图像处理方法、装置、电子设备及存储介质与流程

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）成像被认为是数字媒体的下一次革命，因为它努力遵循人类视觉系统（hvs）感知世界的能力，从而产生与现实世界非常接近的观看体验。hdr图像和视频技术可以捕获场景中的所有光线和颜色信息，提供接近我们眼睛感知的效果。这与常规标准动态范围（sdr）采集相反，后者只能捕获和再现真实场景中存在的有限动态范围和颜色信息。由于hdr值对应于绝对光值，因此hdr可以在亮度和颜色范围方面模仿hvs的功能。hdr技术彻底改变了数字媒体表示的整个流程，影响采集、压缩、传输和显示。hdr专注于视觉变化，允许同时捕获场景中非常暗和明亮的区域，解决了sdr中存在的黑暗和明亮区域的挑战，并提供了整个场景的更多细节。 hdr图像（或视频）包含的像素可以表示比现有sdr图像（或视频）提供的像素范围更大的颜色和亮度级别。这些像素极大地提高了图像（或视频）内容的整体视觉质量，使其看起来更逼真，更吸引观众。

2、hdr技术的日益普及为netflix、好莱坞电影公司和整个广播行业等内容提供商打开了新的市场机遇。然而，采集hdr的过程仍然具有挑战性且成本高昂，因为该技术仍处于不成熟阶段。因此，能够通过将现有sdr内容转换为新格式并利用新hdr显示器的功能来制作hdr内容非常重要。这仍然可以显著提高以前以sdr格式捕获的内容在hdr显示器上的视觉质量。

3、相关技术中，一些工作集中在将sdr格式的图像转换为hdr格式，开发所谓的逆色调映射运算符（itmo）来实现这种转换。鉴于人们试图重建丢失的信息这一事实，itmo的设计已被证明是非常具有挑战性的。因此，大多数的工作只关注特定类别的内容，要么考虑sdr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。因此，如何克服上述将sdr格式的图像转换为hdr格式图像的技术缺陷是需要解决的一个技术问题。

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sdr图像转换为hdr图像，为不同的亮度条件的sdr图像提供高质量的视觉质量输出。

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、对光域中输入的原始图像从rgb色彩空间转换至hsl色彩空间，并获取亮度通道的第一亮度值；所述原始图像为标准动态范围sdr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；

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hsl色彩空间转换至rgb色彩空间，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，得到第三中间图像；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，所述目标图像为高动态范围hdr图像；

8、根据所述目标图像的指定格式与所述第三中间图像，生成所述目标图像。

9、在一种实施方式中，在所述将所述第一中间图像从hsl色彩空间转换至rgb色彩空间，得到第二中间图像之后，且在所述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，得到第三中间图像之前，还包括：

10、针对每个颜色通道，根据指定的颜色调整方程对所述第二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，得到第四中间图像；

11、在得到所述第四中间图像之后，根据所述第四中间图像的颜色坐标与所述颜色转换矩阵，从原始色域转换至目标色域，得到所述第三中间图像。

12、由于根据指定的颜色调整方程进行颜色调整，保持颜色的色调不变以及亮度基本不变，这样，可以保证输入的sdr图像与输出的hdr图像之间颜色的准确性。

13、在一种实施方式中，所述颜色调整方程如下：

14、；

15、其中，为pq域中所述第二中间图像的任一颜色通道的色彩饱和度，为pq域中所述第四中间图像的任一颜色通道的色彩饱和度，为所述第二亮度值，为所述第三亮度值，

16、 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，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。

22、在一种实施方式中，所述全局映射曲线的方程如下：

23、；

24、其中，为所述第二亮度值，为所述第三亮度值，与分别为三段线性曲线的斜率，与分别为三段线性曲线的截距，与为两个分界点的横坐标，为所述第二亮度值的最小值，为所述第二亮度值的最大值。

25、在一种实施方式中，通过如下计算式计算得到：

26、；

27、通过如下计算式计算得到：

28、；

29、其中，为黑暗区与正常区的分界点的横坐标，为正常区与明亮区的分界点的横坐标。

30、在一种实施方式中，与的值可通过如下方法获取：

31、根据所述第二亮度值获取所述原始图像在pq域中的直方图；

32、根据所述直方图对所述原始图像进行自适应分割，将所述原始图像划分为黑暗区、正常区与明亮区；

33、根据所述黑暗区与所述正常区的分界点得到的值，根据所述正常区与所述明亮区的分界点得到的值。

34、在一种实施方式中，以及的计算方法如下：

35、确定与在hdr域中各自对应的值与；

36、获取所述两个端点的坐标；

37、根据以及所述两个端点的坐标，计算得到以及的值。

38、在一种实施方式中，与的值通过以下计算式计算得到：

39、；

40、其中，与为两个常数。

41、在一种实施方式中，为0.15，为0.4。

42、在一种实施方式中，与的值可通过如下方法获取：

43、根据所述第二亮度值获取所述原始图像在pq域中的直方图；

44、根据所述直方图确定所述黑暗区、所述正常区与所述明亮区中各自的像素数量；

45、根据所述黑暗区、所述正常区与所述明亮区中各自的像素数量，确定所述黑暗区、所述正常区与所述明亮区各自的权重；

46、根据所述黑暗区、所述正常区与所述明亮区各自的权重进行模拟，确定与的值。

47、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：

48、；

49、其中，为所述第二亮度值，为所述第三亮度值， c 1与 c 2分别为常数；

50、 c 2的计算式如下：

51、；

52、 c 1的计算式如下：

53、；

54、其中，为所述第二亮度值的最小值，为所述第二亮度值的最大值， 为pq域中目标hdr显示器的最小亮度值，为pq域中目标hdr显示器的最大亮度值。

55、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：

56、第一获取模块，被配置为对光域中输入的原始图像从rgb色彩空间转换至hsl色彩空间，并获取亮度通道的第一亮度值；所述原始图像为标准动态范围sdr图像；

57、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；

58、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；

59、第二转换模块，被配置为将所述第一中间图像从hsl色彩空间转换至rgb色彩空间，得到第二中间图像；

60、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，得到第三中间图像；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，所述目标图像为高动态范围hdr图像；

61、生成模块，被配置为根据所述目标图像的指定格式与所述第三中间图像，生成所述目标图像。

62、在一种实施方式中，所述图像处理装置，还包括：

63、颜色调整模块，被配置为针对每个颜色通道，根据指定的颜色调整方程对所述第二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，得到第四中间图像；

64、所述第三转换模块，还被配置为在得到所述第四中间图像之后，根据所述第四中间图像的颜色坐标与所述颜色转换矩阵，从原始色域转换至目标色域，得到所述第三中间图像。

65、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。

66、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。

67、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：由于对光域中输入的原始图像（sdr图像）从rgb色彩空间转换至hsl色彩空间，并获取亮度通道的亮度，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sdr图像转换至感知域，因此，有助于保持框架的整体视觉印象。

68、然后，根据指定的全局映射曲线的方程，将第二亮度值转换为第三亮度值，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的亮度进行转换，即对sdr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sdr图像转换为hdr图像，为不同的亮度条件的sdr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。

69、然后，将第一中间图像从hsl色彩空间转换至rgb色彩空间，得到第二中间图像，然后再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，得到第三中间图像，最后，根据目标图像的指定格式与第三中间图像，生成目标图像。

70、综上所述，本技术提供的技术方案，可以实现将整幅sdr图像转换为hdr图像，为不同的亮度条件的sdr图像提供高质量的视觉质量输出；还可以避免图像格式转换过程中产生闪烁伪影。