JP5086067B2 - 高ダイナミックレンジ画像を符号化するための方法、表現するためのデータ構造、及び符号化装置 - Google Patents
高ダイナミックレンジ画像を符号化するための方法、表現するためのデータ構造、及び符号化装置 Download PDFInfo
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Description
本発明の一態様は、HDR画像を表現するためのデータ構造(HDRデータ構造)を提供する。好適な実施形態において、HDRデータ構造によって、標準画像閲覧ソフトウェアを用いて、標準ダイナミックレンジモードで画像を閲覧でき、また、HDRビューアや適切なHDR表示装置を用いて、同じ画像の高ダイナミックレンジバージョンを高ダイナミックレンジモードで閲覧し得る。
・HDRの原入力(即ち、HDR原画像データ12)が、標準の動的な解像度(通常、24ビット)の出力領域に円滑にマッピングされる。
・色相が、各画素に対して維持される。
・トーンマッピング演算子が飽和値を変える場合、可逆的関数によって記述し得る軽度の変更のみを行う。
・比率データ57のダウンサンプリング。
・比率データ57の圧縮。
多数のHDR画像を、上述したように、HDRデータ構造16に記憶する。原画像を、HDRデータ構造16から再構築されたHDR画像と比較する。1993年、マサチューセッツ州ケンブリッジ、MIT出版部、ワトソン(A.B.Watson)監修のデジタル画像と人間の視覚において、ダリー(S.Daly)“視覚差異予測子:画像忠実度の評価のためのアルゴリズム”に記載されているダリーの視覚差異予測子(VDP)を用いて、再構築されたHDR画像の何パーセントの画素が、通常の閲覧条件の下で、HDR原画像の対応する画素と異なるものであると人間によって知覚される可能性があるか(例えば、75%より大きい確率を有するか)を評価した。VDPは、画像間の差異をいつ知覚し得るかについての良好な予測子であることが分かった。
Claims (55)
- 初期ダイナミックレンジを有する高ダイナミックレンジ画像データを符号化するための方法であって、
前記高ダイナミックレンジ画像データに対応するトーンマップデータを取得することであって、前記初期ダイナミックレンジより小さい低ダイナミックレンジを有する前記トーンマップデータを取得すること、
前記高ダイナミックレンジ画像データの値と前記トーンマップデータの対応する値との比率を含む比率データを演算すること、
前記比率データに基づき、高ダイナミックレンジ情報を生成すること、
前記トーンマップデータに基づき、トーンマップ情報を生成すること、
前記高ダイナミックレンジ情報及び前記トーンマップ情報をデータ構造に記憶すること、
を備える方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記データ構造は、画像フィールド及びアプリケーション拡張子フィールドを含み、
前記高ダイナミックレンジ情報及び前記トーンマップ情報を記憶することは、
前記高ダイナミックレンジ情報を前記アプリケーション拡張子フィールドに記憶すること、
前記トーンマップ情報を前記画像フィールドに記憶すること、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記トーンマップ情報を生成することは、前記トーンマップデータをJPEG符号化することを含む、方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記データ構造は、JFIFデータ構造を含む、方法。 - 請求項4に記載の方法は更に、
前記高ダイナミックレンジ情報を前記JFIFデータ構造のアプリケーション拡張子に記憶することを備える、方法。 - 請求項4に記載の方法は更に、
前記高ダイナミックレンジ情報を前記JFIFデータ構造のコメントフィールドに記憶することを備える、方法。 - 請求項6に記載の方法は更に、
前記高ダイナミックレンジ情報を前記コメントフィールドに記憶する前に、前記高ダイナミックレンジ情報をテキストとして符号化することを備える、方法。 - 請求項4に記載の方法において、
前記高ダイナミックレンジ情報を生成することは、前記比率データを圧縮することを含む、方法。 - 請求項8に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データをダウンサンプリングすることを含む、方法。 - 請求項8に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データをJPEG符号化することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記トーンマップ情報を生成することは、前記トーンマップデータをMPEG符号化することを含む、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記データ構造は、MPEGデータ構造を含む、方法。 - 請求項12に記載の方法は更に、
前記高ダイナミックレンジ情報を前記MPEGデータ構造のアプリケーション拡張子に記憶することを備える、方法。 - 請求項12に記載の方法は更に、
前記高ダイナミックレンジ情報を前記MPEGデータ構造のコメントフィールドに記憶することを備える、方法。 - 請求項13又は請求項14に記載の方法は更に、
MPEG映像の各フレーム用の前記高ダイナミックレンジ情報を記憶することを備える、方法。 - 請求項13又は請求項14に記載の方法は更に、
従来のMPEGキーフレーム補間手法を用いてキーフレーム間のフレームを生成するために、MPEG映像のキーフレーム専用の前記高ダイナミックレンジ情報を記憶することを備える、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記高ダイナミックレンジ情報を生成することは、前記比率データを圧縮することを含む、方法。 - 請求項17に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データをダウンサンプリングすることを含む、方法。 - 請求項17に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データをMPEG符号化することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記トーンマップデータは不可逆符号化によって符号化され、当該方法は更に、
前記トーンマップデータを復号すること、
前記復号の後、該復号されたトーンマップデータから前記比率データを演算すること、を備える、方法。 - 請求項20に記載の方法は更に、
前記トーンマップデータを復号することに先立って、前記不可逆符号化方法によって前記トーンマップデータを符号化することを備える、方法。 - 請求項20又は請求項21に記載の方法において、
前記トーンマップ情報を記憶することは、前記符号化されたトーンマップデータを記憶することを含む、方法。 - 請求項22に記載の方法において、
前記高ダイナミックレンジ情報を生成することは、前記比率データを圧縮して、圧縮された比率データを生成することを含む、方法。 - 請求項23に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データの不可逆圧縮を行うことを含む、方法。 - 請求項24に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データをダウンサンプリングすることを含む、方法。 - 請求項24又は請求項25に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データをJPEG符号化することを含む、方法。 - 請求項24又は請求項25に記載の方法において、
前記比率データを圧縮することは、前記比率データをMPEG符号化することを含む、方法。 - 請求項23乃至27のいずれか1つに記載の方法において、
前記トーンマップ情報を生成することは、
前記圧縮された比率データから前記比率データを再構築すること、
前記高ダイナミックレンジ画像データを前記再構築された比率データで分割すること、を含む、方法。 - 請求項23乃至27のいずれか1つに記載の方法において、
前記高ダイナミックレンジ情報を生成することは、前記トーンマップデータに基づく補正関数を前記比率データに適用することを含む、方法。 - 請求項29に記載の方法において、
前記補正関数は、前記トーンマップデータの画素の輝度をL(TM)とし、ダウンサンプリングされたトーンマップデータの対応する画素の輝度をL(TMR)としたとき、L(TMR)に対するL(TM)の比率を含む、方法。 - 請求項31に記載の方法において、
σは、L(TMR)に対するL(TM)の比率の分散の大きさである、方法。 - 請求項1乃至33のいずれか1つに記載の方法において、
前記高ダイナミックレンジ情報を生成することは、前記比率データの数学関数を演算することを含む、方法。 - 請求項34に記載の方法において、
前記数学関数は、対数計算を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記トーンマップデータを取得することは、色又は輝度値を分断することなくトーンマップ生成器で前記トーンマップデータを生成することを含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記トーンマップデータを取得することは、前記トーンマップデータの各画素の色及び輝度の比率を維持するトーンマップ生成器で前記トーンマップデータを生成することを含む、方法。 - 初期ダイナミックレンジを有する高ダイナミックレンジ画像をコンピュータによって表現するためのデータ構造であって、
トーンマップ部と、
高ダイナミックレンジ情報部と、
を備え、前記トーンマップ部及び前記高ダイナミックレンジ情報部は前記コンピュータにより取得されて前記データ構造に記憶され、
前記トーンマップ部は、前記画像を表現するトーンマップ情報を含むとともに、前記初期ダイナミックレンジより小さい低ダイナミックレンジを有し、
前記高ダイナミックレンジ情報部は、前記コンピュータにより演算された、前記高ダイナミックレンジ画像の対応する値に対する前記トーンマップ部の値の比率を記述する情報を含み、
当該データ構造はデコーダで読み出されて復号され、前記デコーダが前記高ダイナミックレンジ情報部における前記比率を記述する情報に基づいて前記トーンマップ情報を修正して前記高ダイナミックレンジ画像を再構築するために使用されることを特徴とするデータ構造。 - 請求項38に記載のデータ構造において、
前記トーンマップ部の前記値は輝度値である、データ構造。 - 請求項38に記載のデータ構造において、
前記トーンマップ情報はJPEG符号化される、データ構造。 - 請求項40に記載のデータ構造はJFIFデータ構造を構成する、データ構造。
- 請求項41に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ情報部は少なくとも1つのJFIFアプリケーション拡張子を含む、データ構造。 - 請求項41に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ情報部はJFIFコメントフィールドを含む、データ構造。 - 請求項38に記載のデータ構造において、
前記トーンマップ情報はMPEG符号化される、データ構造。 - 請求項44に記載のデータ構造はMPEGデータ構造を構成する、データ構造。
- 請求項45に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ情報部は少なくとも1つのMPEGアプリケーション拡張子を含む、データ構造。 - 請求項45に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ情報部はMPEGコメントフィールドを含む、データ構造。 - 請求項46又は請求項47に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ部はMPEG映像のフレームに関連付けされる、データ構造。 - 請求項46又は請求項47に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ部は、従来のMPEGキーフレーム補間手法を用いてキーフレーム間のフレームを生成するために、MPEG映像のキーフレームに関連付けされる、データ構造。 - 請求項38乃至49のいずれか1つに記載のデータ構造において、
前記トーンマップ情報は全ての画素に対してゼロ以外の値を指定する、データ構造。 - 請求項38に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ情報は圧縮される、データ構造。 - 請求項38に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ情報はJPEG符号化される、データ構造。 - 請求項38に記載のデータ構造において、
前記高ダイナミックレンジ情報はMPEG符号化される、データ構造。 - 請求項52又は請求項53に記載のデータ構造において、
前記トーンマップ情報は、前記高ダイナミックレンジ情報の画像サイズより大きい画像サイズを有する、データ構造。 - 初期ダイナミックレンジを有する高ダイナミックレンジ画像データを符号化するための装置であって、
前記高ダイナミックレンジ画像データに対応するトーンマップデータの対応する値に対する前記高ダイナミックレンジ画像データの値の比率を含む比率データを演算するための手段であって、前記トーンマップデータは、前記初期ダイナミックレンジより小さい低ダイナミックレンジを有する、前記比率データを演算するための手段と、
前記比率データに基づき、高ダイナミックレンジ情報を生成するための手段と、
前記トーンマップデータに基づき、トーンマップ情報を生成するための手段と、
前記高ダイナミックレンジ情報及び前記トーンマップ情報をデータ構造に記憶するための手段と、
を備える装置。
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