專利名稱：用于處理圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字成像系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明的特定實施例涉及將數(shù)字圖像從具有相對 低動態(tài)范圍的表示轉(zhuǎn)換為具有相對高動態(tài)范圍的表示。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像通常包括圖像元素或像素的陣列。在彩色圖像中，每個像素表現(xiàn)圖像中 特定點處的色彩。在黑白(或灰度)圖像中，每個像素表現(xiàn)圖像中特定點處的亮度水平。存在許多用于對與數(shù)字圖像中特定像素相關(guān)聯(lián)的色彩(或灰度)編碼的模型。典 型地，對于彩色圖像，這樣的模型包括三個色模型值。例如，在眾所周知的RGB色模型中， 每個像素由對應(yīng)于基色紅的水平的值(R)、對應(yīng)于基色綠的水平的值(G)和對應(yīng)于基色藍 的水平的值(B)表示。在另一常見的色模型、稱為YIQ模型中，每個像素由稱為亮度的值 (Y)和稱為色度的一對值(I，Q)表示。YIQ模型在NTSC電視標準中使用。存在對于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員眾所周知另外的許多其它色模型。其它色模型的非限制性的實例包括CMY和 CMYK (在印刷工業(yè)中使用)、YUV (在PAL視頻標準中使用)、YCbCr (在JPEG和MPEG標準中 使用)、HSV和HSL。在實踐中，數(shù)字成像系統(tǒng)使用許多二進制位對給定像素的每個色模型值編碼。用 于每個色模型值的位的數(shù)目可稱為該色模型值的“位深度”。許多現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字成像系統(tǒng)為 每個色模型值使用8位(即有效范圍為0到(28-1) = 255)。例如，使用RGB色模型的現(xiàn)有 技術(shù)系統(tǒng)可以為R、G和B色模型值中的每個使用8位數(shù)。這樣可以在這樣的系統(tǒng)中表示的 不同色彩的最大數(shù)目是28 X 28 X 28 = 224。這些數(shù)字成像系統(tǒng)可稱為低動態(tài)范圍(LDR)系 統(tǒng)。數(shù)字成像系統(tǒng)的新近發(fā)展已提供了具有顯示具有多于224個不同色彩的圖像的能 力的數(shù)字成像系統(tǒng)。這樣的數(shù)字成像系統(tǒng)可稱為高動態(tài)范圍(HDR)系統(tǒng)。一些HDR成像系 統(tǒng)能夠處理和/或顯示具有大位深度(即每個色模型值使用多于8位)的色模型值。一些色模型，如上述YIQ模型，利用人眼的感知特性來設(shè)計。已發(fā)現(xiàn)，人眼對亮度 (Y)的差異比對色度(I，Q)的差異更敏感。因此，一些數(shù)字成像系統(tǒng)可設(shè)計為在與亮度(Y) 相關(guān)聯(lián)的色模型值中具有高位深度而在與色度(I，Q)相關(guān)聯(lián)的色模型值中具有低位深度。存在著對向后兼容的新一代HDR系統(tǒng)的一般期望。因此，存在著為高位深度成像 系統(tǒng)提供能夠轉(zhuǎn)換和使用由低動態(tài)范圍系統(tǒng)捕捉的圖像或在另外的情況下以低位深度表
6示的圖像的能力的總的需求。當用于數(shù)字圖像中的像素的色模型值中的一個或多個處于其最大可能值時，該色 模型值稱為“飽和”。例如，在使用YIQ色模型的8位LDR成像系統(tǒng)中，當亮度值⑴具有值 28-1 = 255時，其達到飽和。例如，在捕捉到具有非常亮的斑點如光或太陽的數(shù)字圖像時， 可以發(fā)生亮度飽和。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，數(shù)字圖像中任何色模型值的飽和可能涉及 圖像信息的損失。在一些應(yīng)用中，當數(shù)字圖像中的色模型值中的一個或多個飽和時，需要重 建或在另外的情況下估算損失的一些圖像信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供了一種用于將圖像數(shù)據(jù)從低位深度表示轉(zhuǎn)換為高位深度表 示的方法。該方法包括識別飽和區(qū)中的像素。飽和區(qū)中每個個別像素的色模型值高于上飽 和閾值和/或低于下飽和閾值。該方法還包括通過對應(yīng)的調(diào)整來調(diào)整飽和區(qū)中每個個別像
素的色模型值，每個調(diào)整的大小至少部分地取決于對應(yīng)像素與飽和區(qū)邊緣之間的像素的數(shù)目。本發(fā)明的另一方面提供了一種包括承載計算機可讀指令的介質(zhì)的計算機程序產(chǎn) 品，所述計算機可讀指令當由處理器執(zhí)行時使得處理器執(zhí)行一種用于將圖像數(shù)據(jù)從低位深 度表示轉(zhuǎn)換為高位深度表示的方法。該方法包括識別飽和區(qū)中的像素。飽和區(qū)中每個個別 像素的色模型值高于上飽和閾值和/或低于下飽和閾值。該方法還包括通過對應(yīng)的調(diào)整來 調(diào)整飽和區(qū)中每個個別像素的色模型值，每個調(diào)整的大小至少部分地取決于對應(yīng)像素與飽 和區(qū)邊緣之間的像素的數(shù)目。本發(fā)明的又另一方面提供了一種用于處理圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于將圖 像數(shù)據(jù)從低位深度表示轉(zhuǎn)換為高位深度表示的處理器。該處理器配置為識別飽和區(qū)中的像 素。飽和區(qū)中每個個別像素的色模型值高于上飽和閾值和/或低于下飽和閾值。該處理器 還配置為通過對應(yīng)的調(diào)整來調(diào)整飽和區(qū)中每個個別像素的色模型值，每個調(diào)整的大小至少 部分地取決于對應(yīng)像素與飽和區(qū)邊緣之間的像素的數(shù)目。下面描述本發(fā)明的特定實施例的進一步的特征和應(yīng)用。


在圖示了本發(fā)明的非限制性實施例的附圖中圖IA是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于將圖像的色模型值從低位深度表示轉(zhuǎn)換 為高動態(tài)范圍的方法的示意圖；圖IB是圖IA的方法的特定實施例的實例；圖2A是根據(jù)圖IB的方法的處理之前的8位色模型值的范圍的示意性表示；圖2B是根據(jù)圖IB的方法的均勻縮放之后的色模型值的范圍的示意性表示；圖2C是根據(jù)圖IB的方法的施加均勻偏移之后的色模型值的范圍的示意性表示；圖3A是示出了可構(gòu)成圖IB的方法的一部分的掃描線上的像素的Y值的實例的曲 線圖；圖3B是示出了可構(gòu)成圖IB的方法的一部分的掃描線上的像素的Y值的可替選實 例的曲線圖3C是示出了圖3B掃描線的放大部分上的Y值的曲線圖；圖4A是描繪了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的用于掃描圖IB的方法中的圖像數(shù)據(jù)的 色模型值的特定方法的實例的示意圖；圖4B是描繪了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的用于縮放圖IB的方法中的圖像數(shù)據(jù)的 色模型值的特定方法的實例的示意圖；圖5是示出了根據(jù)特定縮放方法縮放之后的圖3C掃描線部分的Y值的曲線圖；圖6A是示出了圖5的縮放的掃描線部分的Y值以及已沿不同的軸被掃描和縮放 的相同像素的Y值的曲線圖；以及圖6B是示出了圖6A的曲線圖中所示的像素的Y值的平均的曲線圖。
具體實施例方式在整個下面的描述中，闡明了特定細節(jié)以提供本發(fā)明的更全面的理解。然而，可以 在沒有這些細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明。在其他情形下，沒有仔細描述或示出眾所周知的元 件，以避免不必要地模糊本發(fā)明。因此，說明書和附圖應(yīng)視為說明性的而非限制性的。本發(fā)明的諸方面提供了用于將以低位深度表示的數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為具有高位深度 的表示。在圖像數(shù)據(jù)內(nèi)，對飽和區(qū)進行識別。飽和區(qū)中的像素具有高于上飽和閾值或低于 下飽和閾值的色模型值。然后用于飽和區(qū)中每個像素的色模型值根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的一個或多 個特性來調(diào)整。例如，可以將用于飽和區(qū)中每個像素的色模型值縮放對應(yīng)的縮放系數(shù)。對 應(yīng)于特定像素的調(diào)整的量(例如縮放系數(shù)的幅度)可取決于如下所列的一個或多個·特定像素相對于飽和區(qū)邊緣的距離；·飽和區(qū)的尺寸；·恰好在飽和區(qū)之外的像素中的色彩值的梯度；·特定像素的色彩值的時間行為；·對應(yīng)于特定像素的其它色彩值的行為；以及 飽和區(qū)周圍的透鏡耀斑圖案的存在。經(jīng)調(diào)整的色模型值構(gòu)成圖像的高位深度表示，其可用于隨后的處理和/或顯示。圖IA是根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的用于將以低位深度表示的圖像的色模型值轉(zhuǎn) 換為高位深度的方法100的示意圖。為了便于解釋，假設(shè)(i)經(jīng)歷方法100的圖像以YIQ 色模型編碼；(ii)經(jīng)歷方法100的色模型值是亮度⑴；以及(iii)圖像的低動態(tài)范圍表示 中的Y值具有標準的8位LDR深度，而高動態(tài)范圍表示中的Y值具有16位HDR深度。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將理解，方法100可應(yīng)用于使用其它色模型編碼的圖像數(shù)據(jù)以及這樣的色模 型內(nèi)的不同色模型值。方法100還可應(yīng)用于色模型值的組合(例如色模型值的線性或非線 性組合)而不是個別色模型值。在一些實施例中，色模型值的組合用來確定合適的調(diào)整，然 后所述調(diào)整應(yīng)用于個別色模型值。方法100還可用來將任何低位深度表示轉(zhuǎn)換為高位深度 表示，而無論位深度的差異如何。方法100開始于框110，其中初始地調(diào)整用于LDR圖像數(shù)據(jù)的每個像素的Y值102 以適合于高位深度表示。在一個特定實施例中，框110初始調(diào)整對于每個像素的Y值是均 勻(即常數(shù))的。在其它實施例中，框110初始調(diào)整可包括伽馬校正或某個其它的非均勻 調(diào)整，如線性或非線性調(diào)整?？?10初始調(diào)整可包括查詢表的使用。在框110中的初始調(diào)
8整之后，方法100進行到包括識別圖像數(shù)據(jù)中的飽和區(qū)的框120。識別飽和區(qū)可包括對具有 高于上飽和閾值或低于下飽和閾值的Y值的像素進行識別。在框130中，根據(jù)一個或多個圖像特性進一步調(diào)整飽和區(qū)中像素的Y值。飽和區(qū) 中像素的Y值的調(diào)整可以是非均勻的。即，可以將飽和區(qū)中個別像素的Y值調(diào)整不同的量。 優(yōu)選地，飽和區(qū)中個別像素的Y值的進一步調(diào)整根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的一個或多個特性來確定。 合適的圖像數(shù)據(jù)特性的實例包括·特定像素距飽和區(qū)邊緣的距離；·飽和區(qū)的尺寸；·恰好在飽和區(qū)之外的像素中的色彩值的梯度；·特定像素的色彩值的時間行為；·對應(yīng)于特定像素的其它色彩值的行為；以及 飽和區(qū)周圍的透鏡耀斑圖案的存在。在進一步調(diào)整飽和區(qū)中像素的Y值之后，方法100進行到框140，其中經(jīng)調(diào)整的Y 值(即框130的結(jié)果)可任選地用于進一步的HDR處理/顯示/打印等。方法100容易實 施并且可顯著地改進從LDR圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的HDR圖像的外觀。特別而言，與簡單的線性縮 放技術(shù)相比較，方法100可改進從LDR圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的HDR圖像的外觀。圖IB的方法100'是圖IA的方法100的特定實施例的實例。為了解釋的目的，方 法100'的描述包括下列假設(shè)(i)經(jīng)歷方法100'的圖像以YIQ色模型編碼；(ii)經(jīng)歷方 法100'的色模型值是亮度(Y)；以及(iii)圖像的低動態(tài)范圍表示中的Y值具有標準的8 位LDR深度，而高動態(tài)范圍表示中的Y值具有16位HDR深度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，方 法100'可應(yīng)用于使用其它色模型編碼的圖像數(shù)據(jù)以及這樣的色模型內(nèi)的不同色模型值。 方法100'還可應(yīng)用于色模型值的組合(例如色模型值的線性或非線性組合)而不是個別 色模型值。在一些實施例中，色模型值的組合用來確定合適的調(diào)整，然后所述調(diào)整應(yīng)用于個 別色模型值。方法100'還可用來將任何低位深度表示轉(zhuǎn)換為高位深度表示，而無論位深度 的差異如何。方法100'以圖像數(shù)據(jù)102中像素的Y值的初始調(diào)整(框110)開始。在方法100' 的特定實施例中，框110初始調(diào)整分為均勻縮放(框112)和均勻偏移(框114)。如上所 述，在可替選實施例中，框110初始調(diào)整可包括伽馬校正或某個其它的非均勻調(diào)整，如線性 或非線性調(diào)整。框110初始調(diào)整可包括查詢表的使用。框112縮放包括用于圖像數(shù)據(jù)中每個像素的Y值的恒定縮放系數(shù)。Y值102的均 勻縮放可視為8位LDR深度與16位HDR深度之間的第一級次(order)轉(zhuǎn)換。例如，8位LDR Y值具有28個可能值的范圍。如果將8位值縮放256 (28)，則可能值的范圍將增大到216，由 此使用了全16位范圍表示。然而，根據(jù)方法100'，在框112中執(zhí)行的線性縮放使用一均勻 縮放系數(shù)，其提供小于全16位HDR值的可能范圍。圖2A和2B分別描繪了框112縮放之前和之后的Y值的值范圍的示意性表示。在 圖2A和2B的圖示實例中，框112縮放涉及100的均勻縮放系數(shù)。如圖2B中所示，為框112 選取一縮放系數(shù)，其提供小于HDR值的全可能范圍，留出空間104以便于在Y值數(shù)據(jù)的上 端的進一步調(diào)整，如下面所更詳細討論的。在其它應(yīng)用中，在框112中應(yīng)用的均勻縮放系 數(shù)可具有其它值，其可取決于低位深度色模型值的位深度和/或高位深度色模型值的位深度。在一些實施例中，框112縮放系數(shù)選擇為在高位深度范圍與低位深度范圍之比的0. 25 到0.75的范圍內(nèi)。在從8位LDR表示到16位HDR表示的轉(zhuǎn)換的實例中，框112縮放系數(shù) 的范圍可以是 0. 25*(216/28) = 64 到 0.75*(216/28) = 192。然后方法100'進行到任選框114，其中將從框112得到的經(jīng)縮放的Y值數(shù)據(jù)偏移 一均勻的正偏移?？?14偏移包括用于圖像數(shù)據(jù)中每個像素的恒定偏移。在圖2Β(偏移前 的經(jīng)縮放的Y值)和2C(經(jīng)縮放的和經(jīng)偏移的Y值)中示意性地示出框114偏移的效果。 如通過比較圖2B與圖2C看到的，將均勻的正偏移疊加于每個經(jīng)縮放的Y值具有如下效果 水平上向上并且遠離零值地使整個圖像的Y值范圍“滑動”。在圖2B和2C的實例中，框114 偏移包括1000的正偏移。如圖2C中所示，1000的框114偏移將把Y值數(shù)據(jù)置于1000-26500 范圍的范圍內(nèi)。在其它應(yīng)用中，在框114中應(yīng)用的恒定偏移水平可具有其它值，其可取決于 低位深度色模型值的位深度和/或高位深度色模型值的位深度。在一些實施例中，框114偏 移選擇為在高位深度范圍的0. 01到0. 1的范圍內(nèi)。例如，如果高位深度是16位，則框114 偏移可選擇為在0. 01*216 = 655到0. 1*216 = 6554的范圍內(nèi)。如在下面更詳細解釋的那樣，任選框114偏移使Y值數(shù)據(jù)遠離零而平移，這為Y值 數(shù)據(jù)的下端的進一步調(diào)整酌留了空間106。在一些應(yīng)用中，提供Y值數(shù)據(jù)的下端的進一步的 部分調(diào)整是不必要的或不期望的。在這樣的應(yīng)用中，不需要框114偏移。如同方法100—樣，方法100'的框120包括識別飽和區(qū)。在方法100'的特定實 施例中，飽和區(qū)的框120識別包括在框122中掃描圖像數(shù)據(jù)的Y值以尋找Y值飽和的區(qū)。在 框122中掃描的實際圖像數(shù)據(jù)可以是從框110(或框112或114之一)得到的Y值數(shù)據(jù)或 者可以是原始LDR圖像102的Y值數(shù)據(jù)。在實踐中，框122掃描過程可包括掃描圖像數(shù)據(jù)的像素以尋找其中像素的Y值高 于上飽和閾值(Sth)的區(qū)。此上飽和閾值Sth不需要必然意味著Y值在嚴格意義上飽和。例 如，如果在框122中掃描的Y值具有8位的位深度，則上飽和閾值Sth可對應(yīng)于250的Y值 水平。在其它應(yīng)用中，上飽和閾值Sth可以是真實飽和閾值(即對于8位的位深度為255的 Y值水平)。在此說明書和附隨的權(quán)利要求中，如未另外規(guī)定，飽和區(qū)應(yīng)理解為意指如下區(qū) 其中所討論的色模型值大于上飽和閾值而不應(yīng)局限于嚴格意義上的飽和。圖4A描繪了一種用于在框122中掃描圖像數(shù)據(jù)的Y值的示例方法200。掃描方 法200包括沿著第一軸(框210)、第二軸(框220)和第三軸(框230)掃描圖像數(shù)據(jù)的Y 值。沿著特定軸掃描圖像數(shù)據(jù)可包括沿著一系列平行于該軸的線掃描圖像數(shù)據(jù)直到整個圖 像被掃描為止。在一個特定實施例中，第一和第二掃描軸(框210、220)是水平軸和豎直軸， 而第三掃描軸(框230)是對角線。在一些實施例中，不需要沿著第二和/或第三軸(框 210,220)掃描。在其它實施例中，沿著附加的軸(未示出)掃描圖像數(shù)據(jù)的Y值，該附加的 軸可包括取向與框230的對角線軸相對的第四對角線軸。圖3A是示出了可構(gòu)成框210、220或230中的掃描的一部分的掃描線300上的Y 值的實例的曲線圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，掃描整個圖像(如在框210、220和230中 所進行的那樣)包括多個類似于掃描線300的掃描線。為了便于解釋，假設(shè)掃描線300是 跨具有512個像素的水平尺度的圖像的水平掃描線。如圖3A曲線圖的豎直軸上所示，示例 掃描線300表示對原始LDR圖像102的8位Y值數(shù)據(jù)執(zhí)行的掃描。回到圖1B，在框122中掃描圖像數(shù)據(jù)的目的是識別圖像數(shù)據(jù)中的飽和區(qū)，其中Y值高于上飽和閾值Sth。假設(shè)(如圖3A中所示)在250的Y值水平處存在上飽和閾值Sth，則 可以從圖3A看到掃描線300包括兩個飽和區(qū)302、304。飽和區(qū)302是像素號392-395之間 的比較小的飽和區(qū)，而飽和區(qū)304是像素號398-419之間的比較大的飽和區(qū)。如上所述，也可以對已被縮放和/或偏移為框112、114的一部分的圖像數(shù)據(jù)的Y 值執(zhí)行框122掃描過程。圖3B是示出了掃描線310的曲線圖，掃描線310除了其對已被縮 放(在框112中)100倍并被偏移(在框114中)1000的偏移的圖像數(shù)據(jù)的Y值執(zhí)行之外， 與掃描線300 (圖3A) —致。圖3C是像素號350和450之間的區(qū)中的掃描線310 (圖3B) 的放大視圖。如果圖3A的實例中的上飽和閾值Sth也被縮放并偏移，則圖3B、3C的實例的 對應(yīng)的上飽和閾值(Sth')將是Sth' = 100Sth+1000 = 26，000。從圖3B、3C中可以看到， 掃描線310還分別包括像素號392-395之間的和像素號398-419之間的兩個飽和區(qū)312、 314。當在框120中確定了圖像數(shù)據(jù)的Y值包括一個或多個飽和區(qū)時，則在框130中進 一步調(diào)整飽和區(qū)中像素的Y值。在圖IB的特定示例實施例中，框130進一步調(diào)整包括在框 132中進一步縮放飽和區(qū)中像素的Y值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以在一些實施例中使 用調(diào)整技術(shù)而非縮放。飽和區(qū)中像素的Y值的框132縮放試圖重建飽和區(qū)中的一些圖像信 息并且由此增強總體HDR圖像的外觀?？紤]圖3B、3C的示例掃描線310和圖2C中示出的 經(jīng)掃描和縮放的Y值的范圍，顯而易見，框112縮放和框114偏移已為飽和區(qū)312、314中的 Y值的進一步向上縮放留有空間104。優(yōu)選地，框132縮放針對特定飽和區(qū)內(nèi)的像素以逐個像素為基礎(chǔ)來確定，并且包 括關(guān)于個別像素的Y值會如何在飽和區(qū)內(nèi)變化的預(yù)測。對于飽和區(qū)內(nèi)的特定像素，此預(yù)測 (和對應(yīng)的縮放系數(shù))可基于飽和區(qū)內(nèi)的和/或與飽和區(qū)相鄰的圖像數(shù)據(jù)的一個或多個特 性。對于飽和區(qū)內(nèi)的特定像素，飽和區(qū)內(nèi)的和/或與飽和區(qū)相鄰的圖像數(shù)據(jù)的這樣的特性 可包括·特定像素距飽和區(qū)邊緣的距離；·飽和區(qū)的尺寸；·恰好在飽和區(qū)之外的像素中的色彩值的梯度；·特定像素的色彩值的時間行為；·對應(yīng)于特定像素的其它色彩值的行為；以及 飽和區(qū)周圍的透鏡耀斑圖案的存在。圖4B示意性地描繪了一種用于在框132中縮放飽和區(qū)內(nèi)的個別像素的Y值的示 例方法400。示例方法400開始于框410，其包括確定特定掃描線中的飽和區(qū)的邊緣。例 如，在圖3C的掃描線310中，框410可包括確定飽和區(qū)312開始于像素號392并終止于像 素號395和/或確定飽和區(qū)314開始于像素號398并終止于像素號419。飽和區(qū)的邊緣像 素之間的差異產(chǎn)生飽和區(qū)的尺寸。例如，在圖3C的掃描線310中，飽和區(qū)312具有3個像 素的尺度并且飽和區(qū)314具有21個像素的尺度。飽和區(qū)的邊緣還可用來確定飽和區(qū)的中 心。例如，在圖3C的掃描線310中，飽和區(qū)312以像素394為中心并且飽和區(qū)314以像素 409為中心?？?20包括確定用于飽和區(qū)中的每個個別像素的Y值的縮放系數(shù)。每個縮放系數(shù) 與特定像素相關(guān)聯(lián)，并且用于每個像素的縮放系數(shù)可以不同。在本發(fā)明的一個實施例中，用
11于與每個像素相關(guān)聯(lián)的Y值的縮放系數(shù)基于特定像素距飽和區(qū)邊緣的距離來確定。縮放系 數(shù)對于相對靠近飽和區(qū)邊緣的像素可較小而對于相對遠離飽和區(qū)邊緣的像素可較大。用于 確定用于與每個像素相關(guān)聯(lián)的Y值的縮放系數(shù)的一個附加的或可替選的基礎(chǔ)可以是飽和 區(qū)的尺寸。 在一個特定實施例中，用于飽和區(qū)內(nèi)特定像素的縮放系數(shù)的框420確定基于其中 拋物線的極值(即頂點)位于飽和區(qū)中心的拋物線方程。拋物線的高度可以正關(guān)聯(lián)于飽和 區(qū)的尺寸。用于計算這些縮放系數(shù)的拋物線方程的一個實例是 其中X是飽和區(qū)中的像素數(shù)目的索引，并假設(shè)x = 0是第一飽和像素巧是飽和區(qū) 中中心像素(即頂點像素)的索引；LV是最大縮放系數(shù)(即拋物線頂點的縮放系數(shù))；且k 是陡度參數(shù)。假設(shè)將飽和區(qū)邊緣與周圍圖像匹配是所期望的，縮放系數(shù)可選擇為在飽和區(qū)的起 始像素和終止像素處為1。利用這樣的邊界條件，拋物線方程(1)中還剩兩個參數(shù)需要選 擇即最大縮放系數(shù)Lv和陡度參數(shù)k。在一個實施例中，最大縮放系數(shù)Lv可以設(shè)定在預(yù)定水平。這樣的預(yù)定最大縮放水 平Lv可取決于在框112中(圖1B)執(zhí)行的初始縮放的量以及原始低位深度圖像數(shù)據(jù)和所 得到的高位深度圖像數(shù)據(jù)的位深度。在另一實施例中，最大縮放系數(shù)以的選擇至少部分地基于飽和區(qū)的尺寸。優(yōu)選地， 最大縮放系數(shù)Lv正關(guān)聯(lián)于飽和區(qū)的尺寸。即，最大縮放系數(shù)Lv選擇為對于較大飽和區(qū)較大 而對于較小飽和區(qū)較小。在一個實例中，最大縮放系數(shù)Lv選擇為與直到最大值的飽和區(qū)的 尺寸直接成比例。如果Lv選擇為具有特定值，且縮放系數(shù)選擇為在飽和區(qū)的起始像素和終止像素處 為1，則陡度參數(shù)k由下面的式子給出
(2)在框420中確定的縮放系數(shù)用來在框430中縮放飽和區(qū)中每個像素的Y值。圖5描繪了在根據(jù)方程(1)的框420縮放之后的掃描線310'的一部分。可以通 過將經(jīng)縮放的掃描線310'(圖5)的區(qū)312' ,314'與未縮放的掃描線310 (圖3C)的區(qū) 312、314相比較而看到掃描線310'的縮放。圖5示出了區(qū)312‘ ,314'中的縮放在形狀上 是拋物線。圖5還示出了區(qū)314'中的拋物線縮放的幅度大于區(qū)312'中的拋物線縮放的幅 度。S卩，在圖5的曲線圖中，區(qū)314'的最大縮放系數(shù)Lv選擇為大于區(qū)312'的最大縮放系 數(shù)Lv，因為飽和區(qū)314 (圖3C)大于飽和區(qū)312(圖3C)。這證實了根據(jù)本發(fā)明的特定實施例 的飽和區(qū)的尺寸與最大縮放系數(shù)Lv的選擇之間的正關(guān)聯(lián)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，如果 最大縮放系數(shù)Lv對于飽和區(qū)312和314設(shè)定在相同的預(yù)定水平，則圖5的拋物線區(qū)312' 和314'將具有基本上類似的高度。優(yōu)選地，適當?shù)剡x擇最大縮放系數(shù)Lv。如果最大縮放系數(shù)Lv選擇得過大，則框132 縮放可能引入假象。在縮放Y值(亮度)的情形下，過大的最大縮放系數(shù)Lv的選擇可能引起飽和區(qū)以使得它們過亮的方式被縮放。當最大縮放系數(shù)Lv的選擇關(guān)聯(lián)于飽和區(qū)的尺寸 并且適當?shù)剡x擇最大縮放系數(shù)Lv時，料想為很亮的一些小區(qū)域可能被欠縮放。幸運的是， 人視覺系統(tǒng)不能很精確地評估小區(qū)域的亮度?？墒褂萌Q于個別像素距飽和區(qū)邊緣的距離的其它技術(shù)來確定用于飽和區(qū)中每 個個別像素的Y值的縮放系數(shù)。例如，可使用線性方程或更高階方程來確定縮放系數(shù)。合 適的線性方程的一個實例由下面的式子給出 其中χ是飽和區(qū)中的像素數(shù)目的索引，并假設(shè)χ = 0是第一飽和像素^是飽和區(qū) 中中心像素(即頂點像素)的索引；LV是最大縮放系數(shù)。最大縮放系數(shù)Lv可通過這里公開 的任何技術(shù)來確定?？稍诳?40中對每個飽和區(qū)沿著特定掃描線重復(fù)縮放方法400以完成掃描線的縮 放?？梢砸灶愃频姆绞娇s放沿著特定軸的圖像的所有掃描線。在完成此過程時，沿著特定 軸掃描的圖像數(shù)據(jù)的Y值(例如，在框210 (圖4A)中掃描的圖像數(shù)據(jù)的Y值)將被完全 地縮放?？墒褂妙愃频目s放過程來縮放沿著其它軸掃描的圖像數(shù)據(jù)的Y值，例如在框220、 230(圖4A)中掃描的圖像數(shù)據(jù)的Y值)。在一個特定實施例中，沿著第一軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)縮放的Y值可以與 沿著一個或多個其它軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的Y值相組合。沿著不同軸掃描和縮放的Y 值的這樣的組合可出現(xiàn)于任選框135 (圖1B)。圖6A描繪了已沿著第一軸例如水平軸掃描 和縮放的圖5的掃描線310'的Y值。圖6A還描繪了(以虛線)已使用相同的過程、但在 第二軸例如豎直軸上縮放和掃描的像素的經(jīng)縮放的Y值310"。從圖6A可看到，已沿著第 二軸掃描和掃描的Y值310"已在相同的飽和區(qū)312〃 ,314"中被縮放，但縮放不同。在一些區(qū)316中，經(jīng)縮放的Y值310"大于經(jīng)縮放的Y值310'，而在其它區(qū)318 中，經(jīng)縮放的Y值310"小于經(jīng)縮放的Y值310'。由于最大縮放系數(shù)Lv的選擇，這些縮放 差異可能發(fā)生。如上所述，最大縮放系數(shù)Lv的選擇可基于飽和區(qū)的尺寸。因此，區(qū)316、318 中的Y值的不同縮放可能歸因于當沿著第一軸和第二軸掃描飽和區(qū)時飽和區(qū)的不同尺度。 區(qū)316、318中的縮放差異還可能歸因于當沿著第一軸和第二軸掃描飽和區(qū)時個別像素相 對于飽和區(qū)邊緣的不同位置。一種將沿著多個軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的Y值相組合(框135)的方法是取平 均。圖6B描繪了對Y值310'和310〃取平均之后的圖像數(shù)據(jù)的線的Y值320。盡管圖6B 的Y值320表示沿著兩個軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的Y值310' ,310"的平均，但本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將理解，也可以以類似的方式對沿著其它軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的Y值取平 均。圖6B的Y值320表示常規(guī)的取平均技術(shù)。在一些應(yīng)用中，以不同方式、例如通過 加權(quán)平均或根據(jù)某個其它函數(shù)將沿著不同軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的Y值相組合(框135) 可能是有用的。在一個特定的可替選實施例中，沿著第一軸掃描和縮放圖像數(shù)據(jù)的Y值，并 然后接著沿著不同軸掃描和縮放第一掃描和縮放操作的結(jié)果。在另一可替選實施例中，在 “模糊取平均”技術(shù)中，將沿著不同軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的Y值相組合，該技術(shù)可包括常 規(guī)取平均，之后使兩個或更多個相鄰像素的平均值模糊。
圖6B的Y值320的取平均示出了區(qū)324(即先前飽和的區(qū)之一)中的某個比較迅 速的空間變化。以縮放系數(shù)的保守選擇，這樣的相對迅速的空間變化如果不是不可能用人 眼檢測到也將是難以用人眼檢測到的。在圖6B的圖示中，此空間變化出現(xiàn)于亮度范圍的上 部(即在約50，000的Y值處)，并且由取平均過程引入的最大亮度變化約為5000梯級(即 10%變化)。在一個典型的HDR顯示系統(tǒng)中，50，000的亮度對應(yīng)于約8，OOOcd/m2。在該亮 度水平下，人眼在理想狀況下可感知約10%亮度對比度的最小值。然而，在該亮度水平下的 典型觀察情況下，最小可檢測到的亮度對比度將大得多。因而，縮放系數(shù)(且特別而言，最 大縮放系數(shù)Lv)可選擇為使得用戶將不大可能能夠感知由取平均引入的空間變化效應(yīng)。另 外，如上所述，可以使用“模糊取平均”技術(shù)將沿著不同軸掃描和縮放的圖像數(shù)據(jù)的Y值相 組合，該技術(shù)可減小圖6B中所示的相對迅速的空間變化?？s放方法400可使用圖像數(shù)據(jù)的其它附加或可替選特征來確定用于圖像中個別 像素的Y值的縮放系數(shù)?？梢栽诖_定用于飽和區(qū)中個別像素的縮放系數(shù)時使用的圖像數(shù)據(jù) 的附加或可替選特征的一個特定實例是相鄰于飽和區(qū)的區(qū)中的圖像數(shù)據(jù)的行為。在典型的 圖像中，很銳利的對比度邊界相對稀少，并且大部分飽和區(qū)可能被其中飽和區(qū)周圍的Y值 向上傾斜至飽和區(qū)的亮度梯度所包圍?？杉僭O(shè)如果相鄰于飽和區(qū)的Y值的梯度相對高，則飽和區(qū)中像素的Y值應(yīng)縮放相 對大的縮放系數(shù)，而如果相鄰于飽和區(qū)的Y值的梯度相對低，則飽和區(qū)中像素的Y值應(yīng)縮放 相對小的縮放系數(shù)?；诖思僭O(shè)，用于個別像素的Y值的縮放系數(shù)(在框420中確定)可 以正關(guān)聯(lián)于恰好在飽和區(qū)之外的像素的Y值的梯度。更特別地，可基于恰好在飽和區(qū)之外 的像素的Y值的梯度來選擇最大縮放系數(shù)Lv。在一個實例中，可遍及恰好在飽和區(qū)之外的若干像素來計算飽和區(qū)前的Y值的平 均梯度?？杀榧捌溆嬎闫骄南袼氐臄?shù)目可等于飽和區(qū)的尺度的一半。對于這樣的實例， 飽和區(qū)前的Y值的平均梯度可由下面的式子給出 其中X是像素數(shù)目的索引，并假設(shè)X = 0是第一飽和像素；且Y(X)是具有索引X 的像素的Y值。類似地，飽和區(qū)后的Y值的平均梯度可由下面的式子給出
_7] 盡管方法(4)和(5)表示一種用于計算相鄰于飽和區(qū)的區(qū)中的平均梯度的技術(shù)， 但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，存在可用來獲得這些區(qū)中的梯度信息的其它估算技術(shù)。這樣 的技術(shù)包括例如使用不同像素對測量斜率，在較大或較小數(shù)目的像素上取平均以及加權(quán) 平均技術(shù)。使用這些平均梯度值，可通過根據(jù)下面的式子的線性插值選擇最大縮放系數(shù)Lv 方程(6)的線性插值技術(shù)表示一種通過其基于飽和區(qū)周圍的區(qū)中的梯度選擇最 大縮放系數(shù)Lv的方法。根據(jù)方程(4)、(5)和(6)選擇最大縮放系數(shù)Lv的技術(shù)具有如下優(yōu) 點足夠保守以便使通過估算用于飽和區(qū)中的一個或多個像素的縮放系數(shù)而引入假象的危險最小化。在某些情況下，根據(jù)方程⑷、(5)和(6)的修改版本選擇最大縮放系數(shù)Lv可能是 有用的。例如，當相同掃描線上的兩個飽和區(qū)被分隔以小于它們的兩個頂點像素之和的距 離時，則可以將這兩個飽和區(qū)之間的非飽和區(qū)分裂成兩半以便建立平均梯度。即，可在等于 飽和區(qū)之間的像素數(shù)目的一半的較小數(shù)目的像素上計算以方程⑷和(5)表示的平均。在另一實例中，方程(6)可產(chǎn)生最大縮放系數(shù)Lv，其當與頂點(Y(X = V))的Y值相 乘時產(chǎn)生大于用于特定HDR系統(tǒng)的最大可能Y值的結(jié)果。例如，16位HDR系統(tǒng)中的最大可 能Y值是Y = 216-1。如果由方程(6)確定的最大縮放系數(shù)Lv產(chǎn)生高于用于特定HDR系統(tǒng) 的最大可能Y值的Y值，則最大縮放系數(shù)Lv可設(shè)定為使得產(chǎn)生用于特定HDR系統(tǒng)的最大可 能Y值。例如，在16位HDR系統(tǒng)中，最大縮放系數(shù)Lv可設(shè)定在Lv,_= (216_1)/Y(χ = ν)。在又另一實例中，將附加的參數(shù)α插入方程(6)的第二項中可能是有利的。此參 數(shù)α可用來控制梯度平均對最大縮放系數(shù)“的影響。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，使用參數(shù) α，系統(tǒng)設(shè)計者(或合適配置的系統(tǒng))可控制其它像素的總體縮放和最大縮放系數(shù)Lv的保 守度。將與最大縮放系數(shù)Lv相關(guān)聯(lián)的像素(例如極值像素ν)選擇為在飽和區(qū)的中心是 任意的。在可替選的實施例中，也可以基于圖像數(shù)據(jù)的特征選擇與最大縮放系數(shù)Lv相關(guān)聯(lián) 的像素的位置。在一個特定的實例中，可基于飽和區(qū)周圍的區(qū)中的Y值的梯度選擇與最大 縮放系數(shù)Lv相關(guān)聯(lián)的像素的位置。例如，對于特定的掃描線，如果飽和區(qū)前的Y值的梯度 大于飽和區(qū)后的Y值的梯度，則可假設(shè)與最大縮放系數(shù)Lv相關(guān)聯(lián)的像素應(yīng)更靠近飽和區(qū)的 起始而不是飽和區(qū)的終止。在某些情況下，飽和區(qū)將出現(xiàn)在圖像的邊緣上，并且具有沿著特定掃描線的飽和Y 值的像素將一直延伸到圖像數(shù)據(jù)的邊緣。在這樣的情形下，有可能檢測到飽和區(qū)的一個邊 緣處的像素，但不可能檢測到相對邊緣處的像素。一種用于處理此情況的技術(shù)包括將圖像 的邊緣處的像素任意地選擇為與最大縮放系數(shù)Lv相關(guān)聯(lián)的像素。如果適當?shù)剡x擇參數(shù)Lv， 則此任意選擇不預(yù)期導(dǎo)致任何顯著的假象。在一些實施例中，將圖像數(shù)據(jù)的其它特征用作用于確定用于飽和區(qū)中個別像素的 Y值的縮放系數(shù)的附加或可替換基礎(chǔ)。例如，上述技術(shù)考慮了基于飽和區(qū)的一維尺寸(即 沿著特定掃描線)和/或基于掃描線的任一側(cè)上的像素的梯度來確定縮放系數(shù)。將縮放系 數(shù)的確定基于圖像數(shù)據(jù)的二維特性、如飽和區(qū)的總二維面積(即飽和區(qū)中像素的數(shù)目)和 /或飽和區(qū)周圍像素的梯度可能是有利的。可用作確定縮放系數(shù)的附加或可替選基礎(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)的另一個二維特性是透鏡 耀斑特征如幻日、暈或耀斑圖案的存在。透鏡耀斑特征展示出既可以在圖像數(shù)據(jù)內(nèi)檢測到 又可以建模的眾所周知的特性。如果檢測到這樣的透鏡耀斑特征，則可以使用至少部分地 基于所檢測的透鏡耀斑的特性的模型來確定個別像素的縮放系數(shù)。在視頻圖像數(shù)據(jù)中，可以將用于特定像素的Y值的時間變化用作用于確定用于該 特定像素的縮放系數(shù)的附加或可替選基礎(chǔ)。在這樣的情形下，可假設(shè)如果對于最后數(shù)目的 幀，用于一像素的先前Y值已飽和，則該像素可被準許相對大的縮放系數(shù)，而如果對于最后 數(shù)目的幀，用于一像素的先前Y值未飽和，則該像素可被分配相對小的縮放系數(shù)?？捎米鞔_定用于特定像素的縮放系數(shù)的附加或可替選基礎(chǔ)的圖像特征的另一實
15例是其它色模型值的水平。例如，在YIQ色模型中，I和Q色模型值的水平可用來幫助確定 用于Y值的縮放系數(shù)。此技術(shù)在如RGB色模型的色模型中有特別的應(yīng)用，在RGB色模型中， 某些亮度信息包含在R、G和B色模型值中的每個中?；氐綀D1B，獲得為框130的結(jié)果的圖像數(shù)據(jù)的進一步經(jīng)縮放的Y值可任選地用于 框140中的進一步HDR處理/顯示/打印等。方法100'容易實施并且可顯著地改進從LDR 圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的HDR圖像的外觀。特別而言，與簡單的線性縮放技術(shù)相比較，方法100'可 改進從LDR圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的HDR圖像的外觀。本發(fā)明的某些實施包括執(zhí)行軟件指令的計算機處理器，所述軟件指令使得處理器 執(zhí)行本發(fā)明的方法。例如，雙調(diào)制顯示系統(tǒng)中的一個或多個處理器可通過執(zhí)行從處理器可 訪問的程序存儲器中檢索的軟件指令來實施這里描述的方法中的數(shù)據(jù)處理步驟。本發(fā)明 還可以以程序產(chǎn)品的形式提供。該程序產(chǎn)品可包括承載一組計算機可讀信號的任何介質(zhì)， 該組計算機可讀信號包括當由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時使得數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行本發(fā)明的方法的指 令。根據(jù)本發(fā)明的程序產(chǎn)品可以以許多種形式中的任一種。該程序產(chǎn)品可包括例如物理介 質(zhì)，如包括軟盤、硬盤驅(qū)動器的磁數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)、包括CD ROM、DVD的光數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)、包括 ROM、快閃RAM的電子數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)等，或傳輸型介質(zhì)如數(shù)字或模擬通信鏈路。指令可以以 壓縮的和/或加密的格式存在于程序產(chǎn)品上。如果一部件(例如軟件模塊、處理器、組件、設(shè)備、電路等)引用上述部件，除非另 外指出，對該部件的引用(包括對“裝置”的引用)應(yīng)解釋為該部件包括執(zhí)行所描述的部 件的功能(即功能上等同)的任何部件的等同物，上述任何部件包括在結(jié)構(gòu)上不等同于執(zhí) 行本發(fā)明的圖示的示范性實施例中的功能的所公開的結(jié)構(gòu)的部件。根據(jù)前面的公開，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以在不背離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下，對本發(fā)明的實踐進行許多改變和修改。例如·這里描述的技術(shù)包括使用若干過程處理圖像數(shù)據(jù)。上面提供的解釋假設(shè)所有圖 像數(shù)據(jù)都是可用的并且圖像數(shù)據(jù)不需要實時處理。在某些情況下，可能不是所有圖像數(shù)據(jù) 都是可用的。另外，圖像數(shù)據(jù)可能需要實時處理。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以以不同的 順序執(zhí)行上述過程，或可以以循環(huán)的方式部分地執(zhí)行上述過程。例如，方法100'描述了完 整地掃描圖像數(shù)據(jù)以尋找飽和區(qū)(框122)，在圖像數(shù)據(jù)被掃描之后縮放圖像數(shù)據(jù)(框132) 并然后顯示(或進一步處理)圖像數(shù)據(jù)(框140)?？赡苡杏玫氖菕呙鑸D像的一部分(例 如一個掃描線)，縮放圖像的該部分并然后在完成整個圖像的掃描和縮放之前顯示圖像的 該部分。在掃描、縮放和顯示圖像的一部分之后，過程則可以循環(huán)回到掃描、縮放和顯示圖 像的下一部分。例如，當不是所有圖像數(shù)據(jù)都是可用的或圖像數(shù)據(jù)必須實時處理時可以使 用此技術(shù)。另例如，縮放方法400描述了在框420中確定用于多個像素的Y值的縮放系數(shù) 并然后在框430中實際縮放這些像素的Y值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在某些情況下，可 能有用的是確定用于特定像素的縮放系數(shù)并然后在確定用于下一像素的縮放系數(shù)之前縮 放個別像素?！ど鲜龇椒ㄖ械囊恍┌ㄊ褂镁€性方程或拋物線方程計算縮放系數(shù)。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員將理解，可使用其它函數(shù)計算縮放系數(shù)。優(yōu)選地，這樣的函數(shù)在飽和區(qū)中具有極值?！ど鲜鰣DIB的方法100'包括通過縮放(框132)進一步調(diào)整飽和區(qū)中像素的Y 值(框130)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可選擇其它調(diào)整方法來實施飽和區(qū)中像素的Y值的框130調(diào)整。例如，不同于確定用于個別像素的縮放系數(shù)，框130可包括確定用于飽和區(qū) 中像素的期望Y值并然后通過用期望Y值替換飽和Y值來將飽和像素的Y值調(diào)整為期望Y 值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，期望的Y值可相關(guān)于上述縮放系數(shù)。在一個實例中，根據(jù) D(X) =SthL(X),其中Sth是飽和閾值，期望的Y值(D(x))相關(guān)于上述縮放系數(shù)L(X)。在另 一實例中，框130可包括確定將用于飽和區(qū)中個別像素的Y值增加超過飽和閾值Sth多少并 然后將該增加添加至用于個別像素的Y值?！み@里描述的方法每個像素僅包括小數(shù)目的處理步驟，并且可以實時地實施。因 此，這里描述的方法可以在各種不同環(huán)境中的各種圖像處理系統(tǒng)中實施。這樣的環(huán)境的非 限制性實例包括作為在計算機的圖形卡上，所包括作為圖像編輯器程序的一部分的軟件； 視頻顯示器(例如電視機或計算機監(jiān)視器)內(nèi)的專用信號處理單元的一部分；DVD播放機 的一部分；電視調(diào)諧器的一部分；掃描儀的一部分；以及數(shù)碼相機或類似成像設(shè)備的一部 分。在一個特定實施例中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可用來增大其中電視單元被配備有適中的 處理電源的標準NTSC電視信號的動態(tài)范圍。 這里描述的所有方法試圖基于圖像數(shù)據(jù)的各種特征估算用于飽和區(qū)中像素的縮 放系數(shù)。這些方法假設(shè)沒有人的介入。在某些應(yīng)用中，如以低動態(tài)范圍表示原始捕捉的照 片的數(shù)字增強，可以使人選擇精調(diào)諧和/或影響與特定像素相關(guān)聯(lián)的縮放系數(shù)?！み@里討論的掃描和縮放技術(shù)都關(guān)于色模型值的上邊界的飽和而描述。還可在色 模型值的下邊界使用上述掃描和縮放技術(shù)。例如，在框120中執(zhí)行的掃描(例如掃描方法 200)也可包括尋找“下邊界飽和區(qū)”，其中Y值低于特定的下飽和閾值?？筛鶕?jù)類似于這里 描述的針對上邊界飽和區(qū)的任何縮放技術(shù)的技術(shù)使用框125中的部分縮放系數(shù)來縮放低 于此下飽和閾值的像素的Y值。優(yōu)選地，在框115中引入的偏移的量值足以將圖像數(shù)據(jù)的 Y值移離零值一個量，該量允許下邊界飽和區(qū)的部分縮放?！と缟厦婧喴岬降?，這里討論的示例方法和系統(tǒng)關(guān)于以YIQ色模型表示的像素 的Y值(亮度)而描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，這里描述的方法還可應(yīng)用于其它色模 型值(即I和Q)，并且這里描述的方法還可應(yīng)用于其它色模型，例如RGB、CMY、CMYK、YCbCr、 YUV、HSV和HSL。這里描述的方法還可應(yīng)用于色模型值的組合，如色模型值的線性和非線性 組合。在一些實施例中，將色模型值的組合用來確定合適的調(diào)整并然后將所述調(diào)整應(yīng)用于 個別色模型值。·上述一種特定技術(shù)包括基于恰好在飽和區(qū)之外的像素的Y值的梯度確定最大縮 放系數(shù)Lv(并可能確定最大縮放系數(shù)Lv的位置)。上述技術(shù)包括用于確定飽和區(qū)前和后的 梯度的特定方法(方程(4)和(5))。可使用用于確定這些梯度的其它技術(shù)。說明這樣的梯 度確定技術(shù)的非限制性實例的方程包括Vw =玄 Γ(Λ； = i +1) — Y{x = i)(4A)Vflvgi^ = i 阼= ) - ro = +(5Α) 在一些實施例中，方法100或方法100'可包括在框130之后但在框140之前的
另一個進一步調(diào)整過程。這樣的進一步調(diào)整可包括進一步縮放并且可用來利用高位深度表 示中任何剩余的動態(tài)范圍。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)根據(jù)由下面的權(quán)利要求所限定的內(nèi)容來解釋。
權(quán)利要求
一種用于處理圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器，所述處理器被配置為識別所述圖像數(shù)據(jù)中的一個或者更多個飽和區(qū)；以及根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的一個或者更多個特性調(diào)整所述一個或者更多個飽和區(qū)中的像素的色模型值，其中對應(yīng)于特定像素的調(diào)整量基于以下中的一個或者更多個確定所述特定像素相對于所述飽和區(qū)的邊緣的距離；所述飽和區(qū)的尺寸；恰好在所述飽和區(qū)之外的像素的色彩值的梯度；所述特定像素的色彩值的時間行為；對應(yīng)于所述特定像素的其他色彩值的行為；以及所述飽和區(qū)周圍透鏡耀斑圖案的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為通過將所述一個或者更多個 飽和區(qū)中每個像素的色模型值縮放對應(yīng)的縮放系數(shù)來調(diào)整像素的色模型值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為對所述圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行初始調(diào) 整以提供調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)，其中所述初始調(diào)整增加所述圖像的位深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述初始調(diào)整包括均勻縮放和均勻偏移。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述初始調(diào)整包括非線性調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，包括查找表，其中所述初始調(diào)整使用所述查找表執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述初始調(diào)整包括通過均勻縮放系數(shù)進行均勻縮 放，所述均勻縮放系數(shù)提供小于所述調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的位深度的全范圍的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述均勻縮放系數(shù)位于所述調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的范 圍與在所述初始調(diào)整之前的所述圖像數(shù)據(jù)的范圍的比值的0. 25至0. 75的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為通過沿著多個軸執(zhí)行掃描來 識別所述飽和區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述多個軸包括第一軸、第二軸和第三軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述第一軸、第二軸和第三軸包括水平軸、豎直 軸和對角線軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為通過如下所述來調(diào)整所述 一個或者更多個飽和區(qū)中像素的色模型值相對于與第一軸平行的掃描線調(diào)整像素的色模 型值；相對于與第二軸平行的掃描線調(diào)整像素的色模型值；以及針對各個所述像素將得到 的縮放的色模型值組合以產(chǎn)生所述像素的縮放系數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為通過平均組合所述縮放的 色模型值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為通過模糊平均組合所述縮 放的色模型值。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為針對所述一個或者更多個 飽和區(qū)的每一個設(shè)置最大縮放系數(shù)(Lv)，并且所述處理器被配置為通過將一個飽和區(qū)中像 素的色模型值縮放不超過所述最大縮放系數(shù)的量來調(diào)整像素的色模型值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為識別所述飽和區(qū)中的中心 像素，以及將所述中心像素的色模型值縮放所述最大縮放系數(shù)并且將所述飽和區(qū)中其他像素的色模型值縮放小于所述最大縮放系數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為基于所述一個飽和區(qū)的尺 寸確定所述飽和區(qū)的最大縮放系數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為根據(jù)分別具有位于飽和區(qū) 的中心的頂點的拋物線方程縮放對應(yīng)的飽和區(qū)中的像素的色模型值。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為基于與一個飽和區(qū)相鄰的 區(qū)域中的色模型值的梯度設(shè)置所述一個飽和區(qū)的最大縮放系數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述處理器被配置為通過識別其色模型值在上 飽和閾值之上或者在下飽和閾值之下的像素識別所述飽和區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述色模型值包括亮度值。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任意一項所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括電視。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任意一項所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括計算機圖形卡。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任意一項所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括DVD播放器。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任意一項所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括視頻顯示器。
26.根據(jù)權(quán)利要求2至20中任意一項所述的設(shè)備，其中所述色模型值包括亮度值。
27.一種用于處理圖像數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括 識別所述圖像數(shù)據(jù)中的一個或者更多個飽和區(qū)；以及根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的一個或者更多個特性調(diào)整所述一個或者更多個飽和區(qū)中的像素 的色模型值，其中對應(yīng)于特定像素的調(diào)整量基于以下中的一個或者更多個確定 所述特定像素相對于所述飽和區(qū)的邊緣的距離； 所述飽和區(qū)的尺寸；恰好在所述飽和區(qū)之外的像素的色彩值的梯度； 所述特定像素的色彩值的時間行為； 對應(yīng)于所述特定像素的其他色彩值的行為；以及 所述飽和區(qū)周圍透鏡耀斑圖案的存在。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述處理器被配置為對所述圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行初始調(diào)整 以提供調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)，其中所述初始調(diào)整增加所述圖像的位深度。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述初始調(diào)整包括均勻縮放和均勻偏移。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述初始調(diào)整包括非線性調(diào)整。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，包括查找表，其中所述初始調(diào)整使用所述查找表執(zhí)行。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述初始調(diào)整包括通過均勻縮放系數(shù)進行均勻 縮放，所述均勻縮放系數(shù)提供小于所述調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的位深度的全范圍的值。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述均勻縮放系數(shù)位于所述調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的 范圍與在所述初始調(diào)整之前的所述圖像數(shù)據(jù)的范圍的比值的0. 25至0. 75的范圍內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述處理器被配置為通過沿著多個軸執(zhí)行掃描 來識別所述飽和區(qū)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述軸包括第一軸、第二軸和第三軸。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述第一軸、第二軸和第三軸包括水平軸、豎直軸和對角線軸。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述處理器被配置為通過如下所述來調(diào)整所述 一個或者更多個飽和區(qū)中像素的色模型值相對于與第一軸平行的掃描線調(diào)整像素的色模 型值；相對于與第二軸平行的掃描線調(diào)整像素的色模型值；以及針對各個所述像素將得到 的縮放的色模型值組合以產(chǎn)生所述像素的縮放系數(shù)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述處理器被配置為通過平均組合所述縮放的 色模型值。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述處理器被配置為通過模糊平均組合所述縮 放的色模型值。
40.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述處理器被配置為針對所述一個或者更多個 飽和區(qū)的每一個設(shè)置最大縮放系數(shù)(Lv)，并且所述處理器被配置為通過將一個飽和區(qū)中像 素的色模型值縮放不超過所述最大縮放系數(shù)的量來調(diào)整像素的色模型值。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述處理器被配置為識別所述飽和區(qū)中的中心 像素，以及將所述中心像素的色模型值縮放所述最大縮放系數(shù)并且將所述飽和區(qū)中其他像 素的色模型值縮放小于所述最大縮放系數(shù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述處理器被配置為基于所述飽和區(qū)的尺寸確 定所述飽和區(qū)的最大縮放系數(shù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述處理器被配置為根據(jù)分別具有位于飽和區(qū) 的中心的頂點的拋物線方程縮放對應(yīng)的飽和區(qū)中的像素的色模型值。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述處理器被配置為基于與一個飽和區(qū)相鄰的 區(qū)域中的色模型值的梯度設(shè)置所述一個飽和區(qū)的最大縮放系數(shù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述處理器被配置為通過識別其色模型值在上 飽和閾值之上或者在下飽和閾值之下的像素識別所述飽和區(qū)。
46.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述處理器被配置為通過將所述一個或者更多 個飽和區(qū)中每個像素的色模型值縮放對應(yīng)的縮放系數(shù)來調(diào)整像素的色模型值。
47.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括通過沿著第一掃描軸掃描所述圖像數(shù)據(jù)中像素 的色模型值來識別飽和區(qū)中的像素，以確定飽和區(qū)的一個邊緣的起始像素和所述飽和區(qū)的 另一邊緣的終止像素。
48.根據(jù)權(quán)利要求27或47中任意一項所述的方法，包括至少部分地基于對應(yīng)像素和所 述飽和區(qū)邊緣之間的像素的數(shù)目的函數(shù)確定每個調(diào)整的大小，其中所述函數(shù)在所述飽和區(qū) 中具有極值。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中對于所述起始像素和所述終止像素中的至少之 一，所述函數(shù)為1。
50.根據(jù)權(quán)利要求27至49中任意一項所述的方法，包括至少部分地基于如下所述來確 定每個調(diào)整的大小檢測所述飽和區(qū)周圍的透鏡耀斑圖案；以及使用所述透鏡耀斑圖案的 模型來預(yù)測所述飽和區(qū)中的所述像素的色模型值。
51.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括沿著第一掃描軸重復(fù)掃描所述圖像數(shù)據(jù)的多個 像素線的色模型值，并調(diào)整每個飽和區(qū)中每個個別像素的色模型值直到已沿著所述第一掃 描軸掃描和調(diào)整了整個圖像為止。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，包括沿著第二掃描軸重復(fù)掃描所述圖像數(shù)據(jù)的多個 像素線的色模型值，并調(diào)整每個飽和區(qū)中每個個別像素的色模型值直到已沿著所述第二掃 描軸掃描和調(diào)整了整個圖像為止。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，包括將沿著所述第一掃描軸掃描和調(diào)整的圖像數(shù)據(jù) 的色模型值與沿著所述第二掃描軸掃描和調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的色模型值組合以形成高位深 度表示。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中將色模型值組合包括獲得沿著所述第一掃描軸 掃描和調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的色模型值與沿著所述第二掃描軸掃描和調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的色模 型值的平均。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中將色模型值組合包括獲得沿著所述第一掃描軸 掃描和調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的色模型值與沿著所述第二掃描軸掃描和調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)的色模 型值的平均以獲得中間值，并使所述中間值的兩個或更多個相鄰像素的組模糊以形成所述 高位深度表示。
56.根據(jù)權(quán)利要求27至55的任意一項所述的方法，其中所述色模型值包括亮度值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于處理圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備及其方法，包括識別所述圖像數(shù)據(jù)中的一個或者更多個飽和區(qū)；以及根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)的一個或者更多個特性調(diào)整所述一個或者更多個飽和區(qū)中的像素的色模型值，其中對應(yīng)于特定像素的調(diào)整量基于以下中的一個或者更多個確定所述特定像素相對于所述飽和區(qū)的邊緣的距離；所述飽和區(qū)的尺寸；恰好在所述飽和區(qū)之外的像素的色彩值的梯度；所述特定像素的色彩值的時間行為；對應(yīng)于所述特定像素的其他色彩值的行為；以及所述飽和區(qū)周圍透鏡耀斑圖案的存在。
文檔編號G06T5/00GK101901480SQ201010139719
公開日2010年12月1日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者格雷戈里·約翰·沃德, 洛恩·A·懷特黑德, 赫爾格·西岑 申請人:杜比實驗室特許公司