向后兼容的扩展图像格式的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本公开整体涉及一种图像编码系统和方法，与许多现有图像文件格式相比，该系统和方法提供增大的精确度、增大的动态范围和更宽的色域。更具体地，本公开涉及一种与现有设备向后兼容的图像编码方法，使得增大的精确度、动态范围和色域数据不会导致现有设备发生故障。
[0002]如已知的，根据用于定义图像属性的参考值来表示数字图像。例如，可由多个参考值(例如，R或红色、G或绿色以及B或蓝色值)来指定数字图像的每个像素的属性。根据色彩模型来定义这些参考值。色彩模型描述可使用参照值的组合表示色彩的方式。可根据特定色彩模型产生的色彩集合是色彩空间。用于在显示设备诸如电视屏幕、计算机监视器、平板电脑等上产生图像的最常见的色彩模型是RGB色彩模型。RGB色彩模型定义由变化等级(SP，变化的参考值)的红、绿和蓝原色的组合产生的一组色彩。
[0003]图1示出了CIE1931色彩空间色度图。外部曲线边界105表示可见光谱单色色彩，其中以纳米为单位表示波长。色彩沿外部曲线边界105行进通过波长增大的紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色和红色范围。用于特定RGB色彩空间的红、绿和蓝原色的色度(S卩，其中一种色彩通道具有非零值，另外两种色彩通道具有零值的色度)形成色彩三角形115的顶点。可由RGB色彩空间表示的色度的色域由色彩三角形115内的色度表示。色彩三角形115对应于sRGB色彩空间，即最常见的RGB色彩空间。顶点I1A是sRGB红原色，顶点I1B是sRGB绿原色，并且顶点IlOC是sRGB蓝原色。在120处示出了D65白色点，即所有色彩通道都等于一的点。
[0004]如图1中所示，典型色彩空间诸如sRGB色彩空间涵盖明显小于人可见的完整色度范围的色度范围。此外，典型的色彩空间能够仅表示可由人感知的亮度等级的小部分。已通过基于显示器介质能够产生的色彩的设计来将这些色彩空间限制并入到常用色彩空间中。即色彩空间仅需要涵盖可由现有显示介质诸如电视机显示器和计算机监视器能够产生的色彩。实际上，在色彩空间仅限于可产生的那些色彩的情况下，可产生色彩(对于给定数据大小)的精度增大。随着能够产生更宽色域(即更宽范围的色度)和更大动态范围(即更宽范围的亮度水平)的新显示技术的出现，将需要根据包括更宽范围色彩的色彩空间来定义图像。然而，在此过渡期间，用于承载附加色彩信息的图像文件还可由现有设备读取和呈现将也是必要的。因此希望指定一种用于对图像进行编码的方法和系统，与现有的图像文件格式相比，该方法和系统提供增大的精度、增大的动态范围和更宽的色域，并且还与现有显示设备兼容。
【发明内容】
[0005]—种对具有扩展图像内容的图像进行编码的方法可包括获取以第一图像格式表示的第一图像，以及获取与第一图像对应的并以第二图像格式表示的第二图像。可由第一范围的参考值来定义第一图像的每个元素，并可由第二范围的参考值来定义第二图像的每个元素。第一范围可以是第二范围的真子集，使得第一格式和第二格式在第一格式的完整范围的参考值上一致。在一个实施例中，然后可从第二图像减去第一图像以获取差异图像。可在图像文件的标准有效载荷部分中对第一图像进行编码，并可在图像文件的元数据部分中对差异图像进行编码。可在程序代码中实现该方法并且被存储在非暂态介质上。所存储的程序代码可由一个或多个处理器执行，该一个或多个处理器是被配置为实施该方法的系统的一部分或控制该系统。
[0006]—种对具有扩展图像内容的图像进行解码的方法可包括对图像文件的有效载荷部分进行解码以生成第一图像。可以基础图像格式来表示第一图像，其中每个图像元素由第一范围的参考值来定义。可对图像文件的元数据部分进行解码以生成附加图像数据。附加图像数据可与第一图像组合以生成第二图像。可使用扩展图像格式来表示第二图像，其中每个图像元素由第二范围的参考值定义。第一范围可以是第二范围的真子集，使得基础图像格式和扩展图像格式在基础图像格式的完整范围的参考值上一致。可在程序代码中实现该方法并且被存储在非暂态介质上。所存储的程序代码可由一个或多个处理器执行，该一个或多个处理器是被配置为实施该方法的系统的一部分或控制该系统。
【附图说明】
[0007]图1示出了具有指定的sRGB色域的CIE1931色彩空间色度图。
[0008]图2是示出了根据一个实施例的扩展图像格式的组分的框图。
[0009]图3是示出了根据一个实施例的用于提取以扩展图像格式进行编码的附加信息的操作的框图。
[0010]图4是示出了根据一个实施例的用于提取以扩展图像格式进行编码的附加信息并将所提取的信息分离成不同通道的操作的框图。
[0011]图5A至图5C是示出了根据多个实施例的将基础图像和从扩展图像提取的图像数据编码成广泛支持的图像格式的过程的框图。
[0012]图6是示出了根据一个实施例的基础图像的编码、所提取的附加图像数据的一个或多个通道，以及用于以广泛支持的图像格式重建扩展图像的指令的框图。
[0013]图7是示出了根据一个实施例的用于对使用广泛支持的图像格式编码的扩展图像进行解码的过程的流程图。
[0014]图8示出了根据一个实施例的示例性电子设备。
【具体实施方式】
[0015]本公开涉及一种用于对扩展图像进行编码使其能够与现有解码设备兼容的系统、方法和计算机可读介质。通常，扩展图像格式被定义为使用匹配现有图像格式的通道原色。因为扩展图像格式参考了现有图像格式的通道原色，所以可通过如下所述的计算廉价的操作提取被包括在扩展图像格式中的附加图像信息。
[0016]在以下描述中，为了解释的目的，阐述了很多具体细节以便提供对发明构思的彻底理解。作为该描述的一部分，本公开的附图中的一些附图以框图形式表示结构和设备，以避免模糊本发明。为了清晰起见，在本说明书中未描述实际具体实施的所有特征。此外，本公开中所使用的语言已主要被选择用于可读性和指导性目的，并且可能没有被选择为划定或限定本发明的主题，诉诸于所必需的权利要求以确定此类发明主题。在本公开中提到“一个实施例” (“one embodiment”或“an embodiment”)意指被包括在本发明的至少一个实施例中的结合该实施例所述的特定特征、结构或特性，并且多次提到“一个实施例”(“oneembodiment”或“an embodiment”)不应被理解为必然地全部参考相同的实施例。
[0017]应当理解，在任何实际具体实施的开发中(如在任何开发项目中)，必须要作出许多决策以实现开发者的特定目标(如，符合与系统和商务相关的约束)，并且这些目标将在不同具体实施之间变化。还应当理解，此类开发工作可能是复杂且费时的，但尽管如此，对于受益于本公开的图像处理的那些普通技术人员而言，这仍然是他们的日常工作。
[0018]参考图2，基础图像格式可根据用于定义图像像素的属性的参考值205来描述图像。例如，以RGB格式表示的图像的每个像素可包括用于红色通道、绿色通道和蓝色通道的参考值。用于红色、绿色和蓝色通道的参考值共同定义了给定色彩空间(即，由红色、绿色和蓝色通道原色定义的色彩空间)内的像素的属性。可根据0.0到1.0范围内的标称值来描述参考值。例如，具有值(1.0，0.0，0.0)(被表示为(R，G，B))的图像像素将是具有最高可能亮度的纯红色像素(即，具有红色通道原色属性的像素)。在例示的实施例中，对于常见消费者图像格式通用的是，可将每个参考值表示为8位二进制数。本领域的普通技术人员应认识到其他位深度是可能的。例如，16位。
[0019]在一个实施例中，扩展图像格式在基础图像格式的参考值范围内与基础图像是一致的。因此，扩展图像格式参考了与基础图像格式相同的原色(例如，红色、绿色和蓝色)。然而，可扩展用于参考值210的标称范围，以对附加图