JP2020039133A - ハイダイナミックレンジ画像を符号化、復号化および表現するための手法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2014年1月7日付け出願の米国特許仮出願第61/924,345号に基づく優先権の利益を主張するものであり、この仮出願の全文を参考のため援用する。
本発明は、広くハイダイナミックレンジデジタル画像に関する。本発明は具体的には、静止画または動画を問わず、ハイダイナミックレンジ画像を符号化および復号化するための方法および装置に関し、また、デジタルハイダイナミックレンジ画像を含んだデータ構造に関する。
Group)、AVI(Audio Video Interleave)、TIFF(Tagged Image File Format)、BMP(Bit Map)、PNG(Portable Network Graphics)、GIF(Graphical Interchange Format)その他が含まれる。このようなフォーマットは「アウトプットリファード規格」と呼ばれ得る。なぜなら、最も一般的なタイプの電子ディスプレイによって再生され得る以上の画像情報を保存しようとしないからである。最近まで、コンピュータディスプレイ、テレビ、デジタル動画プロジェクターなどのディスプレイは、1:1000程度よりも良いコントラスト比を有する画像を正確に再生することはできなかった。
ルを生成してしまう。デジタルカメラのメーカーの中には、独自のRAWフォーマットを提供するものもある。これらのフォーマットは、カメラに対して専用的になりがちであり、またデータ格納要件的にも過剰になりがちである。
viewer)によって読み取り可能であるように構成される。旧式の画像視聴装置は、トーンマップ情報を読み出し、比データ(後述する)などのHDR情報を無視することができる。いくつかの実施形態において、データ構造はJFIFファイルを含み、トーンマップ情報はJPEG画像を含む。いくつかの実施形態において、データ構造はMPEGファイルを含み、トーンマップ情報はMPEGビデオの1フレームを含む。
本発明の一局面は、ハイダイナミックレンジ画像データを符号化するための方法を提供する。これらの方法は、ハイダイナミックレンジ画像データに対応するトーンマップ情報を取得あるいは生成することを包含する。トーンマップ情報は、ハイダイナミックレンジ
画像データよりも低いダイナミックレンジを有する。本方法は、ハイダイナミックレンジ画像データにおける値と、トーンマップ情報における対応する値との比を含む、比データを算出する。比データ(またはそこから導出される情報)ならびにトーンマップ情報は格納しておいて、復号化に際して送信されることができる。
イヤを組み合わせてHDR画像を再構築することが可能である。
図3に示すように、APP11マーカーセグメントは、パラメータデータセグメントとデータセグメントとに分解される。パラメータセグメントは、2つ以上の(例えば3つの)タイプのセグメントを有する。例えば、パラメータASCIIタイプセグメント、残差セグメント、およびパラメータバイナリタイプセグメントである。このAPP11マーカーセグメントの構造は、図1および2に表される実施形態例を含むがこれに限定されない、本明細書に記載する本発明の任意の実施形態に関連して用いられ得る。
パラメータデータセグメント(PDS)は、ASCIIまたはバイナリテキストとして符号化されたパラメータを、ペイロードデータとして保持している。セグメントにおける最終パラメータは、ベースレイヤコードストリームのチェックサムである。特定の実施形態において、ckb(ASCII)またはchksum(バイナリ、16ビット)パラメータが、ベースレイヤコードストリーム中の全バイトを加算することにより算出される、ベースレイヤコードストリームのチェックサムである。チェックサムは、最後のAPP1
1マーカーセグメント後の最初のSOF(例、スタート・オブ・フレーム)マーカーを含み、かつEOI(例、エンド・オブ・フレーム)マーカーまで(これ自身を含み)の全ての後続バイトを含む。これは、ベースレイヤの編集(ハイダイナミックレンジ(HDR)画像の復号化の際に望ましくないアーチファクトを生み得る)を、デコーダが検出するために用いられることができる。特定の実施形態において、チェックサムは、位置(または順序)に依存する。例えば、Fletcherのチェックサムである(例えばFletcher−16、Fletcher−32、Flectcher−64)。さらなる情報については、Fletcher,J.G.(January 1982).“An Arithmetic Checksum for Serial Transmissions,”IEEE Transactions on Communications,COM−30(1):247−252を参照のこと。これを本願においてあらゆる目的について参考のため援用する。
(i)非線形ルックアップテーブル;
(ii)暗号的ハッシュ関数(例えばHAIFA、Merkle−Damgard、uni
que block interationなど);
(iii)非暗号的ハッシュ関数(xor、積、和、回転);
(iv)予め規定された集合から1つのハッシュ関数を選択するランダム化;
(v)巡回冗長検査(単数または複数);および
(vi)チェックサム(単数または複数)、例えばFletcherやAdler−32である。
PDSまたは他の場所における別のパラメータとしては、暗号化キーなどの暗号化パラメータであってもよい。この情報は、例えばコードストリームのセグメント単位などで、比残差レイヤを復号化するために用いることができる。1つのセグメントとは、圧縮化画像データのエントロピー符号化されたバイト群の、独立に復号化可能なシーケンスであり得る。すなわち、本発明の一実施形態において、各セグメントに対し異なる暗号化パラメータを用意して用いることができる。暗号化パラメータおよび関連処理は、図1および2に表される実施形態例を含むがこれに限定されない、本明細書に記載する本発明の任意の実施形態に関連して用いられ得る。
上述の逆ガンマルックアップテーブル(LUT)(図2のブロックB4)は、典型的には2.4の逆線形およびベキ関数である、デフォルトのRec.601テーブル(ITU−R Recommendation BT.601;参考として援用するhttp://www.i
tu.int/rec/R-REC-BT.601-7-201103-I/enにて入手可能である)によってロードされる、
256エントリのテーブルである。もしAdobe Systems, Inc.によるAdobeRGBなどの別の色空間である場合は、ルックアップテーブルはヘッダ情報中において送られ得る。また、逆ガンマLUTは、逆ヒストグラム平坦化または逆ラインハルトトーンマッピング器などの、逆トーンマッピング関数/曲線を含み得る。いくつかの場合においては、逆トーンマッピングをともなう逆ガンマLUTは、残差比レイヤに用いられるメモリを減少することができる。ラインハルトトーンマッピング器に関するさらなる情報については、http://www.cs.utah.edu/~reinhard/cdrom/tonemapping.pdf(“Photographic Tone Reproduction for Digital
Images”)を参照のこと。これを本願においてあらゆる目的について参考のため援用する。
APP11マーカーセグメントは、図3において「タイプ3」と示すバイナリパラメータデータを含み得る。タイプ3セグメントおよびその関連処理は、図1および2に表される実施形態例を含むがこれに限定されない、本明細書に記載する本発明の任意の実施形態に関連して用いられ得る。
本発明の一実施形態において、残差比画像のセグメントの拡がりや範囲は、ベースレイヤ画像と一致している必要がある。例えば、1つの残差比画像を、複数のセグメント(連続でも非連続でもよい)に区切ることができる。残差比画像のこれらのセグメントの1組は、完全な1つの画像に対応する必要はないが、1つの画像の1以上の部分を定義し得る。この機能性により、ベースレイヤ画像全体ではなく、ベースレイヤ画像のある一部からのHDR再構築が可能になる。例えば、1つのセグメント(例えば左半分の画像、上半分の画像)に対してはHDR再構築のために暗号化パラメータを与える一方で、もう1つのセグメント(例えば右半分の画像、下半分の画像)の残差比情報は暗号化されたままとすることにより、ベースレイヤ再生を制限することができる。
一実施形態において、本明細書に記載の手法は、1つ以上の専用計算装置により実装される。専用計算装置は、本手法を実行するようにハードワイヤードされていてもよく、あるいは、本手法を実行するように持続的にプログラムされた、1つ以上の特定用途向け集積回路(ASIC)またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などのデジタル電子機器を含んでもよく、または、ファームウェア、メモリその他の記憶装置、あるいはその組み合わせ内におけるプログラム命令に従って本手法を実行するようにプログラムされた、1つ以上の汎用ハードウェアプロセッサを含み得る。そのような専用計算装置はまた、本手法を達成するためのカスタムプログラミングを備えたカスタムのハードワイヤード論理回路、ASIC、またはFPGAを組み合わせていてもよい。専用計算装置は、本手法を実装するためのハードワイヤードおよび/またはプログラム論理回路を備えた、デスクトップコンピュータシステム、ポータブルコンピュータシステム、ハンドヘルドデバイス、ネットワーキングデバイスまたはその他の任意のデバイスであってもよい。
置に格納されてもよい。
上記の明細書中において、実装毎に異なり得る多数の詳細事項に言及しながら本発明の可能な実施形態を説明した。従って、本発明が何たるか、また、本出願人が本発明であると意図するものを示す唯一且つ排他的な指標は、本願が特許になった際の請求の範囲(今後出されるあらゆる訂正を含む、特許となった特定請求項)である。当該請求項に含まれる用語に対して本明細書中に明示したあらゆる定義が、請求項内で使用される当該用語の意味を決定するものとする。よって、請求項において明示されていない限定事項、要素、性質、特徴、利点または属性は、その請求項の範囲をいかなる意味においても限定すべきではない。従って、本明細書および図面は、限定的ではなく、例示的であるとみなされるものである。
上記に引用している文献に加え、以下の文献を、本願においてあらゆる目的について参考のため援用する。
(i)ITU−T Rec.T.81|ISO/IEC10918−1:Information Technology−Digital Compression and Coding of Continuous Tone Still Images−Requirements and Guidelines
(ii)ITU−T Rec.T.86|ISO/IEC10918−4:Digital compression and coding of continuous−tone still images: Registration of JPEG profiles, SPIFF profiles, SPIFF tags, SPIFF colour spaces, APPn markers, SPIFF compression types, and Registration Authorities
(iii)ITU−T Rec.T.871|ISO/IEC10918−5:Information technology −− Digital compression and coding of continuous−tone still images: JPEG File Interchange Format
(iv)ITU−T Rec.T.801|ISO/IEC15444−1:Information technology−JPEG 2000 Image Coding
System、および
(v)IEC60559 Binary floating‐point arithmetic for microprocessor systems
Claims (4)
- 編集検出を備えた復号化の方法であって、
ハイダイナミックレンジ(HDR)画像用のベースレイヤデータを受け取り、ここで前記ベースレイヤデータは旧式の画像視聴装置により編集可能である、ことと、
タイプ1パラメータASCIIセグメントを受け取り、前記タイプ1パラメータASCIIセグメントは、前記タイプ1パラメータASCIIセグメントにおける1バイトによって特定されている、ことと、
タイプ2残差セグメントを受け取り、前記タイプ2残差セグメントは、前記タイプ2残差セグメントにおける1バイトによって特定されている、ことと、ここで、前記タイプ1パラメータASCIIセグメントは第1サイズの最大値を有するペイロードをさらに含み、前記タイプ2残差セグメントは第2サイズの最大値を有するペイロードをさらに含み、前記第1サイズは前記第2サイズと異なり、
前記タイプ1パラメータASCIIセグメント中においてベースレイヤデータのための第1のチェックサムパラメータを受け取ることと、ここで、前記第1のチェックサムパラメータはHDRデコーダにより利用され、前記旧式の画像視聴装置により無視され、
前記タイプ2残差セグメント中においてHDR画像用の残差比データを受け取ることと、および、
前記HDRデコーダに対して、
前記ベースレイヤデータのための第2のチェックサムパラメータを算出し、
前記第1のチェックサムパラメータを前記第2のチェックサムパラメータに対して比較し、
前記ベースレイヤデータ、前記残差比データ、および、前記第2のチェックサムパラメータに対する前記第1のチェックサムパラメータの比較の結果に基づいて前記HDR画像を復号することと、
を包含する方法。 - 前記第1サイズは64k−12バイトである、請求項1に記載の方法。
- 前記第2サイズは64k−9バイトである、請求項1に記載の方法。
- 前記タイプ1パラメータASCIIセグメントはプロファイルバイトに続くバージョンバイトをさらに含む、請求項1に記載の方法。
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