部分。但本发明实施例不以此为限制，图形处理设备还可以是其他能够进行图形处理的设备。
图12是本发明第三方面的实施例的图形处理设备的一个示意图。
如图12所示，图形处理设备1包括通信接口11和控制装置12。
通信接口11与外部的显示装置2通信连接，获取显示装置2的目标动态范围标准和显示装置2的目标峰值亮度，所述目标动态范围标准是显示装置2能够支持的最高的动态范围标准，所述目标峰值亮度是显示装置2能够显示的最大峰值亮度。
例如，通信接口11可以是视频图形阵列（Video Graphics Array，简称“VGA”）接口、数字视频接口（Digital Visual Interface，简称“DVI”）、二分量视频（SeparateVideo，简称“S-Video”）接口、高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，简称“HDMI”）等。本发明实施例对通信接口11的类型不作限制，可以根据实际需要进行选择。
此外，在无法直接获取显示装置2的上述参数的情况下，还可以通过外部的输入设备3输入显示装置2的上述参数，本发明实施例对获取显示装置2的上述参数的方法不作限定，可以参考相关技术。
在至少一个实施例中，控制装置12将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，根据所述第二图像的亮值度和所述目标峰值亮度扩展所述第二图像的动态范围，将扩展了动态范围的所述第二图像通过所述通信接口11输出给所述显示装置2，其中，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同，所述目标动态范围标准与所述第二动态范围标准相同。
在至少一个实施例中，通信接口11还获取显示装置2的目标色域和目标最低亮度，所述目标色域是显示装置2能够支持的最大范围的色域，所述目标最低亮度是显示装置2能够显示的最低亮度。
如图12所示，图形处理设备1还可以包括存储装置13，存储装置13存储显示装置2所处的环境中的环境照度参数；控制装置12根据电光转换函数将所述第一图像的非线性亮度信号转换为线性亮度信号而得到第一线性亮度图像，根据所述目标色域对所述第一线性亮度图像的色域进行转换，确定目标线性亮度图像，根据光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为所述第二图像，其中，所述电光转换函数是根据所述第一动态范围标准、所述第一图像的峰值亮度和所述第一图像的元数据信息中的至少一个构建的，所述光电转换函数是根据所述目标动态范围标准、所述目标峰值亮度、所述目标最低亮度和所述环境照度参数中的至少一个构建的。
例如，可以通过外部的输入设备3输入显示装置2所处的环境中的环境照度参数，输入设备3例如是键盘、鼠标等。
此外，本发明实施例对显示装置2不作限定，其可以是显示器、电视、投影仪等具有显示图像的功能的装置或设备。
在至少一个实施例中，控制装置12可以在第二动态范围标准小于第一动态范围标准的情况下，根据所述第二图像的亮度值扩展所述第二图像的动态范围；在第二动态范围标准大于第一动态范围标准的情况下，根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度扩展所述第二图像的动态范围。
在至少一个实施例中，控制装置12可以根据所述第二图像的亮度值的直方图对第二图像的动态范围进行扩展。
例如，控制装置12以直方图形式统计所述第二图像的至少一部分区域内的像素的亮度值的频次；计算频次超过预定阈值的总像素数；计算将所述总像素数平均分配到所有区段中的平均像素数；根据所述平均像素数校正每个区段的频次，得到校正直方图；根据所述校正直方图调整所述第二图像的所述至少一部分区域内的像素的亮度值的分布。
在至少一个实施例中，控制装置12将所述第二图像分割为多个区域；针对每个区域根据校正直方图对应的累计直方图调整所述区域内的像素的亮度值的分布；对位于相邻区域交界位置的预定范围内的空域像素，根据所述空域像素所在的区域的累计直方图和预定数量的相邻区域的累计直方图计算对应的校正值，根据所述校正值校正所述空域像素。
在至少一个实施例中，控制装置12可以基于根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度构造的亮度映射曲线对第二图像的动态范围进行扩展。
例如，亮度映射曲线可以使第二图像中的像素的亮度值的变化率随着亮度值的增加而减小，由此，能够增强亮度较暗的区域的层次感。
又例如，可以统计第二图像的最大亮度值，将第二图像的最大亮度值（也可以称为“第二图像的峰值亮度”）映射到显示装置能够显示的峰值亮度（也可以称为“目标峰值亮度”）上，并且保留映射比率，对映射比率取对数，对第二图像的所有像素的亮度值按照取完对数后的比率进行扩展。
又例如，该亮度映射曲线符合公式（1）：
Y=lw_lut_f/dst_luma （1）；
其中，
lw_lut_f = (pow(E’,a)/((pow(E’,a*d))*b+c)*ori_luma；
dst_luma为所述目标峰值亮度；
ori_luma为所述第二图像的峰值亮度；
E’为当前像素的电信号；
a和d为预定义的值且a小于d；
b = ((pow(0.214,a))*Lwmax-mo)/(mo*(pow(0.214,a*d)-1)*Lwmax)；
c = ((pow(0.214,a*d))*mo-((pow(0.214,a))*Lwmax))/(mo*(pow(0.214,a*d)-1)*Lwmax)；
mo = 0.017+0.097*Ln-0.028*po；
Lwmax=dst_luma/ori_luma；
po=over_value/under_value；
over_value为所述第二图像中的亮度值达到所述峰值亮度的像素的个数；
under_value为所述第二图像中的亮度值低于所述峰值亮度且像素值不为0的像素的个数；
Ln=ln（ave）；
ave为所述第二图像的亮度均值。
又例如，该亮度映射曲线还可以是降低所述第二图像中的亮度值低于预定亮度值的像素的亮度，增加所述第二图像中的亮度值高于所述预定亮度值的像素的亮度的曲线，例如可以是S形曲线、二阶贝塞尔曲线等。
在至少一个实施例中，在第二动态范围标准小于第一动态范围标准的情况下，控制装置12可以根据所述第二图像的亮度值扩展所述第二图像的动态范围；在第二动态范围标准大于第一动态范围标准的情况下，控制装置12根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度扩展所述第二图像的动态范围。
在至少一个实施例中，在包括至少两个第一图像的情况下，控制装置12还可以将至少两个第一图像对应的转换色域后的第一线性亮度图像按照空间顺序合成为一个目标线性亮度图像；根据所述光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为第二图像。
在至少一个实施例中，控制装置12还可以将具有第二动态范围标准的第四图像和扩展动态范围后的第二图像按照空间顺序合成为一个第五图像。
在至少一个实施例中，在所述至少两个第一图像的第一动态范围标准中的至少一个与目标动态范围标准相同，所述至少两个第一图像的第一动态范围标准中的至少一个与目标动态范围标准不同的情况，控制装置12根据所述光电转换函数将第一动态范围标准与目标动态范围标准不同的第一图像对应的转换色域后的第一线性亮度图像转换为第六图像；将所述第六图像和第一动态范围标准与目标动态范围标准相同的第一图像按照空间顺序合成为一个第七图像。
根据第三方面的实施例，通过对转换了动态范围标准后的图像的动态范围进行扩展，能够提高图像的对比度，增强画面的层次感。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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上述第一方面的实施例的图像处理方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的实施例的图像处理方法。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的实施例的图像处理方法。
本发明实施例中，通过对转换了动态范围标准后的图像的动态范围进行扩展，能够提高图像的对比度，增强画面的层次感。
本领域内的技术人员应明白，本发明对上述实施例中的各个公式中的参数的取值不作限定，可以根据实际情况进行适当调整，具体可以参考相关技术。
本发明实施例在图像处理方法的各步骤中标注了各步骤的编号，但编号的顺序并不代表各步骤的执行顺序，各步骤的执行顺序可以根据实际情况任意组合，本发明实施例不以此为限制。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置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。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供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步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法包括：
将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同；以及
根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围，
其中，
在扩展所述第二图像的动态范围的步骤中，根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，或者，基于根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度构造的亮度映射曲线扩展所述第二图像的动态范围，
其中，
根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，包括：
以直方图形式统计所述第二图像的至少一部分区域内的像素的亮度值的频次；
计算频次超过预定阈值的总像素数；
计算将所述总像素数平均分配到所有区段中的平均像素数；
根据所述平均像素数校正每个区段的频次，得到校正直方图；
根据所述校正直方图调整所述第二图像的所述至少一部分区域内的像素的亮度值的分布，
根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，还包括：
将所述第二图像分割为多个区域；
针对每个区域根据校正直方图对应的累计直方图调整所述区域内的像素的亮度值的分布；以及
对位于相邻区域交界位置的预定范围内的空域像素，根据所述空域像素所在的区域的累计直方图和预定数量的相邻区域的累计直方图计算对应的校正值，根据所述校正值校正所述空域像素的像素值，
其中，
在基于所述亮度映射曲线扩展所述第二图像的动态范围的步骤中：
所述亮度映射曲线使所述第二图像中的像素的亮度值的变化率随着亮度值的增加而减小；或者，
所述亮度映射曲线降低所述第二图像中的亮度值低于预定亮度值的像素的亮度，增加所述第二图像中的亮度值高于所述预定亮度值的像素的亮度。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，所述根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围，包括：
在第二动态范围标准小于第一动态范围标准的情况下，根据所述第二图像的亮度值扩展所述第二图像的动态范围；
在第二动态范围标准大于第一动态范围标准的情况下，根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度扩展所述第二图像的动态范围。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其中，将所述第一图像转换为所述第二图像的步骤包括：
根据电光转换函数将所述第一图像的非线性亮度信号转换为线性亮度信号而得到第一线性亮度图像，所述电光转换函数是根据所述第一动态范围标准、所述第一图像的峰值亮度和所述第一图像的元数据信息中的至少一个构建的；
根据目标色域对所述第一线性亮度图像的色域进行转换，确定目标线性亮度图像；
根据光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为所述第二图像，所述光电转换函数是根据目标动态范围标准、目标峰值亮度、目标最低亮度和环境照度参数中的至少一个构建的，所述目标动态范围标准与所述第二动态范围标准相同。
4.根据权利要求3所述的图像处理方法，其中，在包括至少两个第一图像的情况下，所述确定目标线性亮度图像的步骤包括：
将至少两个第一图像对应的转换色域后的第一线性亮度图像按照空间顺序合成为一个目标线性亮度图像。
5.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，所述图像处理方法还包括：
将具有第二动态范围标准的第四图像和扩展动态范围后的第二图像按照空间顺序合成为一个第五图像。
6.一种图像处理装置，其特征在于，所述图像处理装置包括：
转换单元，其将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同；
动态范围扩展单元，其根据所述第二图像的亮度值和目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围，
其中，
在扩展所述第二图像的动态范围的步骤中，根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，或者，基于根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度构造的亮度映射曲线扩展所述第二图像的动态范围，
其中，
根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，包括：
以直方图形式统计所述第二图像的至少一部分区域内的像素的亮度值的频次；
计算频次超过预定阈值的总像素数；
计算将所述总像素数平均分配到所有区段中的平均像素数；
根据所述平均像素数校正每个区段的频次，得到校正直方图；
根据所述校正直方图调整所述第二图像的所述至少一部分区域内的像素的亮度值的分布，
根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，还包括：
将所述第二图像分割为多个区域；
针对每个区域根据校正直方图对应的累计直方图调整所述区域内的像素的亮度值的分布；以及
对位于相邻区域交界位置的预定范围内的空域像素，根据所述空域像素所在的区域的累计直方图和预定数量的相邻区域的累计直方图计算对应的校正值，根据所述校正值校正所述空域像素的像素值，
其中，
在基于所述亮度映射曲线扩展所述第二图像的动态范围的步骤中：
所述亮度映射曲线使所述第二图像中的像素的亮度值的变化率随着亮度值的增加而减小；或者，
所述亮度映射曲线降低所述第二图像中的亮度值低于预定亮度值的像素的亮度，增加所述第二图像中的亮度值高于所述预定亮度值的像素的亮度。
7. 一种图形处理设备，其特征在于，所述图形处理设备包括：
通信接口，其与显示装置通信连接，获取所述显示装置的目标动态范围标准和所述显示装置的目标峰值亮度，所述目标动态范围标准是所述显示装置能够支持的最高的动态范围标准，所述目标峰值亮度是所述显示装置能够显示的最大峰值亮度；以及
控制装置，其将具有第一动态范围标准的第一图像转换为具有第二动态范围标准的第二图像，根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度中的至少一个扩展所述第二图像的动态范围，将扩展了动态范围的所述第二图像通过所述通信接口输出给所述显示装置，其中，所述第一动态范围标准与所述第二动态范围标准不同，所述目标动态范围标准与所述第二动态范围标准相同，
其中，
在扩展所述第二图像的动态范围的步骤中，根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，或者，基于根据所述第二图像的亮度值和所述目标峰值亮度构造的亮度映射曲线扩展所述第二图像的动态范围，
其中，
根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，包括：
以直方图形式统计所述第二图像的至少一部分区域内的像素的亮度值的频次；
计算频次超过预定阈值的总像素数；
计算将所述总像素数平均分配到所有区段中的平均像素数；
根据所述平均像素数校正每个区段的频次，得到校正直方图；
根据所述校正直方图调整所述第二图像的所述至少一部分区域内的像素的亮度值的分布，
根据所述第二图像的亮度值的直方图扩展所述第二图像的动态范围，还包括：
将所述第二图像分割为多个区域；
针对每个区域根据校正直方图对应的累计直方图调整所述区域内的像素的亮度值的分布；以及
对位于相邻区域交界位置的预定范围内的空域像素，根据所述空域像素所在的区域的累计直方图和预定数量的相邻区域的累计直方图计算对应的校正值，根据所述校正值校正所述空域像素的像素值，
其中，
在基于所述亮度映射曲线扩展所述第二图像的动态范围的步骤中：
所述亮度映射曲线使所述第二图像中的像素的亮度值的变化率随着亮度值的增加而减小；或者，
所述亮度映射曲线降低所述第二图像中的亮度值低于预定亮度值的像素的亮度，增加所述第二图像中的亮度值高于所述预定亮度值的像素的亮度。
8.根据权利要求7所述的图形处理设备，其中，
所述通信接口还获取所述显示装置的目标色域和目标最低亮度，所述目标色域是所述显示装置能够支持的最大范围的色域，所述目标最低亮度是所述显示装置能够显示的最低亮度，
所述图形处理设备还包括：
存储装置，其存储所述显示装置所处的环境中的环境照度参数；
所述控制装置根据电光转换函数将所述第一图像的非线性亮度信号转换为线性亮度信号而得到第一线性亮度图像，根据所述目标色域对所述第一线性亮度图像的色域进行转换，确定目标线性亮度图像，根据光电转换函数将所述目标线性亮度图像转换为所述第二图像，其中，所述电光转换函数是根据所述第一动态范围标准、所述第一图像的峰值亮度和所述第一图像的元数据信息中的至少一个构建的，所述光电转换函数是根据所述目标动态范围标准、所述目标峰值亮度、所述目标最低亮度和所述环境照度参数中的至少一个构建的。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法。
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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法。
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