JP6584538B2 - 高ダイナミックレンジ画像の処理 - Google Patents
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Description
エクスポージャマップは、対応するピクセル座標にあるLDR画像からHDRソースを回復するのに使用され得る乗数(又はゲイン)を夫々のエントリが表す2次元行列として、通常は定義される。これは、夫々のピクセル座標(x,y)について、次の式が有効であることを意味する:
Hx,y=C×f(Lx,y)×2Ex,y
この式において、
f(.)は、ガンマ補正された値を線形な値にマッピングする逆応答関数であり、
Cは、所望の、適当な、数値域にあるLDR画像及びエクスポージャマップをもたらす定数であり、
Hは、HDRソース値であり、
Lは、LDR画像値であり、
Eは、エクスポージャマップ値である。
上記の定義から、HDR画像/ビデオを分解する多くの方法が存在し得る。しかしながら、圧縮適用のために、様々な実施は、エクスポージャマップが区分的に滑らかな信号(piece-wise smooth signal)であるように、HDRソースを分解する。それは、エクスポージャマップが、原のHDR画像における小規模のディテールを取り除く一方で、原のHDR画像における広域的なエッジと強い相関を有することを意味する。
様々な実施は、HDRソース値と、LDR画像値の再構成された値とに基づき、エクスポージャマップを決定する。すなわち、LDR画像値は符号化され、そして、再構成されたLDR画像値を生成するよう復号される。この再構成されたLDR画像値は次いで、エクスポージャマップ値を決定するために、原のHDRソース値とともに使用される。それらの実施のうちの幾つかにおいて、エクスポージャマップは劣化なしで符号化され、よって、場合により、HDRソース値の完璧な再合成を可能にする。
E(i,j)=Q(log2(H(i,j)/f(L(i,j)))) (1)
を用いて得られる。
−H(i,j)は、線形なHDR輝度値である。
HDR画像は、例えば、RGB(red-green-blue)等の様々な色空間にあることができる。様々な実施において、我々は、輝度チャネルの圧縮に焦点を合わせ、そして、色度チャネルを圧縮するために旧来の方法を使用する。更に、HDRは、状況に依存した相対語である。様々な実施において、HDRピクセル値は、10ビット、12ビット、又は浮動小数点表現である。
−L(i,j)は、8ビットのガンマ補正されたピクセル値であり、ある実施においては、ガンマのべき乗の、結果として生じる除算結果により、255で除されたH(i,j)に対応するLDRピクセル値に等しい。
ガンマ符号化は、ビデオ又は静止画像システムにおいて輝度又は三刺激値を符号化及び復号するのに使用される非線形演算の名称である(例えば、http://en.wikipedia.org/wiki/Gamma_correctionを参照)。ガンマの典型的な値は2.2であり、これは多くのコンピュータにおいて使用されている。
y=M×(x/255)2.2
−f()は、ガンマ補正されたピクセル値を線形量に変換することができる逆応答関数である。
線形量は、HDRソースが多くの場合において線形領域にあるので、通常は望ましい。“線形”は、輝度値が、カメラのセンサに衝突する光子の数に比例することを意味する。ある専門用語では、それはロー(raw)ピクセルデータとも呼ばれる。f()の例は:
y=M×(x/255)2.2
である上記の式である。
−Q()は、浮動小数点表現を固定小数点表現に変換する量子化関数である。Q()は、均一又は不均一であることができる。Q()が不均一である場合は、デコーダ側は、デコーダ側がデータを受信するときに如何にして逆量子化を行うべきかを通常は知る必要がある。サイド情報が送信されてよい。
r(i,j)=S(g(R(i,j)/2Ep(i,j))) (2)
によって求められ得る。この式において、
−R(i,j)は、HDR画像の赤成分の線形値であり、
−g()は、以下で記載されるガンマ補正関数であり、
−S()は、以下で記載される飽和関数である:
g(x)=x1/α (αは、通常は2.2である。) (3)
1 (x>1の場合)
S(x)={x (0<x<1の場合) (4)
0 (x<0の場合)
他の色チャネルは、同様にして求められ得る。LDRレイヤを生成した後、緻密なエクスポージャマップは、上述された関数Q()を用いて量子化される。よって、次のステップへの全ての入力は固定小数点である(通常、8ビット)。
[外1]
を得るためにLDR画像及びエクスポージャマップを夫々復号する。ここで、我々は、輝度チャネルのみを考えている。同様の式は、3つの色チャネルについて求められ得る。
−エントロピデコーダ1206は、エントロピエンコーダ1105の逆を実行し、
−逆量子化モジュール1208は、量子化モジュール1104の逆を実行し、且つ
−逆変換モジュール1210は、変換モジュール1102の逆を実行する。
−インループフィルタ1214は、インループフィルタ1110と同じ動作を実行し、
−イントラ予測モジュール1218は、イントラ予測モジュール1122と同じ動作を実行し、且つ
−変位補償モジュール1226は、変位補償モジュール1120と同じ動作を実行する。
ここで例としていくつかの付記を記載する。
(付記1)
より高いダイナミックレンジの画像から、より低いダイナミックレンジの画像と、前記より高いダイナミックレンジの画像が前記より低いダイナミックレンジの画像から再構成されることを可能にする情報とを生成するステップと、
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化するステップと、
前記情報を符号化するステップと
を有する方法。
(付記2)
前記情報は、エクスポージャマップを有し、
前記情報を符号化するステップは、前記エクスポージャマップを符号化するステップを有し、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記エクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用する、
付記1に記載の方法。
(付記3)
前記相関は、前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記エクスポージャマップの両方における一所に配置されたエッジを含む、
付記2に記載の方法。
(付記4)
前記エクスポージャマップは、前記より低いダイナミックレンジの画像の再構成に基づき符号化される、
付記2に記載の方法。
(付記5)
前記エクスポージャマップは、(i)ジョイントバイラテラルフィルタリング、(ii)幾何学的パーティショニング、又は(iii)疎二分モードのうちの1又はそれ以上を用いて符号化される、
付記2に記載の方法。
(付記6)
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記情報を生成するステップは、
前記より高いダイナミックレンジの画像を用いて前記エクスポージャマップを生成するステップと、
前記エクスポージャマップを用いて前記より低いダイナミックレンジの画像を生成するステップと
を有する、
付記2に記載の方法。
(付記7)
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記情報を生成するステップは、
前記より高いダイナミックレンジの画像を用いて前記より低いダイナミックレンジの画像を生成するステップと、
前記より高いダイナミックレンジの画像を用いて前記エクスポージャマップを生成するステップと
を有する、
付記2に記載の方法。
(付記8)
前記より低いダイナミックレンジの画像を生成することは、前記より高いダイナミックレンジの画像のデータ値と前記より低いダイナミックレンジの画像のデータ値との間の不均一マッピングを用いて前記より高いダイナミックレンジの画像を前記より低いダイナミックレンジの画像に変換することを有し、
前記情報は、(i)前記不均一マッピング又は(ii)前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする逆変換のうちの1又はそれ以上を記述する、
付記1に記載の方法。
(付記9)
前記情報は、より高いダイナミックレンジのデータ値及び関連するより低いダイナミックレンジのデータ値の範囲を示すルックアップテーブルを有する、
付記8に記載の方法。
(付記10)
前記情報は、特定のより低いダイナミックレンジのデータ値に関連する再構成されたより高いダイナミックレンジのデータ値を示すルックアップテーブルを有する、
付記8に記載の方法。
(付記11)
前記符号化されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記符号化された情報を含むビットストリームを構成するステップを更に有する
付記1に記載の方法。
(付記12)
前記ビットストリームを構成するステップは、前記符号化された情報をメタデータとして含めるステップを有する、
付記11に記載の方法。
(付記13)
前記ビットストリームを構成するステップは、前記符号化された情報をSEIメッセージとして含めるステップを有する、
付記11に記載の方法。
(付記14)
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化するステップは、H.264を用いて前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化するステップを有する、
付記1に記載の方法。
(付記15)
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記情報を生成するステップは、前記より高いダイナミックレンジの画像を分解するステップを有し、
前記情報は、前記より高いダイナミックレンジの画像が前記より低いダイナミックレンジの画像から再合成されることを可能にする、
付記1に記載の方法。
(付記16)
より高いダイナミックレンジの画像から、より低いダイナミックレンジの画像と、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする情報とを生成するよう構成されるプロセッサと、
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化するよう且つ前記情報を符号化するよう構成されるエンコーダと
を有する装置。
(付記17)
より高いダイナミックレンジの画像から、より低いダイナミックレンジの画像と、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする情報とを生成する手段と、
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化する手段と、
前記情報を符号化する手段と
を有する装置。
(付記18)
1又はそれ以上のプロセッサに集合的に、
より高いダイナミックレンジの画像から、より低いダイナミックレンジの画像と、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする情報とを生成するステップと、
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化するステップと、
前記情報を符号化するステップと
を実行させる命令を記憶するプロセッサ可読媒体。
(付記19)
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を有するより低いダイナミックレンジのセクションと、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を有する情報セクションと
を有する信号。
(付記20)
前記情報は、エクスポージャマップを有し、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記エクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用する、
付記19に記載の信号。
(付記21)
前記情報は、前記より高いダイナミックレンジの画像から前記より低いダイナミックレンジの画像を生成するのに使用される、より高いダイナミックレンジのデータ値とより低いダイナミックレンジのデータ値との間の不均一マッピングを記述する、
付記19に記載の信号。
(付記22)
前記情報は、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする、より高いダイナミックレンジのデータ値とより低いダイナミックレンジのデータ値との間の不均一マッピングを記述する、
付記19に記載の信号。
(付記23)
前記情報セクションは、SEIメッセージ又はメタデータのうちの1又はそれ以上を有する、
付記19に記載の信号。
(付記24)
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を有するより低いダイナミックレンジのセクションと、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を有する情報セクションと
を有する信号構造。
(付記25)
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を有するより低いダイナミックレンジのセクションと、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を有する情報セクションと
を有する信号構造を記憶するプロセッサ可読媒体。
(付記26)
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号するステップと、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を復号するステップと、
前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づき前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成するステップと
を有する方法。
(付記27)
前記情報は、エクスポージャマップを有し、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記エクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用し、
前記エクスポージャマップを復号することは、前記より低いダイナミックレンジの画像の復号化に基づく、
付記26に記載の方法。
(付記28)
前記情報は、前記より高いダイナミックレンジの画像から前記より低いダイナミックレンジの画像を生成するのに使用される、より高いダイナミックレンジのデータ値とより低いダイナミックレンジのデータ値との間の不均一マッピングを記述する、
付記26に記載の方法。
(付記29)
前記情報は、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする、より高いダイナミックレンジのデータ値とより低いダイナミックレンジのデータ値との間の不均一マッピングを記述する、
付記26に記載の方法。
(付記30)
前記情報は、より低いダイナミックレンジのデータ値とより高いダイナミックレンジのデータ値との間の不均一マッピングを有し、
前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成するステップは、(i)前記不均一マッピング及び(ii)前記より低いダイナミックレンジの画像からのより低いダイナミックレンジのデータ値を用いてより高いダイナミックレンジのデータ値を生成するステップを有する、
付記26に記載の方法。
(付記31)
前記情報は、より高いダイナミックレンジのデータ値とより低いダイナミックレンジのデータ値との間の不均一マッピングを有し、
前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成するステップは、(i)前記不均一マッピングに基づき逆マッピングを生成するステップと、(ii)前記逆マッピング及び前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像からのより低いダイナミックレンジのデータ値を用いてより高いダイナミックレンジのデータ値を生成するステップとを有する、
付記26に記載の方法。
(付記32)
前記情報を復号するステップは、SEIメッセージ又はメタデータのうちの1又はそれ以上を復号化するステップを有する、
付記26に記載の方法。
(付記33)
前記符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号するステップは、受信されたビットストリームから前記符号化されたより低いダイナミックレンジの画像にアクセスするステップを有し、
前記情報を復号するステップは、前記受信されたビットストリームから前記符号化された情報にアクセスするステップを有する、
付記26に記載の方法。
(付記34)
前記情報は、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再合成を可能にし、
前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成するステップは、前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づき前記より高いダイナミックレンジの画像を再合成するステップを有する、
付記26に記載の方法。
(付記35)
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号するよう且つ前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を復号するよう構成されるデコーダと、
前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づき前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成するよう構成されるプロセッサと
を有する装置。
(付記36)
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号する手段と、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を復号する手段と、
前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づきより高いダイナミックレンジの画像を再構成する手段と
を有する装置。
(付記37)
1又はそれ以上のプロセッサに集合的に、
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号するステップと、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を復号するステップと、
前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づき前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成するステップと
を実行させる命令を記憶するプロセッサ可読媒体。
Claims (7)
- より高いダイナミックレンジの画像から、より低いダイナミックレンジの画像と、前記より高いダイナミックレンジの画像が前記より低いダイナミックレンジの画像から再構成されることを可能にする情報とを生成することと、
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化することと、
平滑化された情報を生成するためにバイラテラルフィルタを使用して前記情報に平滑条件を課すことと、
前記平滑化された情報を符号化することと
を有する方法であって、
前記情報は、各エントリが前記より低いダイナミックレンジの画像から前記より高いダイナミックレンジの画像を回復するのに使用される各ピクセルの乗数を表す2次元行列であるエクスポージャマップを有し、
前記平滑化された情報を符号化することは、平滑化されたエクスポージャマップを符号化することを有し、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記エクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用する、方法。 - より高いダイナミックレンジの画像から、より低いダイナミックレンジの画像と、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする情報とを生成するよう構成されるプロセッサと、
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化するよう構成されるエンコーダと、
前記情報に平滑条件を課し、平滑化された情報を生成するバイラテラルフィルタと、
前記平滑化された情報を符号化することと
を有する装置であって、
前記情報は、各エントリが前記より低いダイナミックレンジの画像から前記より高いダイナミックレンジの画像を回復するのに使用される各ピクセルの乗数を表す2次元行列であるエクスポージャマップを有し、
前記平滑化された情報を符号化することは、平滑化されたエクスポージャマップを符号化することを有し、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記エクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用する、装置。 - 1又はそれ以上のプロセッサに集合的に、
より高いダイナミックレンジの画像から、より低いダイナミックレンジの画像と、前記より低いダイナミックレンジの画像からの前記より高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする情報とを生成することと、
前記より低いダイナミックレンジの画像を符号化することと、
平滑化された情報を生成するためにバイラテラルフィルタを使用して前記情報に平滑条件を課すことと、
前記平滑化された情報を符号化することと
を実行させる命令を含むコンピュータ・プログラムであって、
前記情報は、各エントリが前記より低いダイナミックレンジの画像から前記より高いダイナミックレンジの画像を回復するのに使用される各ピクセルの乗数を表す2次元行列であるエクスポージャマップを有し、
前記平滑化された情報を符号化することは、平滑化されたエクスポージャマップを符号化することを有し、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記エクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用する、コンピュータ・プログラム。 - 符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号することと、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を復号することと、
前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づき前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成することと
を有する方法であって、
前記情報は、バイラテラルフィルタから生成された、平滑化されたエクスポージャマップを有し、前記エクスポージャマップは、各エントリが前記より低いダイナミックレンジの画像から前記より高いダイナミックレンジの画像を回復するのに使用される各ピクセルの乗数を表す2次元行列であり、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記平滑化されたエクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用し、
前記エクスポージャマップを復号することは、前記より低いダイナミックレンジの画像の復号化に基づく、方法。 - 符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号するよう且つ前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を復号するよう構成されるデコーダと、
前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づき前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成するよう構成されるプロセッサと
を有する装置であって、
前記情報は、バイラテラルフィルタから生成された、平滑化されたエクスポージャマップを有し、前記エクスポージャマップは、各エントリが前記より低いダイナミックレンジの画像から前記より高いダイナミックレンジの画像を回復するのに使用される各ピクセルの乗数を表す2次元行列であり、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記平滑化されたエクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用し、
前記エクスポージャマップを復号することは、前記より低いダイナミックレンジの画像の復号化に基づく、装置。 - 1又はそれ以上のプロセッサに集合的に、
符号化されたより低いダイナミックレンジの画像を復号することと、
前記より低いダイナミックレンジの画像からのより高いダイナミックレンジの画像の再構成を可能にする符号化された情報を復号することと、
前記復号されたより低いダイナミックレンジの画像及び前記復号された情報に基づき前記より高いダイナミックレンジの画像を再構成することと
を実行させる命令を含むコンピュータ・プログラムであって、
前記情報は、バイラテラルフィルタから生成された、平滑化されたエクスポージャマップを有し、前記エクスポージャマップは、各エントリが前記より低いダイナミックレンジの画像から前記より高いダイナミックレンジの画像を回復するのに使用される各ピクセルの乗数を表す2次元行列であり、
前記より低いダイナミックレンジの画像及び前記平滑化されたエクスポージャマップのうちの1又はそれ以上の符号化は、前記より低いダイナミックレンジの画像と前記エクスポージャマップとの間の相関を利用し、
前記エクスポージャマップを復号することは、前記より低いダイナミックレンジの画像の復号化に基づく、コンピュータ・プログラム。 - 請求項3及び6のいずれか1項記載のコンピュータ・プログラムを記憶したプロセッサ可読記憶媒体。
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