一种基于参考图的全局色调映射元数据生成方法、装置、设备及可读存储介质与流程

本技术涉及图像处理，特别是涉及一种基于参考图的全局色调映射元数据生成方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术：

1、随着高动态范围（high dynamic range，hdr）视频技术的发展，同一视频内容需要适配具有不同峰值亮度和显示能力的终端设备。采用色调映射技术可以将hdr图像转换至目标显示范围。其中，全局色调映射（global tone mapping，gtm）由于计算复杂度较低、便于通过少量元数据进行描述，被广泛应用于hdr视频处理和播放场景。

2、然而，现有全局色调映射方法通常依据整幅图像的亮度统计信息、最大亮度或预设映射曲线生成映射关系，难以反映图像不同区域之间的亮度差异，容易导致高亮区域细节损失、暗部层次不足或局部对比度下降。虽然局部色调映射（local tone mapping，ltm）能够根据图像局部特征进行调整，以获得较好的显示效果，但其通常需要较高计算开销，且处理结果难以通过简单元数据在播放端准确复现。

3、因此，如何获得与局部色调映射显示效果相近的全局色调映射元数据的技术问题，是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种基于参考图的全局色调映射元数据生成方法、装置、设备及可读存储介质，以实现在降低播放端处理复杂度的同时，使得全局色调映射结果更加贴近参考图的显示效果。

2、为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：

3、一种基于参考图的全局色调映射元数据生成方法，包括：

4、获取高动态范围图像，并确定所述高动态范围图像对应的输入峰值亮度和目标输出峰值亮度；

5、根据所述目标输出峰值亮度获取与所述高动态范围图像对应的参考图；

6、根据所述高动态范围图像和所述参考图生成候选全局色调映射参数，并利用所述候选全局色调映射参数对所述高动态范围图像进行映射处理，得到全局色调映射结果；

7、根据所述全局色调映射结果与所述参考图之间的差异，对所述候选全局色调映射参数进行迭代优化，得到目标全局色调映射参数；

8、根据所述目标全局色调映射参数生成用于指示播放设备对所述高动态范围图像进行全局色调映射处理的全局色调映射元数据。

9、优选地，根据所述目标输出峰值亮度获取与所述高动态范围图像对应的参考图，包括：

10、根据所述目标输出峰值亮度对所述高动态范围图像执行局部色调映射处理，得到所述参考图。

11、优选地，根据所述高动态范围图像和所述参考图生成候选全局色调映射参数，包括：

12、分别从所述高动态范围图像和所述参考图中提取亮度特征；

13、根据所述亮度特征确定输入亮度与目标亮度之间的映射关系；

14、根据所述映射关系生成候选全局色调映射参数。

15、优选地，根据所述全局色调映射结果与所述参考图之间的差异，对所述候选全局色调映射参数进行迭代优化，包括：

16、确定所述全局色调映射结果与所述参考图的亮度差异；

17、根据所述亮度差异调整所述候选全局色调映射参数；

18、基于调整后的候选全局色调映射参数重新生成全局色调映射结果，直至满足预设优化条件。

19、优选地，根据所述亮度差异调整所述候选全局色调映射参数，包括：

20、根据所述亮度差异、结构差异、局部对比度差异和色彩差异中的至少一种确定优化损失；

21、根据所述优化损失调整所述候选全局色调映射参数。

22、优选地，对所述候选全局色调映射参数进行迭代优化，包括：

23、对所述候选全局色调映射参数施加映射曲线单调性约束、映射曲线非负性约束、输出亮度范围约束、黑白点连续性约束以及相邻分段斜率变化约束中的至少一种进行约束处理；

24、根据约束后的候选全局色调映射参数生成所述目标全局色调映射参数。

25、优选地，获取高动态范围图像，包括：

26、获取待处理视频；

27、对所述待处理视频中的视频帧、场景进行划分，得到划分结果；

28、利用所述划分结果，或利用时间窗口从所述待处理视频中确定所述高动态范围图像。

29、一种基于参考图的全局色调映射元数据生成装置，包括：

30、图像获取模块，用于获取高动态范围图像，并确定所述高动态范围图像对应的输入峰值亮度和目标输出峰值亮度；

31、参考图获取模块，用于根据所述目标输出峰值亮度获取与所述高动态范围图像对应的参考图；

32、参数生成模块，用于根据所述高动态范围图像和所述参考图生成候选全局色调映射参数，并利用所述候选全局色调映射参数对所述高动态范围图像进行映射处理，得到全局色调映射结果；

33、参数优化模块，用于根据所述全局色调映射结果与所述参考图之间的差异，对所述候选全局色调映射参数进行迭代优化，得到目标全局色调映射参数；

34、元数据生成模块，用于根据所述目标全局色调映射参数生成用于指示播放设备对所述高动态范围图像进行全局色调映射处理的全局色调映射元数据。

35、一种电子设备，包括：

36、存储器，用于存储计算机程序；

37、处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述基于参考图的全局色调映射元数据生成方法的步骤。

38、一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于参考图的全局色调映射元数据生成方法的步骤。

39、应用本技术实施例所提供的方法，获取高动态范围图像，并确定高动态范围图像对应的输入峰值亮度和目标输出峰值亮度；根据目标输出峰值亮度获取与高动态范围图像对应的参考图；根据高动态范围图像和参考图生成候选全局色调映射参数，并利用候选全局色调映射参数对高动态范围图像进行映射处理，得到全局色调映射结果；根据全局色调映射结果与参考图之间的差异，对候选全局色调映射参数进行迭代优化，得到目标全局色调映射参数；根据目标全局色调映射参数生成用于指示播放设备对高动态范围图像进行全局色调映射处理的全局色调映射元数据。

40、本技术通过获取目标输出峰值亮度下，与高动态范围图像对应的参考图，并根据全局色调映射结果与参考图之间的差异对候选全局色调映射参数进行优化，使生成全局色调映射元数据的过程具有明确的目标效果参照。因此，能够减少仅依据图像统计信息或经验曲线生成映射参数导致的显示偏差，使播放设备基于元数据执行全局色调映射处理时获得更加接近参考图的显示效果。本技术可利用参考图引导全局色调映射参数优化，而播放阶段仅需利用生成的全局色调映射元数据执行全局色调映射处理，无需在播放设备侧执行复杂的局部色调映射过程，因此能够在降低终端计算复杂度的同时保留局部色调映射带来的显示效果优势。

41、也就是说，本技术在实现降低播放端处理复杂度的同时，还使得全局色调映射结果更加贴近参考图的显示效果，从而提高图像在不同显示设备中的适配效果。

42、相应地，本技术实施例还提供了与上述基于参考图的全局色调映射元数据生成方法相对应的基于参考图的全局色调映射元数据生成装置、设备和可读存储介质，具有上述技术效果，在此不再赘述。