CN103024300B - 一种高动态范围图像显示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于图像处理技术领域，提供了一种高动态范围图像显示方法及装置，包括：按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取多个图像子块；根据每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值；根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并显示低动态范围图像。通过结合高动态范围图像的多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值，极大地提高了生成的低动态范围图像的显示效果。

Description

一种高动态范围图像显示方法及装置

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种高动态范围图像显示方法及装置。

背景技术

随着CMOS技术的不断发展，目前大部分手机中的照相机和网络相机都内置了ISP(ImageSignalProcessing，图像信号处理)的CMOS传感器的单芯片模块，所有的自动对焦、自动曝光、自动白平衡以及背光补偿等基本图像处理算法都嵌入在了ISP中。众所周知，图像传感器输出的模拟信号经过模数转换A/D后的图像都是10bits以上的HDR（HighDynamicRange，高动态范围）图像，但是现有的显示设备，如PC的显示器、数字电视显示器、手机的显示屏，可以显示的图像动态范围只有8bits的LDR（LowDynamicRange，低动态范围）图像，所以在HDR图像压缩成LDR图像的过程中将会有图像信息丢失。如何有效的将HDR图像压缩到LDR图像，也将可以使得图像的显示效果更佳，这个过程称为TM（ToneMapping，色调映射）。

目前已有一些研究者在关注真实场景的高动态范围图像到低动态范围图像压缩的研究。现有色调映射方法大体分为两类：（1）全局映射，又称空域不变算子，即对图像的所有像素使用同一个压缩曲线，如常见的图像直线拉伸方法、Gamma校正等；（2）局部映射，又称空域变化算子，即每个像素的映射曲线都是同邻域像素信息相关的。现有的全局映射方法虽然能够在一定程度上将HDR图像压缩成LDR图像，避免光晕现象的影响，然而该方法是基于经验模型，要使得LDR图像达到较佳的效果，需要对相关参数进行细致的调节等；而现有的局部映射方法设计较为复杂，不能从根本上解决光晕影响的问题等。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高动态范围图像显示方法及装置，旨在解决由于利用现有技术将HDR图像压缩为LDR图像后，LDR图像显示效果不佳的问题。

第一方面，所述高动态范围图像显示方法包括：

按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取多个图像子块；

根据所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息、所述每一图像子块中任一像素点在所述高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整所述任一像素点在所述每一图像子块中的亮度值；

根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并显示低动态范围图像。

第二方面，所述高动态范围图像显示装置包括第一分割单元、调整单元、图像生成单元及显示单元，其中：

所述第一分割单元，用于按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取并发送多个图像子块至所述调整单元；

所述调整单元，用于接收所述第一分割单元发送的所述多个图像子块，根据所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息、所述每一图像子块中任一像素点在所述高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整所述任一像素点在所述每一图像子块中的亮度值，并将调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值发送至所述图像生成单元；

所述图像生成单元，用于接收所述调整单元发送的所述调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，并根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并发送低动态范围图像至所述显示单元；以及

所述显示单元，用于接收所述图像生成单元发送的所述低动态范围图像，显示所述低动态范围图像。

本发明实施例通过图像分割获取高动态范围图像的多个图像子块的属性信息，根据每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值，使得根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，有效地生成低动态范围图像，且操作方法简单，生成的低动态范围图像也具有较佳的显示效果，解决了由于利用现有技术将HDR图像压缩为LDR图像后，LDR图像显示效果不佳的问题。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的高动态范围图像显示方法的实现流程图；

图2是本发明第二实施例提供的高动态范围图像显示方法的实现流程图；

图3（a）、3（b）分别是本发明实施例提供的低动态范围图像的显示效果图、区域分割后的显示效果图；

图4是本发明第三实施例提供的高动态范围图像显示装置的结构图；

图5是本发明第四实施例提供的高动态范围图像显示装置的结构图；

图6是本发明第五实施例提供的高动态范围图像显示装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过获取对高动态范围图像进行分割后生成的多个图像子块，结合该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值，再根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成低动态范围图像，且该低动态范围图像更接近该高动态范围图像，极大地提高了生成的低动态范围图像的显示效果。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的高动态范围图像显示方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取多个图像子块。

在具体实施过程中，为追求局部显示效果更佳和算法的性能更好，本发明实施例主要从这两个方面着手解决高动态范围图像的映射效果方面问题，通过采用区域分割的局部映射方法，解决图像中局部的高/低亮度、晕眩等问题，且操作过程中调节局部参数不会影响其他区域的显示效果。具体地，可以采用现有的基于图论的图像分割算法，该基于图论的图像分割算法能够将复杂的场景图像切割为多个内部特征较为一致的局部区域，则分割后，能够获取该高动态范围图像的多个图像子块。

在步骤S102中，根据该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值。

在步骤S103中，根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并显示低动态范围图像。

在具体实施过程中，统计该多个图像子块中每一图像子块的属性信息，该属性信息包括该每一图像子块的像素亮度的最大值L_max、平均值L_mean、方差L_std等。该预设的图像线性映射关系如下公式（1）所示：

$L\left(p\right)=\frac{L\max }{1+\exp (-\mathrm{Lstd}\×(H\left(p\right)-\mathrm{Lmean}))},---\left(1\right)$

其中，H(p)表示该每一图像子块中任一像素点p在该高动态范围图像对应位置处的亮度值，L(p)表示调整后的该任一像素点p在所述每一图像子块中的亮度值。

假设任一图像子块Image1，对应的属性信息包括L1_max、L1_mean、L1_std，且已知该Image1中每一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值，则代入上述公式（1）能够获取每一像素点在该图像子块Image1中的对应像素亮度值，从而对该Image1中每一像素点的亮度值进行了调整更新。同样，经过上述步骤能够对该多个图像子块中每一图像子块的所有像素点的亮度值进行调整。则根据调整后的所有图像子块中所有像素点的亮度值，会生成与该高动态范围图像对应的低动态范围图像，以使该低动态范围图像在显示设备上显示。

在本发明实施例中，通过首先对高动态范围图像进行区域分割，对获取到的不同的图像子块分别使用映射关系或称映射曲线进行处理，最终转换为低动态范围内的图像，将更为直接的处理局部显示的问题，且调整各图像子块对应的映射曲线也比较简单，不会影响图像中其他区域图像子块的显示效果，最终将获取到的低态范围图像或称LDR图像在显示设备上显示时，显示效果更佳。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的高动态范围图像显示方法的实现流程，详述如下：

在步骤S201中，对高动态范围图像进行压缩，获取显示设备能够显示的低动态范围图像。

在步骤S202中，按照预设的图像分割算法，将该低动态范围图像进行分割，获取多个图像子块。

在具体实施过程中，对于较高像素的高动态范围图像或称HDR图像，直接处理比较耗时，为了降低处理时间，可以先对其进行下采样，得到较低像素或称低动态范围的图像之后再进行相关处理。比如，先要将HDR图像映射到LDR图像，可以使用全局映射方法，如线性映射方法或S曲线全局映射方法，将HDR图像数据压缩到LDR图像数据，具体可以使用0-1算法将HDR图像压缩成LDR图像。则在压缩成LDR图像后，可以应用基于图论的区域分割方法对LDR图像进行分割，并对分割的各图像子块分别统计相应的属性信息，包括像素亮度最大值L_max、平均值L_mean、方差L_std等。图3（a）所示为对该HDR图像进行0-1算法压缩后的显示结果，图3（b）为采用基于图论的区域分割方法后的显示效果图。

在步骤S203中，根据该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值。

在步骤S204中，根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并显示低动态范围图像。

其中，该多个图像子块中每一图像子块的属性信息（或称映射参数）包括该每一图像子块的像素亮度最大值L_max、平均值L_mean、方差L_std。

作为本发明一实例，结合上述实施例中公式（1），通过步骤S203、步骤S204，则可以获取将该高动态范围图像映射后的低动态范围图像，且能够在显示设备上显示。

作为本发明另一实例，由于L_mean值代表了图像子块亮度的平均特性；L_std代表了图像子块的像素亮度与均值亮度的偏移程度以及分布的集中程度，且L_std越小，偏移越小，亮度越集中。为了能够取得更佳的图像显示效果，根据实际经验可以取L_std值为0.5；L_max是图像子块的最大亮度值，由于区域分割并不是非常精确，所以其并不能很好的表征目标区域的特性，直接用作映射参数并不合适，而对于比较暗的目标区域，为了能更好地将其真实效果显示出来，需要将其整体亮度进行提升，另外由于此时对图像子块统计得到的L_max通常很小，直接用作映射参数时，显示结果仍然是漆黑一片，在实际操作过程中，可以根据比较可靠的关系式来估计L_max值，统计发现，当L_mean值较小时，使用的L_max应较大，L_mean值较大时，使用的L_max值应较小，但L_mean与L_max并不是严格的反比例关系。则基于最小二乘法原理将大量统计分析的结果进行线性多项式拟合，得到了L_mean与L_max的对应关系，如下公式（2）所示：

$L_{\max }={10}^5\×\left(\begin{array}{c}0.266\×{\mathrm{Lmean}}^6-1.102\×{\mathrm{Lmean}}^5+1.476\×{\mathrm{Lmean}}^4\\ -0.829\×{\mathrm{Lmean}}^3+0.205\×{\mathrm{Lmean}}^2-0.021\×\mathrm{Lmean}+0.001\end{array}\right),---\left(2\right)$

进一步，在通过按照上述公式设置每一图像子块的像素亮度的最大值L_max，设置对应的方差L_std的值为0.5，设置对应的平均值L_mean保持不变，结合上述实施例中公式（1），通过步骤S203、步骤S204，则可以获取将该高动态范围图像映射后的低动态范围图像，且能够更有效、准确地在显示设备上显示该映射后的低动态范围图像，也增强了用户体验效，提供用户满意度。

在本发明实施例中，由于人眼对亮度的灵敏度高于色度，当相邻图像子块或区域之间亮度差异较大时，容易引起人眼不适。而在实际显示过程中，对于亮度平均值相差较小的邻近图像子块，如果调整像素亮度值后两个子块的L_mean差别较大，则在显示过程中会产生虚假的边缘；而对于亮度平均值相差比较大的邻近区域，则在后续调整像素亮度值过程中，应该保留原本存在的边缘。针对这个问题，可以进一步对映射后的低动态范围图像从整体上进行优化。也即在该步骤S203中，在该调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值之后，在该步骤S204之前，该高动态范围图像显示方法还可以包括：

设置多种连续且不重叠的亮度值范围及一一对应的亮度等级；

根据每一图像子块的像素亮度的平均值所属的亮度值范围，获取该每一图像子块对应的亮度等级；

根据相邻图像子块对应的亮度等级之间的等级间隔，调整该相邻图像子块中像素亮度等级高的图像子块所对应的像素亮度的最大值。

在具体实施过程中，比如可以但不限于设置四种连续且不重叠的亮度值范围及四种亮度等级等，如下表一所示：

表一

亮度值范围(单位：烛光/平方米)	亮度等级	亮度程度
			(-∞，0.1]	第一	较暗
(0.1，0.8]	第二	中等亮度
			(0.8，3]	第三	较亮
(3，+∞)	第四	高亮

进一步地，可以对该多个图像子块进行标记，比如设置图像子块面积最大或者说像素个数最多的图像子块为一级区域，或者设置整个图像的中心位置最近的图像子块为一级区域等，此后设置与该一级区域相邻的所有区域为二级区域，若与该一级区域相邻的所有区域有多个，则可以继续标记为二级区域1、二级区域2等，同样，根据该标记理论，继续标记二级区域的未标记过的相邻区域为三级区域，以此类推，直至标记完所有的图像子块。

比如，首先对该一级区域的某一个二级区域，比如二级区域1进行优化，若该一级区域的亮度平均值属于(-∞，0.1]的范围，则对应第一亮度等级，属于较暗的区域，若二级区域1对应第三亮度等级，属于较亮的区域，或者若二级区域1对应第四亮度等级，属于高亮的区域，则可以获知该相邻图像子块对应的亮度等级之间的间隔相差至少一个等级，则此时，不需要对该二级区域1的图像子块进行亮度优化；若二级区域1对应第二亮度等级，属于中等亮度的区域，或者若二级区域1对应第一亮度等级，则可以获知该相邻图像子块对应的亮度等级之间的间隔相差不多于一个等级，则此时，继续判断该相邻图像子块对应的亮度平均值的差的绝对值是否小于预设差值，是，则不需要对二级区域1的图像子块进行亮度优化，否，则保持二级区域1的图像子块的亮度平均值L_mean以及L_std的值均不变，而更新对应的L_max值为该相邻的一级区域的L_max相同的值。以此类推，可以优化该一级区域的其他相邻的二级区域。之后，继续优化与二级区域相邻的标记的三级区域，直至遍历所有的图像子块。

在本发明实施例中，通过对高动态范围图像进行压缩，获取显示设备能够显示的低动态范围图像，按照预设的图像分割算法，将该低动态范围图像进行分割，获取多个图像子块，再根据该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，实现对该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值的调整，从而根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，能够生成并显示具有较佳显示效果的低动态范围图像。进一步，还可以根据相邻图像子块之间的亮度等级，对最终显示的图像进行优化，且在实施上述优化操作过程中，还可以根据实际需设置多种连续且不重叠的亮度值范围及一一对应的亮度等级、亮度程度等，在保证较佳的显示效果的前提下，也提高了该高动态范围图像显示方法的灵活度等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

实施例三：

图4示出了本发明第三实施例提供的高动态范围图像显示装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该高动态范围图像显示装置包括处理器41以及显示器42，其中：

该处理器41，用于按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取多个图像子块，根据该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值，根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并发送低动态范围图像至该显示器42；以及

该显示器42，用于接收该处理器41发送的该低动态范围图像，并显示该低动态范围图像。

在本发明实施例中，由于基于图论的图像分割算法能够将复杂的场景图像切割为多个内部特征较为一致的局部区域，分割效果较好，则可以由该处理器41采用该基于图论的图像分割算法将原始的高动态范围图像进行分割，生成与该高动态范围图像所对应的多个图像子块。之后，该处理器41获取该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值等，其中该每一图像子块的属性信息包括每一图像子块的像素亮度的最大值L_max、平均值L_mean、方差L_std等，根据该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值，根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并发送低动态范围图像至该显示器42中。通过该处理器41对该高动态范围图像的分割、区域映射调整每一图像子块的像素亮度值等处理操作，能够简单有效地生成与该高动态范围图像显示效果较为接近的低动态范围图像。

另外，还可以由处理器进一步设置上述每一图像子块的方差L_std均为0.5，每一子块的像素亮度的最大值L_max均根据平均值L_mean来获取，具体获取公式将上述公式（2）。

该高动态范围图像显示装置还可以包括：

存储器，用于设置并存储多种连续且不重叠的亮度值范围及一一对应的亮度等级；

处理器，还用于根据每一图像子块的像素亮度的平均值所属的亮度值范围，获取该每一图像子块对应的亮度等级，根据相邻图像子块对应的亮度等级之间的等级间隔，调整该相邻图像子块中像素亮度等级高的图像子块所对应的像素亮度的最大值。

在本发明实施例中，在显示器上显示该低动态范围图像后，若相邻图像子块或区域之间亮度差异较大时，由于人眼对亮度的灵敏度高于色度，则人眼观看时，容易产生不适感。比如，在实际显示过程中，对于亮度平均值相差较小的邻近图像子块，如果调整像素亮度值后两个子块的L_mean差别较大，则在显示过程中会产生虚假的边缘；而对于亮度平均值相差比较大的邻近区域，则在后续调整像素亮度值过程中，应该保留原本存在的边缘。为了避免显示后的低动态范围图像出现虚假的边缘等问题出现，可以进一步的优化该低动态范围图像的显示效果。也即通过本发明实施例的该存储器、处理器可以解决此问题，具体的步骤见上述实施例二所述，在此不再赘述。

实施例四：

图5示出了本发明第四实施例提供的高动态范围图像显示装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该高动态范围图像显示装置可以是运行于终端内的软件单元，也可以作为独立的挂件集成到终端中或者运行于终端的应用系统中，该高动态范围图像显示装置包括第一分割单元51、调整单元52、图像生成单元53及显示单元54，其中：

该第一分割单元51，用于按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取并发送多个图像子块至该调整单元52；

该调整单元52，用于接收该第一分割单元51发送的该多个图像子块，根据该多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值，并将调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值发送至该图像生成单元53；

该图像生成单元53，用于接收该调整单元52发送的该调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，并根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并发送低动态范围图像至该显示单元54；以及

该显示单元54，用于接收该图像生成单元53发送的该低动态范围图像，显示该低动态范围图像。

在本发明实施例中，通过该第一分割单元51按照预先设置好的图像分割方法，将原始的HDR图像经过分割后形成多个图像子块，该调整单元52能够统计获取每个图像子块的三个统计属性信息，也即包括每一图像子块的像素亮度的最大值L_max、平均值L_mean、方差L_std，并且能够根据上述公式（1）对应产生多条局部S曲线，也即表示每一图像子块中任一像素点p在该高动态范围图像对应位置处的亮度值H(p)与调整后的该任一像素点p在所述每一图像子块中的亮度值L(p)之间映射关系的曲线，由于该曲线呈S型，故可称为S曲线。则通过对每一图像子块进行相应的曲线映射，能够实现对所有图像子块中所有像素点的亮度值的调整，进一步根据调整后的亮度值，能够实现与该高动态范围图像对应的低动态范围图像，将该低动态范围图像在显示单元54显示后，达到了使获得的LDR图像更接近用户实际容易接受的效果的目的。

另外，为进一步提升显示效果，本发明实施例中还可以继续调整S曲线参数或称每一图像子块的属性信息，以使得对各子块图像进行映射后得到更佳的显示效果。比如，仍然获取每一图像子块的属性信息，然而此时，设置L_mean值不变，L_std值为0.5，L_max按照上述公式（2）获取，则经过上述公式（1）等映射后，生成的低动态范围图像将会具有更优的显示效果，

在本发明实施例中，采用图像区域分割的局部映射方法，可以解决图像中局部的高/低亮度、晕眩等问题，调节局部参数不会影响其他区域的显示效果，且将局域区域的统计特性与公式（1）中的曲线映射方法相结合，仅用各图像子块本身的属性信息作为参数来实现映射过程，而不用进行细致复杂的调节操作，更有利于保持原始图像本身的特性，最终在显示设备上显示的图像具体更佳的显示效果。

实施例五：

图6示出了本发明第五实施例提供的高动态范围图像显示装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该高动态范围图像显示装置包括压缩单元61、第二分割单元62、调整单元63、图像生成单64及显示单元65，而该调整单元63、图像生成单64及显示单元65分部与上述实施例四中所述调整单元52、图像生成单53及显示单元54一一对应，在此不赘述，其中：

该压缩单元61，用于对高动态范围图像进行压缩，获取显示设备能够显示的低动态范围图像，并将该低动态范围图像发送至该第二分割单元62；

该第二分割单元62，用于按接收该压缩单元61发送的该低动态范围图像，并照预设的图像分割算法，将该低动态范围图像进行分割，获取多个图像子块。

在本发明实施例中，经过HDR图像的预处理操作，也即通过该压缩单元61得到该HDR图像的一幅LDR图像显示，再由该第二分割单元62对该LDR图像显示采用基于图论的图像分割算法，能够实现将复杂的场景图像切割为多个内部特征较为一致的局部区域或者多个图像子块，且这幅LDR图像的分割结果与原始该HDR图像的分割结果相近。由于现有的图像分割方法都是在LDR图像中实现的。本发明首先将一幅HDR图像使用0-1算法进行压缩预处理操作获取LDR图像，再对该LDR图像分割，能够获得更好的分割效果，同时对于含有大量数据的HDR图像可以减小计算量和提高压缩的速率，由于处理速率更高，本发明对于需要实时处理的场景有明显的优势，如可以应用到宽动态视频监控等场景中。

本发明在统计对低动态范围图像分割后的各图像子块的属性信息后，调整单元63结合每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，实现对该任一像素点在该每一图像子块中的亮度值的调整，由该图像生成单元64根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成低动态范围图像，显示单元65显示该低动态范围图像。

在本发明实施例中，在触发调整单元63之后，触发图像生成单元64之前，该高动态范围图像显示装置还可以包括：

设置单元，用于设置多种连续且不重叠的亮度值范围及一一对应的亮度等级；

等级获取单元，用于根据每一图像子块的像素亮度的平均值所属的亮度值范围，获取该每一图像子块对应的亮度等级；

亮度调整单元，用于根据相邻图像子块对应的亮度等级之间的等级间隔，调整该相邻图像子块中像素亮度等级高的图像子块所对应的像素亮度的最大值。

在本发明实施例中，在触发调整单元63实现了对所有图像子块中所有像素点的亮度值调整之后，为了避免由于相邻图像子块或区域之间亮度差异较大时，引起人眼不适的问题出现，还可以根据相邻图像子块之间的亮度平均值的差异，进一步调整图像子块的亮度最大值，比如，调整该相邻图像子块中像素亮度等级高的图像子块所对应的像素亮度的最大值为与该相邻图像子块中像素亮度等级低的图像子块所对应的像素亮度的最大值等。具体通过设置单元、等级获取单元、亮度调整单元等来实现对图像子块亮度最大值的优化，其具体的实现步骤见上述实施例二中所述，进而在通过预设的图像线性映射关系实现由高动态范围图像到低动态范围图像的映射时，生成的低动态范围图像的显示效果更符合人眼的观看舒服度，且该低动态范围图像更接近原始高动态范围图像，也使得显示效果更佳。

本发明实施例通过对高动态范围图像进行区域分割，对获取到的不同的图像子块分别使用映射关系或称映射曲线进行处理，具体为根据分割后的多个图像子块中每一图像子块的属性信息、该每一图像子块中任一像素点在该高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整该任一像素点在所述每一图像子块中的亮度值，最终转换为低动态范围内的图像，将更为直接的处理局部显示的问题，且调整各图像子块对应的映射曲线也比较简单，不会影响图像中其他区域图像子块的显示效果，解决了利用现有技术将HDR图像压缩为LDR图像后，LDR图像显示效果不佳的问题，使得获取到的低态范围图像或称LDR图像在显示设备上显示时，显示效果更佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高动态范围图像显示方法，其特征在于，所述方法包括：

按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取多个图像子块；

根据所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息、所述每一图像子块中任一像素点在所述高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整所述任一像素点在所述每一图像子块中的亮度值；

根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并显示低动态范围图像；

所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息包括所述每一图像子块的像素亮度的最大值Lmax、平均值Lmean、方差Lstd；

所述预设的图像线性映射关系为下述公式所示：

$L\left(p\right)=\frac{L\max }{1+\exp (-\mathrm{Lstd}\×(H\left(p\right)-\mathrm{Lmean}))},$

其中，H(p)表示所述每一图像子块中任一像素点p在所述高动态范围图像对应位置处的亮度值，L(p)表示调整后的所述任一像素点p在所述每一图像子块中的亮度值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将高动态范围图像进行分割之前，所述方法还包括：

对高动态范围图像进行压缩，获取显示设备能够显示的低动态范围图像；

此时，所述获取多个图像子块具体为：

按照预设的图像分割算法，将所述低动态范围图像进行分割，获取多个图像子块。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息包括所述每一图像子块的像素亮度的最大值L_max、平均值L_mean、方差L_std，其中，所述方差L_std的值为0.5，所述最大值L_max按照下述公式获取：

$L_{\max }={10}^5\×\left(\begin{array}{c}0.266\×{\mathrm{Lmean}}^6-1.102\×{\mathrm{Lmean}}^5+1.476\×{\mathrm{Lmean}}^4\\ -0.829\×{\mathrm{Lmean}}^3+0.205\×{\mathrm{Lmean}}^2-0.021\×\mathrm{Lmean}+0.001\end{array}\right).$

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述调整所述任一像素点在所述每一图像子块中的亮度值之后，在所述生成并显示低动态范围图像之前，所述方法还包括：

设置多种连续且不重叠的亮度值范围及一一对应的亮度等级；

根据每一图像子块的像素亮度的平均值所属的亮度值范围，获取所述每一图像子块对应的亮度等级；

根据相邻图像子块对应的亮度等级之间的等级间隔，调整所述相邻图像子块中像素亮度等级高的图像子块所对应的像素亮度的最大值。

5.一种高动态范围图像显示装置，其特征在于，包括第一分割单元、调整单元、图像生成单元及显示单元，其中：

所述第一分割单元，用于按照预设的图像分割算法，将高动态范围图像进行分割，获取并发送多个图像子块至所述调整单元；

所述调整单元，用于接收所述第一分割单元发送的所述多个图像子块，根据所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息、所述每一图像子块中任一像素点在所述高动态范围图像对应位置处的亮度值及预设的图像线性映射关系，调整所述任一像素点在所述每一图像子块中的亮度值，并将调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值发送至所述图像生成单元；

所述图像生成单元，用于接收所述调整单元发送的所述调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，并根据调整后的每一图像子块中每一像素点的亮度值，生成并发送低动态范围图像至所述显示单元；以及

所述显示单元，用于接收所述图像生成单元发送的所述低动态范围图像，显示所述低动态范围图像；

所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息包括所述每一图像子块的像素亮度的最大值Lmax、平均值Lmean、方差Lstd；

所述预设的图像线性映射关系为下述公式所示：

$L\left(p\right)=\frac{L\max }{1+\exp (-\mathrm{Lstd}\×(H\left(p\right)-\mathrm{Lmean}))},$

其中，H(p)表示所述每一图像子块中任一像素点p在所述高动态范围图像对应位置处的亮度值，L(p)表示调整后的所述任一像素点p在所述每一图像子块中的亮度值。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括压缩单元以及第二分割单元：

所述压缩单元，用于对高动态范围图像进行压缩，获取并发送显示设备能够显示的低动态范围图像至所述第二分割单元；以及

所述第二分割单元，用于接收所述压缩单元发送的所述低动态范围图像，并按照预设的图像分割算法，将所述低动态范围图像进行分割，获取多个图像子块。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多个图像子块中每一图像子块的属性信息包括所述每一图像子块的像素亮度的最大值L_max、平均值L_mean、方差L_std，其中，所述方差L_std的值为0.5，所述最大值L_max按照下述公式获取：

$L_{\max }={10}^5\×\left(\begin{array}{c}0.266\×{\mathrm{Lmean}}^6-1.102\×{\mathrm{Lmean}}^5+1.476\×{\mathrm{Lmean}}^4\\ -0.829\×{\mathrm{Lmean}}^3+0.205\×{\mathrm{Lmean}}^2-0.021\×\mathrm{Lmean}+0.001\end{array}\right).$