CN115278189A - 图像色调映射方法及装置、计算机可读介质和电子设备 - Google Patents

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CN115278189A CN202210901344.4A CN202210901344A CN115278189A CN 115278189 A CN115278189 A CN 115278189A CN 202210901344 A CN202210901344 A CN 202210901344A CN 115278189 A CN115278189 A CN 115278189A
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Abstract

本公开提供一种图像色调映射方法及装置、计算机可读介质和电子设备，涉及图像处理技术领域。该方法包括：获取原始图像，并确定所述原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益；获取所述原始图像对应的光谱感知数据；基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益；根据所述目标色彩增益对所述原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。本公开能够通过单独采集的光谱感知数据，对拜耳传感器对应的图像信号处理过程的色彩信息进行增强，提升色调映射结果的精确性，保证目标图像的色彩表现，实现对拜耳传感器采集的原始图像的色彩还原与增强。

Description

图像色调映射方法及装置、计算机可读介质和电子设备
技术领域
本公开涉及图像处理技术领域，具体涉及一种图像色调映射方法、图像色调映射装置、计算机可读介质和电子设备。
背景技术
伴随着人们生活水平的不断提高，拍摄的图像质量越来越得到的人们的关注。色调映射(Tone-Mapping)是指在有限动态范围媒介上近似显示高动态范围图像的一项计算机图形学技术，色调映射主要解决的问题是进行大幅度的对比度衰减将场景亮度变换到可以显示的范围，同时要保持图像细节与颜色等对于表现原始场景非常重要的信息。
目前，相关方案中，色调映射过程中大多都是基于亮度数据调整的方式对图像进行处理，但是，这种方案中缺少对于图像处理后的色彩损失或者失真进行补偿，导致图像色彩还原或者图像色彩增强的准确性较差，输出的图像质量差。
发明内容
本公开的目的在于提供一种图像色调映射方法、图像色调映射装置、计算机可读介质和电子设备，进而至少在一定程度上提升色调映射处理后图像的色彩还原或者色彩增强的准确度，提升输出图像的质量。
根据本公开的第一方面，提供一种图像色调映射方法，包括：
获取原始图像，并确定所述原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益；
获取所述原始图像对应的光谱感知数据；
基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益；
根据所述目标色彩增益对所述原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。
根据本公开的第二方面，提供一种图像色调映射装置，包括：
初始色彩增益确定模块，用于获取原始图像，并确定所述原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益；
光谱感知数据获取模块，用于获取所述原始图像对应的光谱感知数据；
目标色彩增益确定模块，用于基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益；
图像色调映射模块，用于根据所述目标色彩增益对所述原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。
根据本公开的第三方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
根据本公开的第四方面，提供一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现上述的方法。
本公开的一种实施例所提供的图像色调映射方法，可以确定原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益，获取原始图像对应的光谱感知数据，然后可以基于光谱感知数据以及初始色彩增益确定目标色彩增益，最后可以根据目标色彩增益对原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。通过光谱感知数据，得到原始图像对应的准确色彩数据，并结合初始色彩增益，确定最终作用到原始图像上的目标色彩增益，在实现对图像的色调映射的同时，能够有效提升对原始图像的色彩还原的准确性，避免基于亮度调整的方式色调映射后导致图像色彩损失或者失真的问题，提高原始图像的色彩还原效果，保证目标图像的图像质量。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1示意性示出本公开示例性实施例中一种图像色调映射方法的流程示意图；
图2示意性示出本公开示例性实施例中一种可以执行图像色调映射方法的图像处理***的***架构示意图；
图3示意性示出本公开示例性实施例中一种光谱感知装置与电子设备设置方式的示意图；
图4示意性示出本公开示例性实施例中一种光谱传感器阵列采集光谱色彩数据的原理示意图；
图5示意性示出本公开示例性实施例中一种确定目标全局色彩增益的流程示意图；
图6示意性示出本公开示例性实施例中一种确定目标局部色彩增益的流程示意图；
图7示意性示出本公开示例性实施例中一种差值权重曲线的示意图；
图8示意性示出本公开示例性实施例中一种计算目标局部色彩增益的原理示意图；
图9示意性示出本公开示例性实施例中图像色调映射装置的组成示意图；
图10示出了可以应用本公开实施例的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在相关技术中，色调映射技术方案基于亮度进行处理。通常分为全局色调映射(Global tone mapping，GTM),局部色调映射(Local tone mapping，LTM)。全局色调映射计算速度快，但存在无法根据信息内容区分处理。局部色调映射可以根据空间局部信息调整映射函数处理。
目前的色调映射技术方案基于亮度调整的方式进行处理，很少有结合颜色变化的信息开展进一步的处理。由于亮度和色彩共同组成了颜色空间，大多数色调映射处理过程中往往只重视亮度调整的方案，缺少了对处理后色彩损失或失真的补偿，导致色调映射后的图像的色彩还原或者色彩增强的准确性较差，得到的图像质量也较差。
基于相关技术中的一个或多个问题，本公开首先提供了一种图像色调映射方法，下面以电子设备执行该方法为例，对本公开示例性实施方式的图像色调映射方法进行具体说明。
图1示出了本示例性实施方式中一种图像色调映射方法的流程示意图，可以包括以下步骤S110至步骤S140：
在步骤S110中，获取原始图像，并确定所述原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益。
在一示例性实施例中，原始图像是指图像传感器采集光信号生成的、尚未经过图像信号处理器(Image Signal Processing，ISP)加工处理的图像。
第一色调映射处理是指基于原始图像中的亮度值对原始图像进行色调映射的过程，举例而言，相关的图像信号处理过程中，可以在不同的处理模块中设置色调映射模块，如在Raw RGB域处理模块、Full RGB域处理模块、YUV域处理模块中设置色调映射模块，每个色调映射模块可以包括全局色调映射模块以及局部色调映射模块，每个色调映射模块可以对不同图像域处理模块中的图像数据进行全局色调映射以及局部色调映射，最终得到不同图像域处理模块中原始图像的初始色彩增益，初始色彩增益可以包括全局色彩增益和局部色彩增益。
其中，全局色调映射是指对原始图像全图进行统计并根据全图直方图信息对整图信息采用相同映射函数进行逐像素映射处理，对输入像素进行映射后得到输出像素，使用输出像素与输入像素比值获取每个像素的色彩增益，最终得到原始图像的全局色彩增益。
局部色彩映射是指对原始图像全图进行分块划分，并对感兴趣区域内每个分块区域的像素信息进行统计，计算每个分块区域内的映射函数，并对每个分块区域内的输入像素进行映射后得到输出像素，使用输出像素与输入像素比值确定每个分块区域的色彩增益，最终得到原始图像各分块区域内的局部色彩增益。
在步骤S120中，获取所述原始图像对应的光谱感知数据。
在一示例性实施例中，光谱感知数据是指通过光谱感知装置在拍摄原始图像时感知拍摄场景中真实色彩得到的数据，例如，光谱感知装置可以是多光谱传感器，也可以是CCD直读光谱仪；通过光谱感知装置获取原始图像对应拍摄场景中的光谱感知数据，相比于图像传感器基于RGB三通道获取的色彩数据，能够包含更广范围内可见光的光谱颜色，色彩信息更加丰富，更加还原真实拍摄场景中的色彩信息。
可以在图像传感器获取原始图像的同时，启动光谱感知装置，获取该原始图像对应的拍摄场景中的光谱感知数据，并将原始图像以及该光谱感知数据共同作为图像信号处理器的输入数据。
在步骤S130中，基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益是指基于光谱感知数据以及初始色彩增益进行融合得到的新的色彩增益，例如，可以将初始色彩增益作用于原始图像得到新的像素值，将新的像素值与光谱感知数据进行比较，可以确定原始图像的当前位置处最合适的对比度值，假设最合适的对比度值可以是光谱感知数据，此时可以根据光谱感知数据确定新的色彩增益，并通过该新的色彩增益替换该位置处的初始色彩增益，得到目标色彩增益；当然，也可以确定原始图像中的感兴趣区域(如人像区域)，根据感兴趣区域对应的光谱感知数据确定感兴趣区域对应的新的色彩增益，其他原始图像区域依旧采用初始色彩增益，得到目标色彩增益；本示例实施例对光谱感知数据以及初始色彩增益融合得到目标色彩增益果的方式不做任何特殊限定。
可选的，可以对光谱感知数据以及初始色彩增益进行区域划分，对同一区域内的光谱感知数据以及初始色彩增益进行比较，根据两者之间的差异值，采用光谱感知数据、或者初始色彩增益、或者光谱感知数据和初始色彩增益的加权融合，得到目标色彩增益。
在步骤S140中，根据所述目标色彩增益对所述原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。
在一示例性实施例中，第二色调映射处理是指将目标色彩增益作用于原始图像，实现对原始图像的色调映射。通过将光谱感知数据结合到色调映射处理过程中，相比于相关方案中基于亮度调整的方式进行色调映射，更多考虑拍摄场景中的色彩信息，避免基于亮度调整的方式对图像进行色调映射后导致图像色彩损失或者失真的问题，有效保证色彩映射后的图像的色彩还原的准确性，有效提升目标图像的图像质量。
下面对步骤S110至步骤S140进行详细说明。
在一示例实施例中，图像色调映射方法可以由设置有图像处理***的电子设备执行，具体的，图像处理***可以包括至少一组光谱感知装置以及至少一组摄像模组，图2示意性示出本公开示例性实施例中一种可以执行图像色调映射方法的图像处理***的***架构示意图。
参考图2所示，图像处理***200可以包括：光谱感知装置210可以用于获取拍摄场景中的光谱感知数据；摄像模组220可以包括图像传感器221和图像信号处理器222，其中：图像传感器221可以用于获取原始图像；图像信号处理器222可以与图像传感器221和光谱感知装置210电连接，可以用于确定原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益，并基于光谱感知数据以及初始色彩增益，确定目标色彩增益，最后根据目标色彩增益对原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。
其中，光谱感知装置210是指用于感知在拍摄原始图像时拍摄场景中真实色彩的感知单元，例如，光谱感知装置210可以是多光谱传感器(Multispectral sensor)，多光谱传感器可以包括成像光学元件和划分光谱的光学元件，能够准确识别当前场景中所有的光谱色彩信息；当然，光谱感知装置210也可以是CCD直读光谱仪，本示例实施例对光谱感知装置的类型不做特殊限定。光谱色彩数据是指在摄像模组220拍摄原始图像时光谱感知装置210同步采集的真实场景中的色彩数据。
图像传感器221是指基于拜耳滤光样式的模板实现光信号采集，并将光信号转换为电信号的传感器，例如，图像传感器221可以是互补性金属氧化物半导体CMOS，也可以是电荷耦合探测元件CCD，本示例实施例对图像传感器221的传感器类型不做任何特殊限定。
图像处理***200可以设置在具有一定计算能力的电子设备中，例如，电子设备可以是台式计算机、便携式计算机、智能手机、智能机器人、可穿戴设备和平板电脑等，本示例实施例对此不做特殊限定。
在一示例性实施例中，可以通过预设的光谱感知装置获取原始图像对应的光谱感知数据，其中光谱感知装置可以包括由至少两个光谱传感器构成的光谱传感器阵列，光谱传感器阵列可以生成具有至少两个检测区域对应的的光谱感知数据。
图3示意性示出本公开示例性实施例中一种光谱感知装置与电子设备设置方式的示意图。
参考图3所示，以光谱感知装置210是多光谱传感器310为例，可以将多光谱传感器310集成到摄像模组220中，也可以独立于摄像模组220设置到电子设备中，例如，可以设置在电子设备的外壳320上，并且与摄像模组220的距离处于距离阈值之内；当然，光谱感知装置210也可以作为外接设备与摄像模组220对应的电子设备通信连接，例如，外接的光谱感知装置330可以通过有线或者无线的方式340与摄像模组220通信连接，本示例实施例对于光谱感知装置210的连接方式不做特殊限定。
图4示意性示出本公开示例性实施例中一种光谱传感器阵列采集光谱色彩数据的原理示意图。
参考图4所示，光谱感知装置可以包括多个光谱传感器410，光谱传感器410在空间上按照预设列数和行数进行排列，排列得到光谱传感器阵列，具体的，多个光谱传感器410可以按照M*N的阵列排布构成光谱传感器阵列420，例如，可以预先设置M为10，可以设置N为10，那么光谱感知装置可以包括100个光谱传感器410，对这100个光谱传感器410在空间上进行排列，得到10*10的光谱传感器阵列。当然，具体的M和N可以根据实际应用场景进行自定义设置，本示例实施例对此不做特殊限定。
在拍摄原始图像时，在空间上具有M*N光谱传感器阵列420结构的光谱感知装置，采集拍摄场景中的真实色彩信息，得到具有M*N个检测区域430的光谱色彩数据440，各检测区域430内的光谱色彩数据能够采集所对应的真实场景区域中的光谱色彩数据，相比于基于RGB通道的图像传感器，能够得到真实场景中更加丰富的色彩信息，感知更大范围的光谱信息，有效补充图像传感器的色彩信息，相比于相关技术中仅通过亮度调整的方式，能够有效避免色调映射后色彩损失或者失真的问题，提升色调映射后的目标图像的色彩还原的准确性。
在一示例性实施例中，目标色彩增益可以包括目标全局色彩增益，可以通过图5中的步骤实现基于光谱感知数据以及初始色彩增益，确定目标色彩增益，参考图5所示，具体可以包括：
步骤S510，对所述原始图像进行全局色调映射，确定初始全局色彩增益；
步骤S520，将所述初始全局色彩增益与所述光谱感知数据进行比较，得到比较结果；
步骤S530，根据所述比较结果确定目标全局色彩增益。
其中，全局色调映射对原始图像全图进行统计并根据全图直方图信息对整图信息采用相同映射函数进行逐像素映射处理，对输入像素进行映射后得到输出像素，使用输出像素与输入像素比值获取每个像素的色彩增益，最终得到原始图像的全局色彩增益。
可以将初始全局色彩增益与光谱感知数据进行比较，得到比较结果，进而通过比较结果确定目标全局色彩增益。
可选的，可以通过以下步骤实现根据比较结果确定目标全局色彩增益：可以获取预设的第一差异阈值以及预设的第二差异阈值，将初始全局色彩增益作用于原始图像得到全局色彩数据，并确定全局色彩数据与光谱感知数据的差异数据，若确定差异数据小于或者等于第一差异阈值，则将初始全局色彩增益作为目标全局色彩增益。
其中，差异数据是指初始全局色彩增益作用于原始图像得到全局色彩数据与光谱感知数据之间的差值，例如，可以将初始全局色彩增益作用于原始图像得到全局色彩数据，将各像素的全局色彩数据与对应的像素的光谱感知数据作差，得到各像素的差异数据；当然，也可以计算原始图像中所有像素的全局色彩数据的第一平均值，计算所有像素的光谱感知数据的第二平均值，计算第一平均值与第二平均值之间的差值，作为差异数据；本示例实施例对计算全局色彩数据与光谱感知数据之间的差异数据的方式不做特殊限定，具体可以根据实际使用情况进行自定义设置。
若差异数据是全局色彩数据与光谱感知数据在各像素上的差异，则对应的第一差异阈值以及第二差异阈值可以是用于判断单像素的差异数据的阈值；若差异数据是全局色彩数据与光谱感知数据的所有像素的平均值的差异，则对应的第一差异阈值以及第二差异阈值可以是用于判断原始图像对应的全局色彩数据与光谱感知数据中所有像素平均值的阈值，具体的差异阈值可以根据需求自定义设置，本示例实施例不以此为限。
在确定差异数据小于或者等于第一差异阈值时，此时可以认为经过第一色调映射处理得到的初始全局色彩增益与光谱感知数据所表征的色彩相差不大，初始全局色彩增益是比较准确的，因此可以将初始全局色彩增益直接作为原始图像的目标全局色彩增益。
可选的，可以通过以下步骤实现根据比较结果确定目标全局色彩增益：
可以在确定差异数据大于第一差异阈值，且小于或者等于第二差异阈值时，获取差值权重曲线；然后基于差异数据以及差值权重曲线，确定目标权重数据；最后可以根据目标权重数据对全局色彩数据以及光谱感知数据进行插值计算，确定目标全局色彩增益。
其中，差值权重曲线是指预先设置的用于确定全局色彩数据以及光谱感知数据之间插值计算的权重数据的曲线。目标权重数据是指基于差异数据在差值权重曲线中确定的权重数据。
在确定差异数据大于第一差异阈值，且小于或者等于第二差异阈值时，可以根据目标权重数据对全局色彩数据以及光谱感知数据进行插值计算，确定原始图像的目标全局色彩增益。举例而言，在确定差异数据大于第一差异阈值，且小于或者等于第二差异阈值时，可以通过关系式(1)计算目标全局色彩增益：
PGout＝w*PG+(1-w)*PColor (1)
其中，PGout可以表示目标全局色彩增益，PG可以表示全局色彩数据，PColor可以表示光谱感知数据，w可以表示目标权重数据，即根据全局色彩数据与光谱感知数据之间的差异数据在差值权重曲线中确定的权重数据。
在确定差异数据大于第一差异阈值，且小于或者等于第二差异阈值时，此时可以认为初始全局色彩增益不准确，但偏离准确值的程度较低，为了保证图像全局色调映射后图像色彩的连续性以及平滑性，可以根据差异数据在差值权重曲线中确定目标权重数据，进而通过目标权重数据以及关系式(1)，对初始全局色彩增益作用于原始图像得到的全局色彩数据与光谱感知数据之间进行插值计算，从而确定原始图像的目标全局色彩增益。
可选的，还可以通过以下步骤实现根据比较结果确定目标全局色彩增益：可以在确定差异数据大于第二差异阈值时，根据光谱感知数据计算目标全局色彩增益。
在确定差异数据大于第二差异阈值时，可以认为原始图像经过第一色调映射处理计算得到的初始全局色彩增益是不准确的，且不准确的程度较大，此时可以放弃全局色彩增益，进而可以直接根据原始图像对应的光谱感知数据计算原始图像的目标全局色彩增益，以提升原始图像在色调映射后图像色彩还原的准确性。
在一示例性实施例中，目标色彩增益可以包括目标局部色彩增益，可以通过图6中的步骤实现基于光谱感知数据以及初始色彩增益，确定目标色彩增益，参考图6所示，具体可以包括：
步骤S610，确定所述原始图像对应的分块区域阵列，所述分块区域阵列中的分块区域与光谱感知装置中的检测区域的大小位置一致；
步骤S620，统计所述原始图像的分块区域对应的像素信息，并根据所述像素信息确定各所述分块区域的初始局部色彩增益；
步骤S630，将各所述分块区域的初始局部色彩增益与所述分块区域对应的检测区域的光谱感知数据进行比较，得到比较结果；
步骤S640，根据所述比较结果确定目标局部色彩增益。
其中，可以确定原始图像对应的分块区域阵列，分块区域阵列中的分块区域可以与光谱感知装置中的检测区域的大小位置一致，具体的，分块区域阵列中的分块区域可以与光谱感知装置中的检测区域的数量、尺寸大小、位置一致，当然，分块区域阵列中的分块区域的数量也可以大于光谱感知装置中的检测区域的数量，本示例实施例对此不作特殊限定。
目标分块区域是指原始图像的所有分块区域中当前处理的分亏区域，目标检测区域是指目标分块区域对应在光谱感知数据中的检测区域。
初始局部色彩增益是指对各分块区域的原始图像进行局部色调映射处理后得到的结果数据，局部色彩映射是指对原始图像全图进行分块划分，并对感兴趣区域内每个分块区域的像素信息进行统计，计算每个分块区域内的映射函数，并对每个分块区域内的输入像素进行映射后得到输出像素，使用输出像素与输入像素比值确定每个分块区域的色彩增益，最终得到原始图像各分块区域内的局部色彩增益。
可选的，可以通过以下步骤实现根据比较结果确定目标局部色彩增益：
可以获取预设的第三差异阈值以及预设的第四差异阈值，将初始局部色彩增益作用于原始图像得到各分块区域的局部色彩数据，并确定局部色彩数据与光谱感知数据的差异数据；可以在确定差异数据小于或者等于第一差异阈值时，将初始局部色彩增益作为目标局部色彩增益。
其中，差异数据的计算方式与计算初始全局色彩增益的方式一致，只不过计算数据从原始图像全局像素转换到原始图像中的各分块区域，此处不在赘述说明。
第三差异阈值以及第四差异阈值，可以与确定目标全局色彩增益过程中的第一差异阈值以及第二差异阈值的大小一致，也可以不一致，具体的可以根据根据实际情况设置，此处不做特殊限定。
在确定差异数据小于或者等于第三差异阈值时，此时可以认为初始局部色彩增益作用于原始图像得到各分块区域的局部色彩数据与光谱感知数据所表征的色彩相差不大，经过第一色调映射处理的初始局部色彩增益是比较准确的，因此可以将目标分块区域内的初始局部色彩增益直接作为目标分块区域的目标局部色彩增益。
可选的，可以通过以下步骤实现根据比较结果确定目标局部色彩增益：
可以在确定差异数据大于第三差异阈值，且小于或者等于第四差异阈值时，获取差值权重曲线，然后基于差异数据以及差值权重曲线，确定目标权重数据；可以根据目标权重数据对局部色彩数据以及光谱感知数据进行插值计算，确定目标局部色彩增益。
其中，差值权重曲线是指预先设置的用于确定局部色彩数据以及光谱感知数据之间插值计算的权重数据的曲线，该差值权重曲线与确定全局色彩数据以及光谱感知数据之间插值计算的权重数据的曲线可以是相同的曲线。目标权重数据是指基于差异数据在差值权重曲线中确定的权重数据。
在确定差异数据大于第三差异阈值，且小于或者等于第四差异阈值时，可以根据目标权重数据对局部色彩数据以及光谱感知数据进行插值计算，确定原始图像的目标局部色彩增益。举例而言，在确定差异数据大于第三差异阈值，且小于或者等于第四差异阈值时，可以通过关系式(2)计算目标局部色彩增益：
PLout＝w*PL+(1-w)*PColor (2)
其中，PLout可以表示目标局部色彩增益，PL可以表示局部色彩数据，PColor可以表示光谱感知数据，w可以表示目标权重数据，即根据局部色彩数据与光谱感知数据之间的差异数据在差值权重曲线中确定的权重数据。
在确定差异数据大于第三差异阈值，且小于或者等于第四差异阈值时，此时可以认为初始局部色彩增益不准确，但偏离准确值的程度较低，为了保证图像局部色调映射后图像色彩的连续性以及平滑性，可以根据差异数据在差值权重曲线中确定目标权重数据，进而通过目标权重数据以及关系式(2)，对初始局部色彩增益作用于原始图像得到的局部色彩数据与光谱感知数据之间进行插值计算，从而确定原始图像的目标局部色彩增益。
可选的，可以通过以下步骤实现根据比较结果确定目标局部色彩增益：可以在确定差异数据大于第四差异阈值时，根据光谱感知数据计算目标局部色彩增益。
在确定差异数据大于第四差异阈值时，可以认为原始图像经过第一色调映射处理计算得到的初始局部色彩增益是不准确的，且不准确的程度较大，此时可以放弃目标分块区域内的初始局部色彩增益，进而可以直接将目标检测区域中的光谱感知数据计算该目标分块区域内的目标局部色彩增益，以提升原始图像的色彩还原的准确性。
图7示意性示出本公开示例性实施例中一种差值权重曲线的示意图。
参考图7所示，差值权重曲线可以通过图中的曲线坐标系表示，纵轴可以表示权重数据710，横轴可以表示初始全局(局部)色彩增益作用于原始图像得到的全局(局部)色彩数据与(各检测区域的)光谱感知数据之间的差异数据720。
在确定差异数据小于或者等于第一(三)差异阈值730时，此时权重数据可以是1，通过代入关系式(1)或者关系式(2)进行计算，即将初始全局(局部)色彩增益直接作为目标全局(局部)色彩增益。在确定差异数据大于第一(三)差异阈值730，且小于或者等于第二(四)差异阈值740时，可以通过可以根据第一(三)差异阈值730与第二(四)差异阈值740之间的曲线确定目标权重数据，进而可以通过目标权重数据对初始全局(局部)色彩增益作用于原始图像得到的全局(局部)色彩数据以及(各检测区域的)光谱感知数据进行插值计算，确定目标全局(局部)色彩增益。在确定差异数据大于第二(四)差异阈值740时，此时权重数据可以是0，通过代入关系式(1)或者关系式(2)进行计算，即将(目标检测区域)中的光谱感知数据作为(目标分块区域内的)目标全局(局部)色彩增益。
图8示意性示出本公开示例性实施例中一种计算目标局部色彩增益的原理示意图。
参考图8所示，对原始图像进行第一色调映射处理得到初始局部色彩增益810，可以通过光谱感知装置确定原始图像对应的光谱感知数据820，基于初始局部色彩增益810以及光谱感知数据820，得到目标局部色彩增益830。
举例而言，在确定第1行第1列的分块区域中的初始局部色彩增益810作用后的色彩数据与第1行第1列的光谱感知数据的差异数据大于第三差异阈值，且小于或者等于第四差异阈值时，可以确定目标权重数据，进而可以通过目标权重数据对第1行第1列的分块区域中的初始局部色彩增益810作用后的色彩数据与第1行第1列的光谱感知数据进行插值计算，确定第1行第1列的目标局部色彩增益831。
在确定第1行第5列的分块区域中的初始局部色彩增益作用后的色彩数据与第1行第5列的光谱感知数据的差异数据小于或者等于第三差异阈值时，可以将第1行第5列的分块区域中的初始局部色彩增益直接作为第1行第5列的目标局部色彩增益832。
在确定第2行第5列的分块区域中的初始局部色彩增益作用后的色彩数据与第2行第5列的光谱感知数据的差异数据大于第四差异阈值时，可以将第2行第5列的光谱感知数据作为第2行第5列的目标局部色彩增益833。
可以理解的是，对于其他分块区域内的目标局部色彩增益与第1行第1列的目标局部色彩增益831、第1行第5列的目标局部色彩增益832以及第2行第5列的目标局部色彩增益833的计算方式一致，此处不再赘述。基于此，可以得到原始图像对应的目标局部色彩增益。当然，图8仅是示意性举例说明，并不应对本示例实施例造成任何特殊限定。
综上所述，本示例性实施方式中，可以确定原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益，获取原始图像对应的光谱感知数据，然后可以基于光谱感知数据以及初始色彩增益确定目标色彩增益，最后可以根据目标色彩增益对原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。通过光谱感知数据，得到原始图像对应的准确色彩数据，并结合初始色彩增益，确定最终作用到原始图像上的目标色彩增益，在实现对图像的色调映射的同时，能够有效提升对原始图像的色彩还原的准确性，避免基于亮度调整的方式色调映射后导致图像色彩损失或者失真的问题，提高原始图像的色彩还原效果，保证目标图像的图像质量。
需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
进一步的，参考图9所示，本示例的实施方式中还提供一种图像色调映射装置900，包括初始色彩增益确定模块910、光谱感知数据获取模块920、目标色彩增益确定模块930和图像色调映射模块940。其中：
初始色彩增益确定模块910用于获取原始图像，并确定所述原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益；
光谱感知数据获取模块920用于获取所述原始图像对应的光谱感知数据；
目标色彩增益确定模块930用于基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益；
图像色调映射模块940用于根据所述目标色彩增益对所述原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。
在一示例性实施例中，光谱感知数据获取模块920可以用于：
通过预设的光谱感知装置获取所述原始图像对应的光谱感知数据；
其中，所述光谱感知装置包括由至少两个光谱传感器构成的光谱传感器阵列，所述光谱传感器阵列可以生成具有至少两个检测区域对应的的光谱感知数据。
在一示例性实施例中，目标色彩增益可以包括目标全局色彩增益，目标色彩增益确定模块930可以用于：
对所述原始图像进行全局色调映射，确定初始全局色彩增益；
将所述初始全局色彩增益与所述光谱感知数据进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果确定目标全局色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益确定模块930可以用于：
获取预设的第一差异阈值以及预设的第二差异阈值；
将所述初始全局色彩增益作用于所述原始图像得到全局色彩数据，并确定所述全局色彩数据与所述光谱感知数据的差异数据；
若确定所述差异数据小于或者等于所述第一差异阈值，则将所述初始全局色彩增益作为目标全局色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益确定模块930还可以用于：
若确定所述差异数据大于所述第一差异阈值，且小于或者等于所述第二差异阈值，则获取差值权重曲线；
基于所述差异数据以及所述差值权重曲线，确定目标权重数据；
根据所述目标权重数据对所述全局色彩数据以及所述光谱感知数据进行插值计算，确定目标全局色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益确定模块930还可以用于：
若确定所述差异数据大于所述第二差异阈值，则根据所述光谱感知数据计算目标全局色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益可以包括目标局部色彩增益，目标色彩增益确定模块930可以用于：
确定所述原始图像对应的分块区域阵列，所述分块区域阵列中的分块区域与光谱感知装置中的检测区域的大小位置一致；
统计所述原始图像的分块区域对应的像素信息，并根据所述像素信息确定各所述分块区域的初始局部色彩增益；
将各所述分块区域的初始局部色彩增益与所述分块区域对应的检测区域的光谱感知数据进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果确定目标局部色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益确定模块930可以用于：
获取预设的第三差异阈值以及预设的第四差异阈值；
将所述初始局部色彩增益作用于所述原始图像得到各所述分块区域的局部色彩数据，并确定所述局部色彩数据与所述光谱感知数据的差异数据；
若确定所述差异数据小于或者等于所述第三差异阈值，则将所述初始局部色彩增益作为目标局部色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益确定模块930还可以用于：
若确定所述差异数据大于所述第三差异阈值，且小于或者等于所述第四差异阈值，则获取差值权重曲线；
基于所述差异数据以及所述差值权重曲线，确定目标权重数据；
根据所述目标权重数据对所述局部色彩数据以及所述光谱感知数据进行插值计算，确定目标局部色彩增益。
在一示例性实施例中，目标色彩增益确定模块930还可以用于：
若确定所述差异数据大于所述第四差异阈值，则根据所述光谱感知数据计算目标局部色彩增益。
上述装置中各模块的具体细节在方法部分实施方式中已经详细说明，未披露的细节内容可以参见方法部分的实施方式内容，因而不再赘述。
所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为***、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“***”。
本公开的示例性实施方式还提供一种电子设备，一般的，该电子设备可以包括处理器与存储器，存储器用于存储处理器的可执行指令，处理器配置为经由执行可执行指令来执行上述图像色调映射方法。
下面以图10中的移动终端1000为例，对该电子设备的构造进行示例性说明。本领域技术人员应当理解，除了特别用于移动目的的部件之外，图10中的构造也能够应用于固定类型的设备。
如图10所示，移动终端1000具体可以包括：处理器1001、存储器1002、总线1003、移动通信模块1004、天线1、无线通信模块1005、天线2、显示屏1006、摄像模块1007、音频模块1008、电源模块1009与传感器模块1010。
处理器1001可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器1001可以包括AP(Application Processor，应用处理器)、调制解调处理器、GPU(Graphics ProcessingUnit，图形处理器)、ISP(Image Signal Processor，图像信号处理器)、控制器、编码器、解码器、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、基带处理器和/或NPU(Neural-Network Processing Unit，神经网络处理器)等。
编码器可以对图像或视频进行编码(即压缩)，以减小数据大小，便于存储或发送。解码器可以对图像或视频的编码数据进行解码(即解压缩)，以还原出图像或视频数据。移动终端1000可以支持一种或多种编码器和解码器，例如：JPEG(Joint PhotographicExperts Group，联合图像专家组)、PNG(Portable Network Graphics，便携式网络图形)、BMP(Bitmap，位图)等图像格式，MPEG(Moving Picture Experts Group，动态图像专家组)1、MPEG10、H.1063、H.1064、HEVC(High Efficiency Video Coding，高效率视频编码)等视频格式。
处理器1001可以通过总线1003与存储器1002或其他部件形成连接。
存储器1002可以用于存储计算机可执行程序代码，可执行程序代码包括指令。处理器1001通过运行存储在存储器1002的指令，执行移动终端1000的各种功能应用以及数据处理。存储器1002还可以存储应用数据，例如存储图像，视频等文件。
移动终端1000的通信功能可以通过移动通信模块1004、天线1、无线通信模块1005、天线2、调制解调处理器以及基带处理器等实现。天线1和天线2用于发射和接收电磁波信号。移动通信模块1004可以提供应用在移动终端1000上3G、4G、5G等移动通信解决方案。无线通信模块1005可以提供应用在移动终端1000上的无线局域网、蓝牙、近场通信等无线通信解决方案。
显示屏1006用于实现显示功能，如显示用户界面、图像、视频等。摄像模块1007用于实现拍摄功能，如拍摄图像、视频等。音频模块1008用于实现音频功能，如播放音频，采集语音等。电源模块1009用于实现电源管理功能，如为电池充电、为设备供电、监测电池状态等。
传感器模块1010可以包括一种或多种传感器，用于实现相应的感应检测功能。例如，传感器模块1010可以包括惯性传感器，其用于检测移动终端1000的运动位姿，输出惯性传感数据。
本公开的示例性实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
此外，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (13)

1.一种图像色调映射方法，其特征在于，包括：
获取原始图像，并确定所述原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益；
获取所述原始图像对应的光谱感知数据；
基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益；
根据所述目标色彩增益对所述原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述原始图像对应的光谱感知数据，包括：
通过预设的光谱感知装置获取所述原始图像对应的光谱感知数据；
其中，所述光谱感知装置包括由至少两个光谱传感器构成的光谱传感器阵列，所述光谱传感器阵列可以生成具有至少两个检测区域对应的的光谱感知数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标色彩增益包括目标全局色彩增益，所述基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益，包括：
对所述原始图像进行全局色调映射，确定初始全局色彩增益；
将所述初始全局色彩增益与所述光谱感知数据进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果确定目标全局色彩增益。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果确定目标全局色彩增益，包括：
获取预设的第一差异阈值以及预设的第二差异阈值；
将所述初始全局色彩增益作用于所述原始图像得到全局色彩数据，并确定所述全局色彩数据与所述光谱感知数据的差异数据；
若确定所述差异数据小于或者等于所述第一差异阈值，则将所述初始全局色彩增益作为目标全局色彩增益。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果确定目标全局色彩增益，还包括：
若确定所述差异数据大于所述第一差异阈值，且小于或者等于所述第二差异阈值，则获取差值权重曲线；
基于所述差异数据以及所述差值权重曲线，确定目标权重数据；
根据所述目标权重数据对所述全局色彩数据以及所述光谱感知数据进行插值计算，确定目标全局色彩增益。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果确定目标全局色彩增益，还包括：
若确定所述差异数据大于所述第二差异阈值，则根据所述光谱感知数据计算目标全局色彩增益。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标色彩增益包括目标局部色彩增益，所述基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益，包括：
确定所述原始图像对应的分块区域阵列，所述分块区域阵列中的分块区域与光谱感知装置中的检测区域的大小位置一致；
统计所述原始图像的分块区域对应的像素信息，并根据所述像素信息确定各所述分块区域的初始局部色彩增益；
将各所述分块区域的初始局部色彩增益与所述分块区域对应的检测区域的光谱感知数据进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果确定目标局部色彩增益。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果确定目标局部色彩增益，包括：
获取预设的第三差异阈值以及预设的第四差异阈值；
将所述初始局部色彩增益作用于所述原始图像得到各所述分块区域的局部色彩数据，并确定所述局部色彩数据与所述光谱感知数据的差异数据；
若确定所述差异数据小于或者等于所述第三差异阈值，则将所述初始局部色彩增益作为目标局部色彩增益。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果确定目标局部色彩增益，还包括：
若确定所述差异数据大于所述第三差异阈值，且小于或者等于所述第四差异阈值，则获取差值权重曲线；
基于所述差异数据以及所述差值权重曲线，确定目标权重数据；
根据所述目标权重数据对所述局部色彩数据以及所述光谱感知数据进行插值计算，确定目标局部色彩增益。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述比较结果确定目标局部色彩增益，还包括：
若确定所述差异数据大于所述第四差异阈值，则根据所述光谱感知数据计算目标局部色彩增益。
11.一种图像色调映射装置，其特征在于，包括：
初始色彩增益确定模块，用于获取原始图像，并确定所述原始图像经过第一色调映射处理得到的初始色彩增益；
光谱感知数据获取模块，用于获取所述原始图像对应的光谱感知数据；
目标色彩增益确定模块，用于基于所述光谱感知数据以及所述初始色彩增益，确定目标色彩增益；
图像色调映射模块，用于根据所述目标色彩增益对所述原始图像进行第二色调映射处理，得到目标图像。
12.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：
光谱感知装置；
处理器；以及
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1至10任一项所述的方法。
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