色调映射方法、装置、设备及计算机可读存储介质与流程

本技术涉及显示，具体涉及一种色调映射方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着显示技术的不断发展，高动态范围（high dynamic range，hdr）视频技术已成为现代显示设备的标准配置。hdr技术通过扩展视频信号的动态范围，使画面能够呈现更宽的亮度范围和更丰富的色彩细节，从而为用户带来更加逼真的视觉体验。然而，终端显示设备的亮度能力通常远低于hdr内容的创作亮度范围，例如，专业监视器的峰值亮度可达1000nit甚至4000 nit，而消费级液晶显示设备的峰值亮度通常仅为400-800 nit。因此，需要通过色调映射（tone mapping，tm）技术将hdr内容的亮度范围映射至显示设备能够呈现的亮度范围内。

2、传统的色调映射方法主要采用全局色调映射策略，即对整幅画面应用统一的映射曲线。全局色调映射方法计算简单，但无法适应画面中不同区域的亮度差异，容易导致局部区域出现过曝或欠曝的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种色调映射方法、装置、设备及计算机可读存储介质，能够有效解决全局色调映射无法适配区域亮度差异、明暗局部失衡的固有缺陷以及使映射结果具备硬件适配性。

2、本发明解决问题所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本技术提供一种色调映射方法，应用于显示设备，包括：

4、获取待处理图像对应的创作意图参数图和目标硬件能力参数图；

5、基于创作意图参数图和目标硬件能力参数图，确定待处理图像中每个像素点的色调映射信息；

6、基于色调映射信息对每个像素点进行色调映射，得到目标图像。

7、在本技术一些实施方案中，创作意图参数图通过如下步骤获取得到：

8、接收源端设备发送的空间动态元数据；

9、对空间动态元数据进行解码，得到色调映射参数图；

10、根据待处理图像的分辨率对色调映射参数图进行模糊扩散，得到创作意图参数图。

11、在本技术一些实施方案中，创作意图参数图通过如下步骤获取得到：

12、对待处理图像进行区域分割，得到多个区域图像；

13、对多个区域图像分别进行色调映射参数统计，得到色调映射参数图；

14、根据待处理图像的分辨率对色调映射参数图进行模糊扩散，得到创作意图参数图。

15、在本技术一些实施方案中，目标硬件能力参数图通过如下步骤获取得到：

16、获取待处理图像的多个局部调光分区的背光驱动信号值；

17、根据背光驱动信号值和面板黑态亮度，得到候选硬件能力参数图；

18、根据待处理图像的分辨率对候选硬件能力参数图进行模糊扩散，得到目标硬件能力参数图。

19、在本技术一些实施方案中，根据背光驱动信号值和面板黑态亮度，得到候选硬件能力参数图，包括：

20、根据背光驱动信号值，确定每个局部调光分区的第一亮度能力值；

21、根据面板黑态亮度，确定每个局部调光分区的第二亮度能力值；

22、根据第一亮度能力值和第二亮度能力值，得到候选硬件能力参数图。

23、在本技术一些实施方案中，根据背光驱动信号值，确定每个局部调光分区的第一亮度能力值，包括：

24、根据分区基础亮度值、每个局部调光分区的背光驱动信号值及每个局部调光分区的亮度缩放系数，确定每个局部调光分区的第三亮度能力值；

25、根据第三亮度能力值，确定每个局部调光分区的第一亮度能力值。

26、在本技术一些实施方案中，根据第三亮度能力值，确定每个局部调光分区的第一亮度能力值，包括：

27、根据第三亮度能力值和每个局部调光分区的光晕亮度增量，得到每个局部调光分区的第四亮度能力值；

28、根据第四亮度能力值和每个局部调光分区的校正系数，得到每个局部调光分区的第五亮度能力值；

29、根据第五亮度能力值和每个局部调光分区的温度补偿系数，得到每个局部调光分区的第一亮度能力值。

30、在本技术一些实施方案中，根据背光驱动信号值，确定每个局部调光分区的第一亮度能力值，包括：

31、根据背光驱动信号值，确定每个局部调光分区的驱动信号等级；

32、根据驱动信号等级，确定每个局部调光分区的第一亮度能力值。

33、在本技术一些实施方案中，根据面板黑态亮度，确定每个局部调光分区的第二亮度能力值，包括：

34、对面板黑态亮度和每个局部调光分区的校正系数进行相乘，得到每个局部调光分区的第六亮度能力值；对第六亮度能力值和每个局部调光分区的光晕亮度增量进行相加，得到每个局部调光分区的第二亮度能力值；或者，

35、对面板黑态亮度和每个局部调光分区的光晕补偿量进行相加，得到每个局部调光分区的第二亮度能力值。

36、在本技术一些实施方案中，创作意图参数图包括每个像素点的第一亮度阈值和每个像素点的第二亮度阈值，目标硬件能力参数图包括每个像素点的第七亮度能力值和每个像素点的第八亮度能力值，基于创作意图参数图和目标硬件能力参数图，确定待处理图像中每个像素点的色调映射信息，包括：

37、针对待处理图像中的任一像素点，根据该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值，得到该像素点的第三亮度阈值；

38、根据该像素点的第二亮度阈值和该像素点的第八亮度能力值，得到该像素点的第四亮度阈值；

39、根据该像素点的第三亮度阈值和该像素点的第四亮度阈值，确定该像素点的色调映射信息。

40、在本技术一些实施方案中，根据该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值，得到该像素点的第三亮度阈值，包括：

41、在该像素点的第一亮度阈值小于或等于该像素点的第七亮度能力值时，将该像素点的第一亮度阈值确定为该像素点的第三亮度阈值；

42、在该像素点的第一亮度阈值大于该像素点的第七亮度能力值时，获取该像素点所属分区的分区亮度状态；根据分区亮度状态，确定该像素点的第一压缩比；基于第一压缩比对该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值进行加权求和，得到该像素点的第三亮度阈值。

43、在本技术一些实施方案中，根据该像素点的第二亮度阈值和该像素点的第八亮度能力值，得到该像素点的第四亮度阈值，包括：

44、在该像素点的第二亮度阈值大于或等于该像素点的第八亮度能力值时，将该像素点的第二亮度阈值确定为该像素点的第四亮度阈值；

45、在该像素点的第二亮度阈值小于该像素点的第八亮度能力值时，将该像素点的第八亮度能力值确定为该像素点的第四亮度阈值。

46、在本技术一些实施方案中，根据该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值，得到该像素点的第三亮度阈值，包括：

47、根据该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值，得到第一亮度比率；

48、在第一亮度比率大于或等于第一阈值时，将该像素点的第一亮度阈值确定为该像素点的第三亮度阈值；

49、在第一亮度比率大于或等于第二阈值且小于第一阈值时，根据该像素点的第一亮度阈值和第一压缩系数，确定该像素点的第三亮度阈值；第二阈值小于第一阈值；

50、在第一亮度比率大于或等于第三阈值且小于第二阈值时，根据该像素点的第一亮度阈值和第二压缩系数，确定该像素点的第三亮度阈值；第二压缩系数小于第一压缩系数，第三阈值小于第二阈值；

51、在第一亮度比率小于第三阈值时，对待处理图像中像素点的第一亮度比率进行平均运算，得到第二亮度比率；根据第二亮度比率，确定第三压缩系数；根据第三压缩系数对该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值进行加权求和，得到该像素点的第三亮度阈值。

52、在本技术一些实施方案中，创作意图参数图包括每个像素点的第一亮度阈值、每个像素点的第二亮度阈值、每个像素点的伽马模式参数以及每个像素点的过渡区间参数，目标硬件能力参数图包括每个像素点的第七亮度能力值，基于创作意图参数图和目标硬件能力参数图，确定待处理图像中每个像素点的色调映射信息，包括：

53、针对待处理图像信息中的任一像素点，根据该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值，得到该像素点的第五亮度阈值；

54、根据该像素点的第二亮度阈值和第一缩放系数，得到该像素点的第六亮度阈值；

55、根据该像素点的伽马模式参数，得到该像素点的伽马值；

56、根据该像素点的过渡区间参数，得到该像素点的过渡平滑系数；

57、根据第五亮度阈值、第六亮度阈值、伽马值及过渡平滑系数，确定该像素点的色调映射信息。

58、在本技术一些实施方案中，根据该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值，得到该像素点的第五亮度阈值，包括：

59、在该像素点的第一亮度阈值大于该像素点的第七亮度能力值时，根据该像素点的第一亮度阈值和该像素点的第七亮度能力值得到第二缩放系数；根据第二缩放系数和该像素点的第一亮度阈值，得到该像素点的第五亮度阈值；

60、在该像素点的第一亮度阈值小于或等于该像素点的第七亮度能力值时，对该像素点的第一亮度阈值和第三缩放系数相乘，得到该像素点的第五亮度阈值。

61、在本技术一些实施方案中，根据该像素点的伽马模式参数，得到该像素点的伽马值，包括：

62、在该像素点的伽马模式参数为第一数值时，确定该像素点的伽马值为第一参数值；

63、在该像素点的伽马模式参数为第二数值时，确定该像素点的伽马值为第二参数值；

64、在该像素点的伽马模式参数不为第一数值和第二数值时，确定该像素点的伽马值为第三参数值；其中，第一参数值＞第三参数值＞第二参数值。

65、在本技术一些实施方案中，根据该像素点的过渡区间参数，得到该像素点的过渡平滑系数，包括：

66、在该像素点的过渡区间参数为第三数值时，确定该像素点的过渡平滑系数为第四参数值；

67、在该像素点的过渡区间参数为第四数值时，确定该像素点的过渡平滑系数为第五参数值；

68、在该像素点的过渡区间参数不为第三数值和第四数值时，确定该像素点的过渡平滑系数为第六参数值；其中，第四参数值＞第六参数值＞第五参数值。

69、在本技术一些实施方案中，创作意图参数图包括每个像素点的色调保护因子，基于色调映射信息对待处理图像中每个像素点进行色调映射，得到目标图像之后，包括：

70、针对待处理图像中的任一像素点，在该像素点的色调保护因子大于第四阈值时，根据第一亮度比率确定该像素点的饱和度系数；

71、根据饱和度系数，对目标图像中与该像素点相匹配的像素点进行色度调整。

72、第二方面，本发明实施例还提供一种色调映射装置，应用于源端设备，包括：

73、根据待处理图像信息，确定空间动态元数据；

74、将空间动态元数据发送至显示设备，以使得显示设备基于空间动态元数据确定待处理图像对应的创作意图参数图，并基于创作意图参数图和目标硬件能力参数图对待处理图像中每个像素点进行色调映射。

75、在本技术一些实施方案中，根据待处理图像信息，确定空间动态元数据，包括：

76、对待处理图像进行区域分割，得到多个区域图像；

77、对多个区域图像分别进行色调映射参数统计，得到色调映射参数图；

78、对色调映射参数图进行编码，得到空间动态元数据。

79、在本技术一些实施方案中，按照预设尺寸的固定网格对待处理图像进行区域分割，固定网格的划分尺寸包括4×4分区、8×8分区、16×16分区中的任意一种。

80、在本技术一些实施方案中，色调映射参数图包括每个区域图像的第七亮度阈值、每个区域图像的第八亮度阈值、每个区域图像的过渡区间参数、每个区域图像的黑电平提升参数、每个区域图像的白电平增益参数和每个区域图像的伽马模式参数中的至少一种。

81、第三方面，本发明实施例还提供一种色调映射装置，应用于显示设备，包括：

82、信息获取模块，用于获取待处理图像对应的创作意图参数图和目标硬件能力参数图；

83、信息确定模块，用于基于创作意图参数图和目标硬件能力参数图，确定待处理图像中每个像素点的色调映射信息；

84、色调映射模块，用于基于色调映射信息对每个像素点进行色调映射，得到目标图像。

85、第四方面，本发明实施例还提供一种色调映射装置，应用于源端设备，包括：

86、数据确定模块，用于根据待处理图像信息，确定空间动态元数据；

87、数据发送模块，用于将空间动态元数据发送至显示设备，以使得显示设备基于空间动态元数据确定待处理图像对应的创作意图参数图，并基于创作意图参数图和目标硬件能力参数图对待处理图像中每个像素点进行色调映射。

88、第五方面，本技术还提供一种显示设备，显示设备包括：

89、一个或多个处理器；

90、存储器；以及

91、一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储于存储器中，并配置为由处理器执行以实现第一方面中任一项的色调映射方法。

92、第六方面，本技术还提供一种源端设备，源端设备包括：

93、一个或多个处理器；

94、存储器；以及

95、一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序被存储于存储器中，并配置为由处理器执行以实现第二方面中任一项的色调映射方法。

96、第七方面，本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器进行加载，以执行第一方面和第二方面中任一项的色调映射方法中的步骤。

97、本发明的有益效果：基于创作意图参数图和目标硬件能力参数图确定待处理图像中每个像素点的色调映射信息，使得的色调映射信息可以贴合屏幕当前分区背光实时发光能力，防止映射输出亮度超出面板硬件可复现区间，使映射结果具备硬件适配性；基于色调映射信息对每个像素点进行色调映射，能够针对性压制高光像素亮度避免过曝，提亮暗部像素还原细节防止欠曝，有效解决全局色调映射无法适配区域亮度差异、明暗局部失衡的固有缺陷，显著提升图像细节保留能力。