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CN108605151A - 用于创建、流式传输和渲染hdr图像的方法和装置 - Google Patents

用于创建、流式传输和渲染hdr图像的方法和装置 Download PDF

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CN108605151A CN201780008661.0A CN201780008661A CN108605151A CN 108605151 A CN108605151 A CN 108605151A CN 201780008661 A CN201780008661 A CN 201780008661A CN 108605151 A CN108605151 A CN 108605151A
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Abstract

电子设备包括接收压缩的比特流和元数据的接收器。电子设备还包括至少一个处理器，该至少一个处理器通过对压缩的比特流进行解码来生成HDR图像、基于电子设备的定向识别视点信息、将HDR图像映射到表面上以及基于元数据和视点信息渲染HDR图像的一部分。显示器显示HDR图像的这一部分。

Description

用于创建、流式传输和渲染HDR图像的方法和装置
技术领域
本公开总体上涉及图像增强。更具体地，本公开涉及用于创建、流式传输和渲染高动态范围(HDR)图像的方法和装置。
背景技术
目前，新的高动态范围(HDR)相机和显示器日渐突出。HDR相机可以拍摄具有可从0.01至大约10000尼特变动的强度的图像。由于HDR相机的高成本，主要由工作室来创建HDR内容，而普通消费者还负担不起HDR相机。
360°视频通常包括覆盖非常暗的区域至非常亮的对象的高动态范围。然而，因为HDR相机很昂贵，所以用户可能仅拥有标准动态范围(SDR)相机。因此，当来自SDR相机的图像被拼接在一起以创建360°图像或视频时，图像或视频中的一些细节可能会丢失。
发明内容
本公开提供了一种用于创建、流式传输和渲染高动态范围(HDR)图像的方法和装置。
在第一实施方式中，电子设备包括接收压缩的比特流和元数据的接收器。电子设备还包括至少一个处理器，该至少一个处理器通过对压缩的比特流进行解码来生成HDR图像、基于电子设备的定向识别视点信息、将HDR图像映射到表面上以及基于元数据和视点信息渲染HDR图像的一部分。显示器显示HDR图像的这一部分。
在第二实施方式中，用于创建高动态范围(HDR)图像的电子设备包括接收器和至少一个处理器。接收器接收多个标准动态范围(SDR)图像。至少一个处理器通过组合多个SDR图像来生成HDR图像。
在第三实施方式中，在电子设备中渲染高动态范围(HDR)图像的方法包括：接收图像和图像的元数据；基于电子设备的定向识别视点；以及通过基于视点和元数据渲染图像的一部分来生成HDR图像。
根据所附附图、以下说明书和所附权利要求，本领域技术人员可容易地明白其它技术特征。
在进行以下详细描述之前，阐述本专利文件中使用的某些单词和短语的定义可为有利的。术语“联接”及其衍生词是指两个或更多个元件之间的任何直接或间接的通信，不管这些元件是否彼此物理接触。术语“发送”、“接收”和“通信”及其衍生词包括直接通信和间接通信。术语“包括(include)”和“包括(comprise)”及其衍生词意味着包括而非限制。术语“或”是包含性的，意味着“和/或”。短语“与...相关联”及其派生词意味着包括、被包括在内、与之互连、包含、被包含在内、连接到或与之连接、联接到或与之联接、与之通信、配合、交织、并置、接近、结合到或与之结合、具有、具有…的特性、具有关系或与之有关系等。术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分。这样的控制器可以以硬件或硬件和软件和/或固件的组合来实现。与任何特定控制器相关联的功能可为集中式或分布式的，无论是本地还是远程。短语“…中的至少一个”当与项目列表一起使用时，意味着可使用所列项目中的一个或多个的不同组合，以及可仅需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下组合中的任意一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A和B和C。
此外，下面描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序来实现或支持，每个计算机程序由计算机可读程序代码形成并体现在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”是指一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据或其适用于在适当的计算机可读程序代码中实现的部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其它类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质不包括传输暂时电信号或其它信号的有线、无线、光学或其它通信链路。非暂时性计算机可读介质包括其中可以永久存储数据的介质以及其中可以存储并稍后被重写的数据的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。
在本专利文献中提供了其它某些单词和短语的定义。本领域的普通技术人员应当理解，在许多情况下(即使不是大多数情况下)，这种定义适用于此类定义的单词和短语的先前以及未来的使用。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：
图1示出了根据本公开的示例无线网络；
图2示出了根据本公开的示例eNodeB(eNB)；
图3示出了根据本公开的示例用户设施(UE)；
图4A和图4B示出了根据本公开的实施方式的用于创建HDR内容的示例方法；
图5示出了根据本公开的实施方式的用于对HDR内容编码的示例方法；
图6示出了根据本公开的实施方式的用于对HDR内容编码和解码的示例方法；
图7A和图7B示出了根据本公开的实施方式的帧打包的方法；
图8示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR图像的示例方法；
图9A和图9B示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR图像的示例方法；
图10示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR图像的系统；
图11示出了根据本公开的实施方式的用于创建HDR图像的流程图；
图12示出了根据本公开的实施方式的用于创建HDR图像的流程图；
图13示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR图像的流程图；
图14示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR图像的流程图；以及
图15示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR图像的流程图。
具体实施方式
下面讨论的图1至图15以及用于描述本专利文献中的本公开的原理的各种实施方式仅作为说明，而不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可在任何适当布置的无线通信系统中实现。
图1示出了根据本公开的示例无线网络100。图1中示出的无线网络100的实施方式仅用于说明。在不背离本公开的范围的情况下，可以使用无线网络100的其它实施方式。
如图1中所示，无线网络100包括eNodeB(eNB)101、eNB 102和eNB 103。eNB 101与eNB 102和eNB 103通信。eNB 101还与至少一个互联网协议(IP)网络130(诸如，互联网、专有IP网络或其它数据网络)通信。
eNB 102向eNB 102的覆盖区120内的多个第一用户设施(UE)提供对网络130的无线宽带接入。多个第一UE包括UE 111、UE 112、UE 113、UE 114、UE 115和UE 116，其中，UE111可位于小型企业(SB)中，UE 112可位于企业(E)中，UE 113可位于WiFi热点(HS)中，UE114可位于第一住宅(R)中，UE 115可位于第二住宅(R)中，UE 116可为移动设备(M)，如手机、无线膝上型电脑、无线PDA等。eNB 103向eNB 103的覆盖区125内的多个第二UE提供对网络130的无线宽带接入。多个第二UE包括UE 115和UE 116。在一些实施方式中，eNB 101-103中的一个或多个可使用5G、LTE、LTE-A、WiMAX、WiFi或其它无线通信技术彼此通信并与UE111-116通信。
根据网络类型，可使用其它公知的术语代替“eNodeB”或“eNB”，诸如“基站”或“接入点”。为了方便起见起见，在本专利文献中使用术语“eNodeB”和“eNB”以指代提供对远程终端的无线接入的网络基础设施组件。此外，根据网络类别，可使用其它公知的术语代替“用户设施”或“UE”，诸如“移动站”、“用户站”、“远程终端”、“无线终端”、“电视”或“用户设备”。为了方便起见，在本专利文献中使用术语“用户设施”和“UE”以指代电视、显示器、显示屏或其它这类有线设备或无线设备。UE可以与另一UE通信，诸如，移动设备或其它电视。
虚线示出了覆盖区120和125的近似范围，其仅为了说明和解释的目的而被示出为大致圆形。应当清楚地理解，与eNB相关联的覆盖区(例如覆盖区120和125)可具有其它形状，包括不规则形状，这取决于eNB的配置以及与自然和人为障碍物相关联的无线电环境中的变化。
本公开的一个或多个实施方式提供了从SDR图像创建HDR内容的方法和装置。在一个示例中，合并或混合多个SDR图像以创建HDR图像。如本文中所使用的，本公开的一个或多个实施方式涉及SDR图像或HDR图像。然而，本公开的不同的实施方式还可以与视频一起使用。当在本文中提到图像时，无论是SDR还是HDR，本公开的不同的实施方式均可以指给定帧率(每单位时间的图片数目)的视频内的帧。
尽管图1示出了无线网络100的一个示例，但是可对图1作出各种改变。例如，无线网络100可以以任何合适的布置包括任何数量的eNB和任何数量的UE。此外，eNB 101可以与任何数量的UE直接通信，并且向那些UE提供对网络130的无线宽带接入。类似地，每个eNB102至eNB 103可以与网络130直接通信，并且向UE提供对网络130的无线宽带接入。此外，eNB 101、eNB 102和/或eNB 103可以提供对诸如外部电话网络或其它类型的数据网络的其它或附加的外部网络的接入。
图2示出了根据本公开的示例eNB 102。图2中示出的eNB 102的实施方式仅用于说明，并且图1的eNB 101和eNB 103可以具有相同的或相似的配置。然而，eNB具有各种各样的配置，并且图2不将本公开的范围限制于eNB的任何特定实现。
如图2中所示，eNB 102包括多个天线205a-205n、多个RF收发器210a-210n、发送(TX)处理电路215以及接收(RX)处理电路220。eNB 102还包括控制器/处理器225、存储器230以及回程或网络接口235。
RF收发器210a-210n从天线205a-205n接收输入RF信号，诸如，由网络100中的UE发送的信号。RF收发器210a-210n下变频输入的RF信号以产生IF或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路220，RX处理电路220通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化来产生经处理的基带信号。RX处理电路220将经处理的基带信号发送到控制器/处理器225以进行进一步处理。
TX处理电路215从控制器/处理器225接收模拟或数字数据(诸如语音数据、网页数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。TX处理电路215对输出基带数据进行编码、多路复用和/或数字化以产生经处理的基带或IF信号。RF收发器210a-210n从TX处理电路215接收输出的经处理的基带或IF信号，并将基带或IF信号上变频到经由天线205a-205n发送的RF信号。
控制器/处理器225可以包括控制eNB 102的整体操作的一个或多个处理器或其它处理设备。例如，控制器/处理器225可以根据公知的原理通过RF收发器210a-210n、RX处理电路220和TX处理电路215控制前向信道信号的接收和反向信道信号的发送。控制器/处理器225也可以支持附加功能，诸如更高级的无线通信功能。例如，控制器/处理器225可以支持波束形成或定向路由操作，其中，来自多个天线205a-205n的输出信号被不同地加权以在期望的方向上有效地操纵输出信号。通过控制器/处理器225，可以在eNB 102中支持各种各样的其它功能中的任何功能。在一些实施方式中，控制器/处理器225包括至少一个微处理器或微控制器。
控制器/处理器225还能够执行驻存在存储器230中的程序和其它进程，诸如基本OS。控制器/处理器225可以根据执行进程的需要将数据移入或移出存储器230。
控制器/处理器225还联接到回程或网络接口235。回程或网络接口235允许eNB102通过回程连接或通过网络与其它设备或系统通信。接口235可以通过任何合适的有线或无线连接支持通信。例如，当eNB102实现为蜂窝通信系统(诸如支持5G、LTE或LTE-A的蜂窝通信系统)的一部分时，接口235可以允许eNB 102通过有线或无线回程连接与其它eNB通信。当eNB 102实现为接入点时，接口235可以允许eNB 102通过有线或无线局域网或通过有线或无线连接与更大的网络(诸如互联网)通信。接口235包括支持通过有线或无线连接通信的任何合适的结构，诸如以太网或者RF收发器或接收器。
存储器230联接到控制器/处理器225。存储器230的部分可以包括RAM，并且存储器230的另一部分可以包括闪速存储器或其它ROM。
虽然图2示出了eNB 102的一个示例，但是可对图2作出多种改变。例如，eNB 102可以包括任何数目的图2中示出的每个组件。作为特定示例，接入点可以包括多个接口235，并且控制器/处理器225可以支持路由功能以在不同的网络地址之间发送数据。作为另一特定示例，虽然示出为包括单个TX处理电路215和单个RX处理电路220，但是eNB 102可以包括多个TX处理电路215和多个RX处理电路220(诸如，每个RF收发器一个)。此外，可以根据特定需要组合、进一步细分或省略图2中的各种组件，或者添加附加组件。
图3示出了根据本公开的示例用户设施(UE)300。图3中示出的UE 300的实施方式仅用于说明，并且图1的UE 111-116中的任何UE可以具有相同的或相似的配置。然而，UE具有各种各样的配置，并且图3不将本公开的范围限制于UE的任何特定实现。在本公开的一个或多个实施方式中，UE 300可为能够拍摄SDR图像并将SDR图像转换成HDR图像的相机。在其它实施方式中，UE 300可为头戴式显示器(HMD)或电视。
如图3中所示，UE 300包括天线305、射频(RF)收发器310、发送(TX)处理电路315、麦克风320和接收(RX)处理电路325。UE 300还包括扬声器330、主处理器340、输入/输出(I/O)接口(IF)345、小键盘350、显示器355和存储器360。存储器360包括基本操作系统(OS)程序361和一个或多个应用362。
RF收发器310或接收器从天线305接收由网络100的eNB发送的输入RF信号。RF收发器310或接收器下变频输入RF信号以生成中频(IF)或基带信号。IF或基带信号被发送到RX处理电路325，RX处理电路325通过对基带或IF信号进行滤波、解码和/或数字化产生经处理的基带信号。RX处理电路325将经处理的基带信号发送到扬声器330(诸如，针对语音数据)或发送到主处理器340用于进一步处理(诸如，针对网页浏览数据)。
TX处理电路315从麦克风320接收模拟或数字语音数据或从主处理器340接收其它输出基带数据(诸如，网页数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。TX处理电路315对输出基带数据进行编码、多路复用和/或数字化以产生经处理的基带或IF信号。RF收发器310从TX处理电路315接收输出的经处理的基带或IF信号并将基带或IF信号上变频成经由天线305发送的RF信号。
主处理器340可以包括一个或多个处理器或其它处理设备并执行存储在存储器360中的基本OS程序361，从而控制UE 300的整体操作。例如，主处理器340可以根据公知的原理控制通过RF收发器310、RX处理电路325和TX处理电路315的正向信道信号的接收和反向信道信号的发送。在一些实施方式中，主处理器340包括至少一个微处理器或微控制器。
主处理器340还能够执行驻存在存储器360中的其它进程和程序。主处理器340可以根据执行进程的需要将数据移入或移出存储器360。在一些实施方式中，主处理器340配置成基于OS程序361或响应于从eNB或运营商接收的信号执行应用362。主处理器340还联接到I/O接口345，I/O接口345为UE 300提供连接到诸如膝上型计算机和手持计算机的其它设备的能力。I/O接口345是这些配件与主处理器340之间的通信路径。
主处理器340还联接到小键盘350和显示单元355。UE 300的操作者可以使用小键盘350以将数据输入到UE 300中。显示器355可为液晶显示器或能够显示文本和/或诸如来自网站的至少有限图形的其它显示器。在一个实施方式中，小键盘350还可以为触摸屏。触摸屏可以包括触摸面板、(数字)笔传感器、键盘或超声输入设备。触摸屏可以以电容方案、压敏方案、红外方案或超声方案中的至少一个方案识别例如触摸输入。触摸屏还可以包括控制电路。在电容方案中，触摸屏可以识别触摸或接近。
存储器360联接到主处理器340。存储器360的部分可以包括随机存取存储器(RAM)，并且存储器360的另一部分可以包括闪速存储器或其它只读存储器(ROM)。
UE 300还包括可以测量物理量或检测UE 300的工作状态并将测量或检测的信息转换成电信号的一个或多个传感器370。例如，传感器370可包括用于触摸输入的一个或多个按钮(例如，在耳机或UE 300上)、相机、姿势传感器、陀螺仪或陀螺仪传感器、空气压力传感器、磁性传感器或磁力仪、加速度传感器或加速计、握持传感器、接近传感器、颜色传感器(例如，红绿蓝(RGB)传感器)、生物物理传感器、温度/湿度传感器、光照传感器、紫外线(UV)传感器、肌电图(EMG)传感器、脑电图(EEG)传感器、心电图(ECG)传感器、红外传感器、超声传感器、虹膜传感器、指纹传感器等。传感器370还可以包括用于控制其中所包括的至少一个传感器的控制电路。如将在下文更详细讨论的，这些传感器370中的一个或多个可用于控制UI、检测UI输入、确定用户的定向和面向方向以进行3D内容显示识别等。这些传感器370中的任何传感器可位于UE 300内、位于配置成容纳UE300的耳机内、或位于耳机和UE 300两者内，例如，在UE 300包括耳机的实施方式中。
虽然图3示出了UE 300的一个示例，但是可对图3做出多种改变。例如，可以根据特定需要组合、进一步细分或省略图3中的各种组件，或者添加附加组件。作为特定示例，主处理器340可以分成多个处理器、诸如，一个或多个中央处理单元(CPU)和一个或多个图形处理单元(GPU)。此外，虽然图3示出了UE 116配置为与HMD一起使用或集成到HMD中的移动电话或智能电话，但是UE可以配置成作为其它类型的移动设备或固定设备进行操作。在另一示例实施方式中，当UE 116是电视时，UE 116可不包括收发器、小键盘或麦克风。UE116可包括接收器或解码器而没有发送器或编码器。
图4A示出了根据本公开的实施方式的用于创建HDR内容的示例方法400。方法400中示出的过程可由例如图3的UE 300的处理器340实现。如图4A中所示，在方法400中，多个8位(bit)SDR图像4021至402n中的位深度在过程4041至404n中增加到10位。在增加SDR图像中的每个的位深度之后，在过程406中对图像中的每个进行归一化。通过使用所有SDR图像4021至402n中的峰值像素值执行归一化。在过程408中，使用已知的技术将已经经过位深度增加和已经归一化的SDR图像4021至402n拼接在一起。在过程410中，使用用于HDR图像的任何已知的编码方法对拼接图像进行编码。例如，位深度可表示图像中的每个像素的位数。
图4B示出了与图4A中示出的方法400类似的另一示例方法420。方法420中示出的过程可由例如图3的处理器340实现。如图4B中所示，在过程4241和4242中，每个SDR图像4221和4222的位深度增加不同的位数。具体地，应用于每个图像的位深度增加可根据由SDR图像覆盖的动态范围而变化。如果例如SDR图像4221的动态范围高，则在过程4241中将增加到值M的第一位深度应用到SDR图像4221。如果例如SDR图像4222的动态范围低，则在过程4242中将增加到值N的第二位深度应用到SDR图像4222。然后，在过程430中进行归一化之前，将权重426应用于位深度增加的图像4221，同时将权重428应用于位深度增加的图像4222。
图5示出了根据本公开的实施方式的用于对HDR内容编码的示例方法500。方法500中示出的过程可由例如图3的UE 300的处理器340实现。如图5中所示，在过程502中，360°HDR视频(例如，在图4A的过程408中拼接在一起的视频)经历颜色空间转换和二次采样。在过程504中，传递函数(例如，ST 2084)应用于经转换和二次采样的视频。在过程506中，使用诸如HEVC Main 10视频编码器的高效视频编码方法对视频进行编码，以生成压缩的360°HDR视频。
图6示出了根据本公开的实施方式的用于创建和渲染HDR内容的方法600。如方法600中所示，在方法601中创建HDR内容，在方法601中，360°相机602可在过程604中在两个不同的曝光等级(低曝光和高曝光)下拍摄360°内容。HDR内容可为360°图像或360°视频。为了便于解释，将参考360°SDR图像描述过程。在过程606中，对两个SDR图像(低曝光图像和高曝光图像)进行帧打包。例如，对图像帧打包可表示将图像组合成图像格式。可以以图7A中示出的上-下方法或以图7B中示出的左-右方法执行帧打包。在过程608中，分析不同的图像，以便在过程610中产生元数据。元数据包括混合因子，以用于根据观察方向(俯仰(Pitch)、偏航(Yaw))合并或混合高曝光图像和低曝光图像。混合因子与当前视点所指向的视窗(Viewport)中的亮度大致成反比。例如，视点可表示电子设备的用户正观看的方向。混合因子越高，给予低曝光图像的权重越高。对于所有的俯仰值和偏航值，可根据等式1和等式2计算混合因子，等式1和等式2如下：
viewportMaxRGB＝viewport(i，j)中的所有像素的R、G、B值中的最大值 (等式1)
其中，minRGBGlobal为360°图像中的所有像素的R、G、B值中的最小值，maxRGBGlobal为360°图像中的所有像素的R、G、B值中的最大值，i为俯仰值，并且j为偏航值。
如方法620中所示，帧打包的360°SDR图像被发送到诸如头戴式设备(HMD)615的设备，其中HMD 615将360°SDR图像渲染为HDR图像。在其它实施方式中，帧打包的360°SDR图像可被发送到电视。在方法620中，在过程622中对打包的帧进行拆封，并且在过程624中使用一个或多个传感器(例如，图3中示出的一个或多个传感器370)检测用户的视点。在实施方式中，其中帧打包的360°SDR图像被发送到电视，用户可操作遥控器以选择视点。一个或多个传感器将视点信息(包括俯仰信息和偏航信息)提供至HMD 615中所包括的图形处理单元(GPU)。在过程626中，基于视点信息和元数据中的混合因子，GPU将360°SDR图像中的与视点对应的一部分渲染为模拟HDR图像。经渲染的图像显示在HMD 615上。
图8示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR内容的方法。图8的方法可由处理器(例如，诸如HMD的UE 300的处理器340)执行。如图8中所示，可由一个或多个传感器370确定的用户视点以及与视点相关的元数据被提供至过程802以确定与视点相关的混合因子。与视点相关的元数据可包括与特定视点对应的一个或多个混合因子。与视点相关的混和因子被提供至过程804，在过程804中，对帧打包的视频进行拆封并进行纹理映射。与视点相关的混合因子被应用于拆封和纹理映射的视频，并随后在显示360°图像之前，在过程806中投影到诸如球形表面或圆柱形表面的表面上。
图9A和图9B示出了根据本公开的实施方式的在SDR设备上渲染HDR图像的方法。图9A和图9B的方法可由处理器(例如，诸如HMD的UE 300的处理器340)执行。如图9A中所示，在过程902中，基于过程904中选择的动态范围，将360°HDR 10位图像转换成具有不同的曝光等级的多个SDR图像。所选择的动态范围可基于用于显示360°HDR图像的设备的动态范围。在过程906中，对SDR图像中的每个进行伽马校正，并且随后以不同的曝光等级输出为多个360°SDR图像。
如图9B中所示，在过程912中，例如通过一个或多个传感器370检测包括俯仰信息和偏航信息的视点，并且在过程914中选择多个360°SDR图像中的SDR图像。可基于可包括一个或多个混和因子的与视点相关的元数据选择SDR图像。然后，在过程916中，将所选择的SDR图像投影到诸如球形表面或圆柱形表面的表面上。
图10示出了根据本公开的实施方式的用于渲染HDR图像的系统1000。如图10中所示，系统1000包括调制解调器1002、多媒体编解码器1004、GPU 1006、惯性测量单元1008、显示引擎1010和显示器1012。调制解调器1002接收压缩的比特流和与视点相关的元数据。压缩的比特流被提供至多媒体编解码器1004以进行解码。多媒体编解码器1004的输出为360°帧打包的HDR视频，360°帧打包的HDR视频被发送至GPU 1006，在GPU 1006中，360°帧打包的HDR视频被映射到虚拟表面(诸如，球形表面或圆柱形表面)上。包括俯仰信息和偏航信息的用户视点信息通过惯性测量单元1008也被提供至GPU1006。惯性测量单元1008可包括一个或多个传感器，诸如图3的一个或多个传感器370。GPU 1006还可从调制解调器1002接收与视点相关的元数据。GPU 1006使用视点信息和与视点相关的元数据来组合和渲染360°HDR视频中的用户可见的一部分。经渲染的视频被发送至显示引擎1010，这使得经渲染的视频显示在显示器1012上。
图11示出了根据本公开的实施方式的创建HDR图像的流程图。如图11中所示，用于创建HDR图像的一个方法在过程1102中开始，其中，在诸如图3的UE 300的UE中接收多个SDR图像。可接收任何数目的SDR图像以创建HDR图像。在过程1104中，增加每个SDR图像的位深度。如上所述，位深度可为固定的或可变的。此外，如上所述，可对位深度增加的图像应用不同的权重。在过程1106中，对位深度增加的图像中的每个进行归一化，并随后在过程1108中将位深度增加的图像中的每个拼接在一起。在过程1110中，使用用于对HDR图像编码的任何已知的编码技术对拼接图像进行编码。图11中描绘的过程可由诸如处理器340的处理器执行。
图12示出了根据本公开的另一实施方式的创建HDR图像的流程图。如图12中所示，用于创建HDR图像的一个方法在过程1202中开始，其中，在诸如图3的UE 300的UE中接收低曝光图像和高曝光图像。在过程1204中，分析低曝光图像和高曝光图像以确定混和因子。将作为元数据的混和因子与在过程1206中产生的帧打包的图像一起提供。帧打包的图像通过对低曝光图像和高曝光图像进行帧打包而产生。图12中描绘的过程可由诸如处理器340的处理器执行。
图13示出了根据本公开的实施方式的渲染HDR图像的流程图。如图13中所示，在过程1302中，诸如图3的UE 300的UE可接收HDR图像，并且在过程1304中，该UE可基于UE 300的动态范围显示能力将HDR图像转换成具有不同的曝光等级的多个SDR图像。在过程1306中，UE 300使用一个或多个传感器370确定UE 300的定向以确定视点信息(俯仰，偏航)。在过程1308中，UE还接收视点元数据。在过程1310中，UE 300使用视点信息和视点元数据以从多个SDR图像中选择SDR图像。在过程1312中，基于视点信息，UE 300通过将图像的一部分投影到诸如球形表面或圆柱形表面的表面上来渲染所选择的SDR图像中将在UE 300上显示的一部分。
图14示出了根据本公开的另一实施方式的渲染HDR图像的流程图。如图14中所示，在过程1402中，诸如图3的UE 300的UE可接收帧打包的图像，并且在过程1404中，该UE可将帧打包的图像拆封成低曝光图像和高曝光图像。在过程1406中，UE 300使用一个或多个传感器370确定UE 300的定向以确定视点信息(俯仰，偏航)。在过程1408中，UE还接收包括混和因子的元数据。在过程1410中，UE 300使用混和因子以合并或混合低曝光图像和高曝光图像。在过程1412中，基于视点信息，UE 300通过将图像的一部分投影到诸如球形表面或圆柱形表面的表面上来渲染组合图像中将在UE 300上显示的一部分。
图15示出了根据本公开的另一实施方式的渲染HDR图像的流程图。如图15中所示，用于渲染HDR图像的一个方法在过程1502中开始，在过程1502中，在服务器中从其中存储有SDR图像的相机或存储器接收多个SDR图像。在过程1504中，可从诸如图3的UE 300的UE接收视点。在过程1506中，基于所接收的视点组合多个SDR图像。在过程1508中，组合的图像被发送至UE。
尽管附图示出了设备的不同的示例，但是可对实施方式作出多种改变。在一些实施方式中，可以根据多个图像而不是恰好两个图像创建HDR效果。通过这样做，由于使用更多的图像来创建输出图像，因此很可能提高经渲染的图像的质量。当组合输入图像时，可以基于例如用户偏好或场景特性给予不同的图像不同的权重。例如，如果基于场景特性执行对输入图像的组合，则可以根据等式3线性地组合图像，等式3如下：
其中，Ii为第i个SDR图像，Iout为输出图像，K为SDR图像的数目，并且ai为SDR图像i的权重。第i个SDR图像的权重由等式4给出，等式4如下：
其中，mi为SDR图像i中的平均亮度，M为所有SDR图像上的平均亮度，Lpv为HDR场景中的视窗中的局部峰值亮度，并且Lpeak为HDR场景中的峰值亮度。
在以上等式中使用的权重的理由如下。当用户正在观看场景的相对暗的部分时，将很小并且因此应该由高曝光输入图像创建渲染视频。这就是因子被包括在高曝光图像(即，mi＞M)的权重中的原因。出于相同的原因，因子被包括在低曝光图像(即，mi≤M)的权重中。当用户正观看场景的明亮部分时，将很大并且因此将主要由低曝光图像创建输出图像。此外，具有中等曝光(即，具有接近M的平均亮度)的图像具有高度重叠的亮度范围，并且因此与覆盖亮度范围的下端和上端的图像相比，给予中等曝光图像较小的权重。因此，因子和分别被包括在低曝光(即，mi≤M)图像和高曝光(即，mi＞M)图像的权重中。
在一些实施方式中，可以基于场景特性使归一化过程自适应。可以基于场景中的亮度范围确定位深度以及归一化。例如，对于具有非常大的亮度范围的场景，需要更高的位深度，而对于较小的亮度范围，较小的位深度将为足够的。
在其它实施方式中，不同的位深度(即，亮度范围)可用于不同的图像，例如，默认视图可以具有比其它视图更高的位深度以提高默认视图质量。默认视图可使用HDR相机创建，而其它视图可使用SDR相机创建。此外，HDR相机可以拍摄具有高亮度范围的任何其它视图。以此方法，仅对使用SDR相机创建的那些视频执行内部位深度增加。在拼接之前，增加SDR视频的位深度，并随后执行拼接。
在一些实施方式中，可以基于低曝光图像和高曝光图像中的局部峰值亮度/曝光等级来局部地完成低曝光图像和高曝光图像的组合。例如，高曝光图像可具有发白的过度曝光区。以空间均匀的方式线性组合低曝光图像和高曝光图像将导致组合图像中过度曝光区的质量劣化。当高曝光图像未过度曝光时，可执行线性组合。在其它实施方式中，可以执行使用Sigmoid加权(或其它非线性技术)的非线性组合以提高得到的视频质量。
本申请中的任何描述均不应解读为暗示任何特定的元件、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的必要要素。要求保护的主题的范围仅由权利要求限定。此外，任何权利要求均不旨在援引U.S.C.§112(f)，除非明确使用“用于...的装置”的词语。申请人将理解，在权利要求内使用包括但不限于“机制”、“模块”、“设备”、“单元”、“组件”、“元件”、“构件”、“装置”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”的任何其它术语是指对相关技术领域的技术人员来说已知的结构，而不旨在援引35U.S.C.§112(f)。
虽然已经利用示例性实施方式描述了本公开，但是可由本领域技术人员提出多种改变和修改。本公开旨在包含落入所附权利要求的范围内的这类改变和修改。
本公开提供了一种用于创建、流式传输和渲染HDR图像的方法和装置。
在第一实施方式中，用户设施(UE)可包括接收压缩的比特流和元数据的调制解调器。UE还可包括对压缩的比特流进行解码以产生HDR图像的解码器、基于UE的定向确定视点信息的惯性测量单元以及图形处理单元(GPU)。GPU将HDR图像映射到表面上并基于元数据和视点信息渲染HDR图像的一部分。显示器可显示HDR图像的这一部分。解码器、惯性测量单元和GPU可被包括在处理器中。
在第二实施方式中，用于创建高动态范围(HDR)图像的用户设施(UE)可包括接收器和处理器。接收器可接收多个标准动态范围(SDR)图像。处理器可组合多个SDR图像以生成HDR图像。
在第三实施方式中，在用户设施(UE)中渲染高动态范围(HDR)图像的方法可包括：接收图像；基于UE的定向确定视点；接收元数据；以及基于视点和元数据渲染图像的一部分以生成HDR图像。

Claims (15)

1.用于渲染高动态范围(HDR)图像的电子设备，所述电子设备包括：
接收器，所述接收器配置成接收压缩的比特流和元数据；
至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成：
通过对所述压缩的比特流进行解码而生成HDR图像；
基于所述电子设备的定向识别视点信息；
将所述HDR图像映射到表面上；以及
基于所述元数据和所述视点信息渲染所述HDR图像的一部分；以及
显示器，所述显示器配置成显示所述HDR图像的所述一部分。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述HDR图像包括第一标准动态范围(SDR)图像和第二SDR图像。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中，用第一曝光等级拍摄所述第一SDR图像，并且用比所述第一曝光等级高的第二曝光等级拍摄所述第二SDR图像。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述元数据包括混合因子。
5.用于创建高动态范围(HDR)图像的电子设备，所述电子设备包括：
接收器，所述接收器配置成接收多个标准动态范围(SDR)图像；以及
至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成通过组合所述多个SDR图像而生成所述HDR图像。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述至少一个处理器配置成：
为所述多个SDR图像中的每个增加位深度；以及
对已增加位深度的多个SDR图像中的每个进行归一化。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述至少一个处理器还配置成对归一化后的SDR图像进行编码。
8.根据权利要求5所述的电子设备，其中，所述多个SDR图像包括第一SDR图像和第二SDR图像，并且所述至少一个处理器配置成：
基于所述第一SDR图像或所述第二SDR图像中的至少一个生成元数据；以及
对所述第一SDR图像和所述第二SDR图像进行帧打包。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中，所述元数据包括用于将所述第一SDR图像和所述第二SDR图像合并的混和因子。
10.根据权利要求8所述的UE，其中，用第一曝光等级拍摄所述第一SDR图像，并且用比所述第一曝光等级高的第二曝光等级拍摄所述第二SDR图像。
11.用于在电子设备中渲染高动态范围(HDR)图像的方法，所述方法包括：
接收图像和所述图像的元数据；
基于所述电子设备的定向识别视点；以及
通过基于所述视点和所述元数据渲染所述图像的一部分来生成所述HDR图像。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述图像转换成多个标准动态范围(SDR)图像；以及
基于所确定的视点和所述元数据从所述多个SDR图像中选择SDR图像。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将所选择的SDR图像投影到表面上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述表面是球形表面或圆柱形表面中的至少一个。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述图像是包括第一SDR图像和第二SDR图像的帧打包的图像，
其中，所述方法还包括：
对所述帧打包的图像进行拆封以分离所述第一SDR图像和所述第二SDR图像；以及
基于所述元数据将所述第一SDR图像和所述第二SDR图像组合。
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