本发明涉及图像处理,具体涉及一种图像处理方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术:
1、高动态范围(hdr)技术作为数字媒体的新革命而兴起,最近已被行业采用为采集、传输和显示视频内容的新标准。然而,由于大多数现有商业显示器无法显示真正的hdr图像内容,因此,hdr图像内容与这些传统显示器的向后兼容性是一个非常重要的话题。多年来,业界已经提出了几种色调映射运算符(tmo)来将hdr图像格式转换为标准动态范围(sdr)图像格式。随着sdr显示器的最新发展,对视频tmo的需求变得至关重要。
2、相关技术中,大多数先进tmo都适用于特定类型的输入内容,要么考虑hdr格式图像中正常(平均亮度)的内容,要么关注黑暗和/或明亮的内容,具有一定的局限性,无法为不同的亮度级别提供高质量的视觉质量输出,无法保持原始hdr图像内容的艺术印象。此外,当前的算法对硬件不友好并且计算量大。因此,如何克服上述将hdr格式的图像转换为sdr格式图像的技术缺陷是需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种图像处理方法、装置、电子设备及存储介质,可以实现将整幅hdr图像转换为sdr图像,为不同的亮度条件的hdr图像提供高质量的视觉质量输出,且对硬件友好,计算量小。
2、根据本技术实施例的第一方面,提供一种图像处理方法,包括:
3、将原始图像转换至光域,并针对每个像素提取亮度通道,得到第一亮度值,其中,所述原始图像为高动态范围hdr图像;
4、将所述第一亮度值进行感知量化pq变换,获得在pq域中对应的第二亮度值;其中,采用的pq变换的计算式为其中,lhdr,pq为所述第二亮度值,llight1为所述第一亮度值,γ1为pq变换常数;
5、根据指定的全局映射曲线的方程,将所述第二亮度值转换为第三亮度值,得到第一中间图像;所述第三亮度值为所述第一中间图像的亮度通道的亮度值;
6、将所述第一中间图像从所述pq域转换至光域,得到第二中间图像;
7、根据所述第二中间图像的颜色坐标与颜色转换矩阵,从原始色域转换至目标色域,得到目标图像;其中,所述原始色域为所述原始图像的色域,所述目标色域为目标图像的色域,所述目标图像为标准动态范围sdr图像。
8、在一种实施方式中,所述γ1为4。
9、在一种实施方式中,所述将所述第一中间图像从所述pq域转换至光域,得到第二中间图像,包括:
10、采用逆pq变换的计算式将所述第一中间图像从所述pq域转换至光域,得到所述第二中间图像,其中,所述逆pq变换的计算式为lsdr,pq为所述第三亮度值,llight2为所述第二中间图像的像素的亮度通道的第四亮度值,γ2为逆pq变换常数。
11、在一种实施方式中,所述γ2为0.25。
12、在一种实施方式中,在所述根据指定的全局映射曲线的方程,将所述第二亮度值转换为第三亮度值,得到第一中间图像之后、所述将所述第一中间图像从所述pq域转换至光域,得到第二中间图像之前,还包括:
13、针对每个颜色通道,根据指定的颜色调整方程对所述第一中间图像进行颜色调整,保持颜色的色调不变以及亮度基本不变,得到第三中间图像;
14、在得到所述第三中间图像之后,将所述第三中间图像从所述pq域转换至光域,得到所述第二中间图像。
15、在一种实施方式中,所述颜色调整方程为
16、其中,csdr,pq为pq域中所述第三中间图像的任一颜色通道的色彩饱和度,chdr,pq为pq域中所述第一中间图像的任一颜色通道的色彩饱和度,lhdr,pq为所述第二亮度值,lsdr,pq为所述第三亮度值,α和β为负责控制颜色的色调和色彩饱和度的两个常数。
17、在一种实施方式中,所述全局映射曲线为分段线性曲线,包括两个端点、两个分界点与三段线性曲线,三段线性曲线组成连续曲线,所述两个端点与所述两个分界点将所述原始图像划分为黑暗区、正常区与明亮区;三段线性曲线与黑暗区、正常区与明亮区一一对应;
18、所述根据指定的全局映射曲线的方程,将所述第二亮度值转换为第三亮度值,得到第一中间图像,包括:
19、根据所述全局映射曲线的方程,确定所述两个端点与所述两个分界点;
20、根据所述两个端点与所述两个分界点,将所述原始图像划分为黑暗区、正常区与明亮区;
21、针对所述原始图像的每个区,根据全局映射曲线的方程将所述第二亮度值转换为对应的第三亮度值,得到所述第一中间图像。
22、在一种实施方式中,所述全局映射曲线的方程为:
23、
24、其中,lhdr,pq为所述第二亮度值,lsdr,pq为所述第三亮度值,s1、s2与s3分别为三段线性曲线的斜率,a1、a2与a3分别为三段线性曲线的截距,x1与x2为两个分界点的横坐标,hdrmin,pq为所述第二亮度值的最小值,hdrmax,pq为所述第二亮度值的最大值。
25、在一种实施方式中,x1通过如下计算式计算得到:
26、x1=p1×(hdrmax,pq-hdrmin,pq)+hdrmin,pq;
27、x2通过如下计算式计算得到:
28、x2=hdrmax,pq-p2×(hdrmax,pq-hdrmin,pq);
29、其中,x1为黑暗区与正常区的分界点的横坐标,x2为正常区与明亮区的分界点的横坐标,p1与p2为两个常数。
30、在一种实施方式中,p1为0.15,p2为0.4。
31、在一种实施方式中,s1、s2、s3、a1、a2以及a3的计算方法如下:
32、确定x1与x2在sdr域中对应的y1与y2的值;
33、获取所述两个端点的坐标;
34、根据x1、x2、y1、y2以及所述两个端点的坐标,计算得到s1、s2、s3、a1、a2以及a3的值。
35、在一种实施方式中,y1与y2的值通过以下计算式计算得到:
36、y1=p3×(sdrmax,pq-sdrmin,pq)+sdrmin,pq;
37、y2=p4×(sdrmax,pq-sdrmin,pq)+sdrmin,pq;
38、其中,p3与p4为两个常数,sdrmin,pq为pq域中目标sdr显示器的最小亮度值,sdrmax,pq为pq域中目标sdr显示器的最大亮度值。
39、在一种实施方式中,p3为0.1369,p4为0.7518。
40、在一种实施方式中,所述全局映射曲线为伽马曲线,所述伽马曲线的方程如下:
41、
42、其中,lsdr,pq为所述第三亮度值,lhdr,pq为所述第二亮度值,c1与c2分别为常数;
43、c2的计算式如下:
44、
45、c1的计算式如下:
46、
47、其中,hdrmin,pq为所述第二亮度值的最小值,hdrmax,pq为所述第二亮度值的最大值,sdrmin,pq为pq域中目标sdr显示器的最小亮度值,sdrmax,pq为pq域中目标sdr显示器的最大亮度值。
48、根据本技术实施例的第二方面,提供一种图像处理装置,包括:
49、第一获取模块,被配置为将原始图像转换至光域,并针对每个像素提取亮度通道,得到第一亮度值,其中,所述原始图像为高动态范围hdr图像;
50、第二获取模块,被配置为将所述第一亮度值进行感知量化pq变换,获得在pq域中对应的第二亮度值;其中,采用的pq变换的计算式为其中,lhdr,pq为所述第二亮度值,llight1为所述第一亮度值,γ1为pq变换常数;
51、第一转换模块,被配置为根据指定的全局映射曲线的方程,将所述第二亮度值转换为第三亮度值,得到第一中间图像;所述第三亮度值为所述第一中间图像的亮度通道的亮度值;
52、第二转换模块,被配置为将所述第一中间图像从所述pq域转换至光域,得到第二中间图像;
53、第三转换模块,被配置为根据所述第二中间图像的颜色坐标与颜色转换矩阵,从原始色域转换至目标色域,得到目标图像;其中,所述原始色域为所述原始图像的色域,所述目标色域为目标图像的色域,所述目标图像为标准动态范围sdr图像。
54、根据本技术实施例的第三方面,提供一种电子设备,包括存储器与处理器,所述存储器用于存储所述处理器可执行的计算机程序;所述处理器用于执行所述存储器中的计算机程序,以实现上述的方法。
55、根据本技术实施例的第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,当所述存储介质中的可执行的计算机程序由处理器执行时,能够实现上述的方法。
56、与现有技术相比,本技术的有益效果在于:由于将原始图像(hdr图像)转换至光域,并针对每个像素提取亮度通道,得到第一亮度值,然后,将第一亮度值进行感知量化(pq)转换,获得在pq域中对应的第二亮度值,即,将hdr图像转换至感知域,因此,有助于保持框架的整体视觉印象。而且,采用的pq变换的计算式为对硬件友好,可以在有限的资源下轻松实现,计算量小,可以降低计算成本。
57、然后,根据指定的全局映射曲线的方程,将每个像素的第二亮度值转换为对应的第三亮度值,得到第一中间图像,其中,第三亮度值为第一中间图像的亮度通道的亮度值。一方面,由于使用全局映射曲线而非局部映射曲线,因此,可以对原始图像的整个图像每个像素的亮度进行转换,即对hdr图像中的所有不同亮度等级的区域全部进行亮度转换,而非仅对某类特定亮度等级的区域进行局部亮度转换,因此,可以实现将整幅hdr图像转换为sdr图像,为不同的亮度条件的hdr图像提供高质量的视觉质量输出,另一方面,由于使用全局映射曲线对原始图像的整个图像的亮度作为一个整体进行调整,可以避免可能导致闪烁的亮度的快速变化,进而可以避免闪烁伪影。
58、然后,将第一中间图像从pq域转换至光域,得到第二中间图像,根据第二中间图像的颜色坐标与颜色转换矩阵,从原始色域转换至目标色域,得到目标图像(sdr图像)。
59、综上所述,本技术提供的技术方案,可以实现将整幅hdr图像转换为sdr图像,为不同的亮度条件的hdr图像提供高质量的视觉质量输出,而且,对硬件友好,可以在有限的资源下轻松实现,计算量小,可以降低计算成本。