專利名稱：圖像的多模式色調(diào)映射的制作方法
圖像的多模式色調(diào)映射背景可以實(shí)現(xiàn)圖像映射以用于的眾多用途，諸如圖像壓縮、對比度增強(qiáng)、以及用于使得用特定類型的捕捉設(shè)備捕捉的圖像能夠使用不同功能的顯示設(shè)備來顯示等。例如，在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域(或者在諸如專業(yè)攝影、機(jī)器人成像系統(tǒng)、高動態(tài)范圍攝影、深度照相機(jī)等領(lǐng)域)， 捕捉設(shè)備通常產(chǎn)生16位圖像，例如其中每個(gè)像素可以是65536級灰度中的一個(gè)(在灰度圖像的情況下)。取決于圖像捕捉設(shè)備，其它圖像捕捉設(shè)備可以產(chǎn)生12位圖像或者32位圖像。術(shù)語“位深度”用于指在圖像捕捉或顯示設(shè)備處每像素可用的位數(shù)。在用高位深度的設(shè)備捕捉圖像時(shí)，通常需要降低位深度以使得捕捉的圖像能夠顯示在低位深度較的顯示設(shè)備上。這在同時(shí)保留盡可能多的信息以免損失在高位深度的設(shè)備中捕捉的原始動態(tài)范圍時(shí)是難以實(shí)現(xiàn)的。這對于眾多類型的圖像是重要的，在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域尤其如此，在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中圖像通常具有特別高的動態(tài)范圍并且需要可視化圖像中精細(xì)的細(xì)節(jié)以及盡可能地消除噪聲以便作出準(zhǔn)確的醫(yī)療診斷。圖像的動態(tài)范圍可以被認(rèn)為是該圖像最亮和最暗可記錄部分的強(qiáng)度之間的比率。 色調(diào)映射函數(shù)一般用于壓縮圖像的動態(tài)范圍以允許原始圖像中更多的細(xì)節(jié)被可視化在顯示器上，而同時(shí)優(yōu)選地地保留圖像的“自然外觀”。需要可以用計(jì)算上廉價(jià)、快速和魯棒的方式產(chǎn)生更真實(shí)、有用的結(jié)果的改進(jìn)的色調(diào)映射系統(tǒng)。當(dāng)在相對高的位深度的設(shè)備處捕捉的圖像時(shí)，通常需要壓縮那些捕捉的圖像以降低其大小以便存儲和/或傳輸。圖像壓縮難以用計(jì)算上廉價(jià)、快速，不產(chǎn)生可見的偽像并且可逆(即原始圖像可以從壓縮的圖像獲得，而沒有質(zhì)量損失)的方式來實(shí)現(xiàn)。以前用于映射一個(gè)位深度圖像到另一個(gè)位深度圖像的方法包括直方圖均衡、線性映射和伽馬映射。線性映射和伽馬映射是簡單的技術(shù)，但是其在給出的結(jié)果的質(zhì)量上非常有限。直方圖均衡色調(diào)映射過程一般涉及采用要進(jìn)行色調(diào)映射的圖像的累積直方圖。累積的直方圖然后被歸一化到255(在輸出位深度是8位的情況下)并且該歸一化的累積直方圖然后被用作映射函數(shù)以將原始圖像變換為所需的位深度。然而，往往發(fā)現(xiàn)直方圖均衡是過于進(jìn)取的，作為結(jié)果圖像中精細(xì)的細(xì)節(jié)丟失。還會引入諸如梯度逆轉(zhuǎn)和量化或條紋偽像等的偽像。還知道局部直方圖均衡色調(diào)映射過程。這些有時(shí)被稱為自適應(yīng)直方圖均衡技術(shù)。 它們包括使用不同的變換以均衡圖像子區(qū)域的直方圖。這些方法一般是高度計(jì)算密集的， 并且難以在實(shí)時(shí)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。例如，由于矩形窗口一般在該窗口中直方圖均衡的每個(gè)像素周圍使用，還會引入噪聲和偽像。從而得到的變換在空間上不是平滑的。此前，具有由原始圖像統(tǒng)計(jì)量確定的S型函數(shù)并且考慮感知偏好指導(dǎo)的單個(gè)S型函數(shù)被用作色調(diào)映射函數(shù)?？紤]主觀偏好允許圖像看上去盡可能使觀看者滿意。這在消費(fèi)者成像和商業(yè)攝影中是合乎需要的。然而，這一方法不適合目標(biāo)為信息保留的醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用、衛(wèi)星成像、歸檔等。在這些情況中需要保留或增強(qiáng)所有區(qū)域的細(xì)節(jié)和圖像亮度級，而不僅是適合人類視覺系統(tǒng)的區(qū)域和亮度級。
以下描述的實(shí)施例不限于解決所指出的已知圖像映射系統(tǒng)的缺陷中的任一或全部的實(shí)現(xiàn)。概述以下呈現(xiàn)了本公開簡化的概述，以便向讀者提供基本理解。本概述不是本公開詳盡的概述，并且它不旨在標(biāo)識本發(fā)明關(guān)鍵/決定性的元素或者描繪本發(fā)明的范圍。其唯一目的是以簡化形式呈現(xiàn)此處公開的一些概念，作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的序言。描述了圖像多模式映射的系統(tǒng)。描述了其中圖像映射系統(tǒng)用于可視化諸如醫(yī)學(xué)圖像、衛(wèi)星圖像、高動態(tài)范圍照片等等的高動態(tài)范圍圖像，并且還用于壓縮這些圖像的各實(shí)施例。在各示例中，高位深度的圖像被色調(diào)映射以顯示在較低位深度的設(shè)備上，而不損失細(xì)節(jié)。在各實(shí)施例中，圖像映射系統(tǒng)計(jì)算描述輸入圖像的統(tǒng)計(jì)量，并且使多模式模型高效地?cái)M合這些統(tǒng)計(jì)量。在各實(shí)施例中，多模式模型是高斯混合模型，并且獲取與多模式模型對應(yīng)的多個(gè)S型函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，添加S型函數(shù)以形成色調(diào)映射函數(shù)，該色調(diào)映射函數(shù)用于將諸如每像素16或12位的高位深度圖像變換為諸如每像素8位的低位深度圖像。通過參考結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述，眾多伴隨的特征將會更加容易理解并更好理解。附圖描述通過依照附圖閱讀的以下詳細(xì)描述，將會更好地理解本描述，其中圖Ia是高動態(tài)范圍圖像的累積直方圖的示意圖；圖Ib是S型色調(diào)映射函數(shù)的示意圖；圖2是計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)掃描圖像以及該掃描圖像多模式的相關(guān)累積直方圖的示意圖；圖3是圖像映射方法的流程圖；圖如是高動態(tài)范圍圖像的累積直方圖并且示出疊加在直方圖上的示意高斯混合模型的示意圖；圖4b是使用圖如的高斯混合模型形成的色調(diào)映射函數(shù)的示意圖；圖5是確定高斯混合模型的方法的流程圖；圖6是動態(tài)地色調(diào)映射圖像子區(qū)域的方法的流程圖；圖7a是被安排為壓縮、傳輸和解壓縮高位深度的圖像的設(shè)備的示意圖；圖7b是被安排為壓縮、傳輸和解壓縮高位深度的圖像的另一設(shè)備的示意圖；圖8是圖像映射設(shè)備的示意圖；圖9示出其中可以實(shí)現(xiàn)圖像映射系統(tǒng)的各實(shí)施例的示例性的基于計(jì)算的設(shè)備。在附圖中，相同的標(biāo)號用于表示相同的部分。詳細(xì)描述以下結(jié)合附圖提供的詳細(xì)描述旨在作為本發(fā)明示例的描述，而不旨在表示可以構(gòu)建或使用本發(fā)明示例的唯一形式。描述提出了示例的功能以及用于構(gòu)建和操作示例的步驟序列。但是，可以由不同的示例實(shí)現(xiàn)相同或等效的功能和序列。盡管此處將本發(fā)明示例描述和示出為在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，但是作為示例而非限制來提供所述系統(tǒng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到，本發(fā)明示例適合各種不同類型的成像系統(tǒng)中的應(yīng)用。
圖Ia是高動態(tài)范圍圖像的累積直方

圖100的示意圖。圖Ib是可以用作產(chǎn)生圖Ia 的直方圖的圖像色調(diào)映射函數(shù)的單個(gè)S型函數(shù)101的示意圖。對于高動態(tài)范圍輸入圖像中的給定像素，強(qiáng)度值用于使用S型函數(shù)查找對應(yīng)的低動態(tài)范圍像素值。在輸入圖像的累積直方圖是如圖Ia的示例中的單模式的情況下，這一過程是令人滿意的。但是，這不適用于眾多類型的高動態(tài)范圍圖像的情況，諸如醫(yī)學(xué)圖像、衛(wèi)星圖像、牙齒圖像、高動態(tài)范圍照片、 以及存在像素強(qiáng)度的眾多顯著不同的范圍的場景或項(xiàng)目的其它圖像。這將參考圖2被更詳細(xì)地解釋。圖2示出CT掃描和相關(guān)的累積圖像直方圖的示意圖。CT掃描是包括肌肉201、骨頭200和肺202的人體掃描。表示骨頭的圖像部分往往具有如直方圖所示的高范圍203中的像素強(qiáng)度。表示肌肉的圖像部分往往產(chǎn)生不同范圍204中的像素強(qiáng)度，而表示肺205的圖像部分產(chǎn)生另一個(gè)范圍205中的像素強(qiáng)度。諸如圖Ib中的單個(gè)S型色調(diào)映射函數(shù)沒有充分考慮直方圖中的這三個(gè)不同的范圍。如果使用這一色調(diào)映射函數(shù)，由于丟失了肺和骨頭區(qū)域的大量細(xì)節(jié)，結(jié)果將會很差。這對于諸如醫(yī)療診斷等其中信息保留是關(guān)鍵的應(yīng)用是成問題的。為了解決此類問題，此處描述的實(shí)施例使用能夠考慮輸入圖像的累積直方圖中多于一個(gè)的模式的多模式模型。多模式模型比單模式模型(諸如圖Ib的模型)更加復(fù)雜，并且此處描述的實(shí)施例還提供可以實(shí)時(shí)地用于諸如在醫(yī)院、牙科手術(shù)、天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)等的實(shí)際應(yīng)用的圖像映射系統(tǒng)。圖2是圖像映射方法的流程圖。任意類型的高動態(tài)范圍圖像的輸入數(shù)字圖像被接收300。計(jì)算輸入圖像的累積直方圖301。例如，對于灰度圖像，直方圖生成器確定柱(bin) 大小(例如諸如0-10、11-20、21-39等的值范圍)，并且對在每個(gè)柱中像素灰度值出現(xiàn)的次數(shù)計(jì)數(shù)。柱相對每個(gè)柱中出現(xiàn)的頻率的圖像給出如圖2所示的直方圖的圖形表示。處理器被安排成使多模式模型擬合302直方圖。可以使用諸如高斯混合模型 (GMM)的任意合適類型的多模式模型。需要的模式數(shù)(η)可以是可配置的參數(shù)303或者可以由圖像映射系統(tǒng)自動地確定。對于包括CT掃描和MRI (核磁共振成像)的眾多實(shí)際應(yīng)用， 發(fā)現(xiàn)僅使用兩個(gè)模式提供了與以前的色調(diào)映射過程相比顯著改進(jìn)的結(jié)果，并且在某些情況下增加模式數(shù)至三個(gè)或更多是有益的。在一個(gè)實(shí)施例中，η分量GMM模型被擬合到直方圖。如以下參考圖5所述，有可能有計(jì)算GMM模型的各種不同方法。GMM模型在斯普林格出版社2006年出版的Bishop. C. Μ.模式識別和機(jī)器學(xué)習(xí)中被詳細(xì)描述，通過引用其整體而被包含在此。使用高斯混合模型，計(jì)算304并且求和306η個(gè)對應(yīng)的映射S型函數(shù)，以獲得多模式色調(diào)映射函數(shù)(也稱為變換函數(shù))?？梢钥紤]輸出顯示的位深度305。以下參考圖4這將被更詳細(xì)地描述。一旦獲得色調(diào)映射函數(shù)，它將被用于將高動態(tài)范圍輸入圖像變換307為具有所需位深度的輸出圖像。輸出圖像被存儲或者顯示在諸如計(jì)算機(jī)屏幕或打印機(jī)等的顯示設(shè)備上 308。圖如是高動態(tài)范圍圖像的累積直方圖的示意圖。直方圖是多模式的，并且用由高斯分布400、401和402表示的3個(gè)分量來擬合GMM模型。每個(gè)高斯分布具有相關(guān)的均值μ 和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。高斯分布的參數(shù)如本領(lǐng)域已知地來使用以形成與每個(gè)高斯分布對應(yīng)的S型函數(shù)。添加這些S型函數(shù)403、404、405以形成如圖4b所示的色調(diào)映射函數(shù)。如有必要，可以調(diào)整得到的色調(diào)映射函數(shù)來確保其從原點(diǎn)開始，使得來自HDR(高動態(tài)范圍)的黑色像素映射至輸出圖像中的黑色像素。這確保利用了輸出中的可用位深度的完整范圍。與過程的其它階段以及與使用單模式模型的以前的方法相比，擬合多模式模型的步驟相對復(fù)雜。可以使用擬合多模式模型的各種不同方法。例如，可以使用圖像映射系統(tǒng)中提供的期望最大化邏輯來擬合η分量GMM模型500。在以上引用的斯普林格出版社2006年出版的Bishop. C. Μ.模式識別和機(jī)器學(xué)習(xí)中詳細(xì)解釋了期望最大化。另一方法是使用圖像映射系統(tǒng)中提供的K均值聚類邏輯。在引用參考的斯普林格出版社2006年出版的Bishop. C. Μ.模式識別和機(jī)器學(xué)習(xí)中也詳細(xì)解釋了 K均值聚類。為了提供特別快速的實(shí)現(xiàn)，一實(shí)施例以高效的方式使用1維K均值聚類在這一實(shí)施例中，接收整數(shù)值形式的要處理的圖像數(shù)據(jù)。非整數(shù)值首先被量化，然后被當(dāng)作整數(shù)。確定整數(shù)數(shù)據(jù)集中的最大值和最小值，并且創(chuàng)建整數(shù)值的直方圖。聚類中心位置被初始化為在值的范圍內(nèi)平均地隔開。然后迭代地執(zhí)行以下步驟直到收斂為止對于K聚類中的每一個(gè)，在當(dāng)前中心位置周圍確定1維Voronoi區(qū)間。對于當(dāng)前區(qū)間中的每個(gè)直方圖條目，累積該聚類中值的數(shù)量，并且確定那些值的總和。在通過整個(gè)區(qū)間之后，將聚類的質(zhì)心重新計(jì)算為總和除以計(jì)數(shù)。如果過程產(chǎn)生聚類中心位置的微量改變， 則過程終止。在一些實(shí)施例中，圖像映射過程是動態(tài)的，因?yàn)槔缱鳛橛脩糨斎朐趫D像特定部分“放大”的結(jié)果，為輸入圖像的子區(qū)域?qū)崟r(shí)地重新計(jì)算色調(diào)映射函數(shù)。這在眾多可視化應(yīng)用中是有用的，諸如醫(yī)生需要看見圖像特定區(qū)域中的更多細(xì)節(jié)以便作出診斷的醫(yī)學(xué)成像。 諸如通過圖形用戶界面、語音接口或者其它接口，可以由用戶輸入指定圖像的子區(qū)域。或者，可以由圖像處理系統(tǒng)自動地選擇子區(qū)域。例如如參考圖6所述，使用第一映射函數(shù)(多模式的)600獲取并且顯示色調(diào)映射的圖像。接收指定圖像子區(qū)域的用戶輸入601，并且實(shí)時(shí)計(jì)算第二映射函數(shù)602。例如，η分量GMM模型被擬合至由圖像子區(qū)域獲取的累積直方圖。然后使用第二映射函數(shù)603并且選擇性地使用平滑過程來動態(tài)地更新顯示以避免顯示中的突然變化。例如，第二映射函數(shù)被應(yīng)用于圖像子區(qū)域，并且僅顯示變換的子區(qū)域。此處描述的過程還可以用于增強(qiáng)圖像壓縮。例如，先前已經(jīng)用適合高位深度的圖像的編解碼器701壓縮高位深度的圖像700。已知的用于高位深度的圖像的壓縮算法是復(fù)雜和耗時(shí)的。這些算法往往將偽像引入至圖像。一旦被壓縮，在被解碼器703解壓縮之前， 圖像將例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其它通信網(wǎng)絡(luò)被傳輸702。得到的高位深度的圖像704通常包括偽像。在一個(gè)實(shí)施例中，使用此處描述的任何實(shí)施例將高位深度的圖像700色調(diào)映射到較低的位深度(諸如每像素8位(bpp))705。然后使用任意合適的已知8-bpp圖像壓縮算法來壓縮色調(diào)映射的圖像706。這導(dǎo)致更高質(zhì)量的壓縮圖像，這是因?yàn)橛捎诜蔷€性色調(diào)映射，最優(yōu)地利用了 8bpp的范圍。此外，現(xiàn)有8-bpp壓縮算法顯著地快于相應(yīng)的16-bpp算法。 壓縮的圖像被傳輸702，使用已知的壓縮過程被解壓縮707，并且然后被顯示708。例如，在醫(yī)學(xué)圖像的情況下，醫(yī)生可以接收附有壓縮的圖像的電子郵件，解壓縮該圖像，并且在其個(gè)人計(jì)算機(jī)上顯示該圖像。醫(yī)生然后能夠以與發(fā)送前的色調(diào)映射圖像相同質(zhì)量可視化色調(diào)映
7射圖像。還可能逆轉(zhuǎn)色調(diào)映射過程709以獲取回高動態(tài)范圍的圖像。在這一例子中，傳輸包括壓縮的圖像和多模式模型的參數(shù)領(lǐng)著。這些被用于逆轉(zhuǎn)色調(diào)映射過程709以及提供沒有以前可能被引入的偽像的高位深度圖像。高位深度的圖像然后可以用于進(jìn)一步處理或者所需的其它目的。圖8是圖像映射設(shè)備805的示意圖，該圖像映射設(shè)備805包括被安排為使用此處描述的多模式模型以將高位深度的源圖像800映射至較低位深度的顯示設(shè)備802的色調(diào)映射處理器801。顯示設(shè)備可以是打印機(jī)、顯示屏或者其它顯示設(shè)備。圖像映射設(shè)備805還包括確定描述源圖像800的統(tǒng)計(jì)量以用于創(chuàng)建多模式模型的圖像統(tǒng)計(jì)處理器803。圖像統(tǒng)計(jì)處理器被安排為將多模式模型擬合至圖像統(tǒng)計(jì)量并且將得到的模型804存儲在存儲器中。圖9示出可以被實(shí)現(xiàn)為任何形式的計(jì)算和/或電子設(shè)備，并且其中可以實(shí)現(xiàn)圖像映射系統(tǒng)的實(shí)施例的示例性基于計(jì)算的設(shè)備900的各組件?；谟?jì)算的設(shè)備900包括適合接收媒體內(nèi)容、因特網(wǎng)協(xié)議(IP)輸入、高動態(tài)范圍圖像、高位深度圖像以及其它輸入的任何類型的一個(gè)或多個(gè)輸入906。設(shè)備還包括例如將設(shè)備連接至因特網(wǎng)或其它通信網(wǎng)絡(luò)以用于傳輸圖像和/或其它數(shù)據(jù)的通信接口 907。 基于計(jì)算的設(shè)備900還包括一個(gè)或多個(gè)處理器901，該一個(gè)或多個(gè)處理器901可以是微處理器、控制器或用于處理計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指來控制設(shè)備的操作，以便將高位深度圖像映射至較低位深度的圖像而同時(shí)保留動態(tài)范圍信息的任何其它合適類型的處理器。包括操作系統(tǒng)904的平臺軟件或任何其它合適的平臺軟件可在基于計(jì)算的設(shè)備處提供以使得應(yīng)用程序軟件903能夠在設(shè)備上執(zhí)行。可以使用諸如存儲器902的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來提供計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。存儲器是諸如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、如磁或光存儲設(shè)備等的任何類型的盤存儲設(shè)備、硬盤驅(qū)動器、或CD、DVD或其它盤驅(qū)動器的任何合適類型的存儲器。還可以使用閃存、EPROM或 EEPROM。還可以提供諸如音頻和/或視頻輸出等輸出至與基于計(jì)算的設(shè)備集成或通信的顯示系統(tǒng)。盡管不是必要的，但是顯示界面905可以提供圖形用戶界面，或者任何合適類型的其它用戶界面。術(shù)語“計(jì)算機(jī)”此處用于指具有處理能力從而能夠執(zhí)行指令的任何設(shè)備。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到這些處理能力被包括在眾多不同的設(shè)備中，并且因此術(shù)語“計(jì)算機(jī)”包括PC、服務(wù)器、移動電話、個(gè)人數(shù)字助理以及眾多其它設(shè)備。此處描述的方法可以由有形存儲介質(zhì)上的機(jī)器可讀形式的軟件執(zhí)行。軟件可以適合在并行處理器或串行處理器上執(zhí)行，從而方法步驟可以用任意合適的順序、或者基本上同時(shí)地實(shí)現(xiàn)。這承認(rèn)軟件是有價(jià)值的、單獨(dú)可交易的商品。旨在包括運(yùn)行或控制“啞”或標(biāo)準(zhǔn)軟件的軟件，以實(shí)現(xiàn)所需功能。還旨在包括諸如HDL (硬件描述語言)軟件等“描述”或定義硬件配置的軟件，所述軟件用于設(shè)計(jì)硅片或者配置通用可編程芯片以實(shí)現(xiàn)所需功能。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，用于存儲程序指令的存儲設(shè)備可以分布在網(wǎng)絡(luò)上。例如，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以存儲描述為軟件的過程的示例。本地或終端計(jì)算機(jī)可以訪問遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和下載部分或全部軟件以運(yùn)行程序。或者，本地計(jì)算機(jī)可以按照需要下載軟件的片段，或者在本地終端執(zhí)行若干軟件指令并且在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))執(zhí)行若干指令。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將意識到，通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常規(guī)技術(shù)，全部或部分的軟件指令可以由諸如DSP、可編程邏輯陣列等的專用電路實(shí)現(xiàn)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的，可以擴(kuò)展或改變此處給出的任何范圍或設(shè)備值，而不丟失所尋求的效果。將理解，上述的好處和優(yōu)勢可以與一個(gè)實(shí)施例有關(guān)或者可以與若干個(gè)實(shí)施例有關(guān)。各實(shí)施例不限于解決任意或全部所述問題的實(shí)施例或者具有任意或全部所述好處和優(yōu)勢的實(shí)施例。還將理解，對“一”項(xiàng)目的引用指的是這些項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)。此處描述的方法的步驟可以按任意合適的順序、或者適當(dāng)?shù)赝瑫r(shí)地實(shí)現(xiàn)。此外，可以從任意方法中刪除各個(gè)框，而不背離此處所描述的主題的精神和范圍。上述任何示例的各方面可以與所描述的其它任何示例的各方面結(jié)合以形成其它示例而不丟失所尋求的效果。術(shù)語“包括”在此處用于指包括標(biāo)識的方法框或元素，但是這些框或元素不構(gòu)成排他列表，并且方法或設(shè)備可以包括另外的框或元素。將理解，僅作為示例給出優(yōu)選實(shí)施例的以上描述，并且可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員作出各種修改。以上說明、示例和數(shù)據(jù)提供了對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和使用的全面描述。盡管以上以一定的詳細(xì)程度、或者參考一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的實(shí)施例描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對公開的實(shí)施例做出各種修改，而不背離本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)圖像映射系統(tǒng)，包括被安排為接收第一位深度的輸入圖像(800)的至少一部分的輸入；被安排為計(jì)算描述輸入圖像的統(tǒng)計(jì)量并且將多模式模型(804)擬合至該統(tǒng)計(jì)量的處理器(803)，所述處理器還被安排為使用多模式模型來確定多模式色調(diào)映射函數(shù)(403、 404,405)；以及被安排為將色調(diào)映射函數(shù)應(yīng)用于所接收的輸入圖像，以形成與輸入圖像不同的位深度的輸出圖像的色調(diào)映射處理器(801)。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被安排為計(jì)算輸入圖像的累積直方圖(100)。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被安排為將η分量高斯混合模型(400、401、40 擬合至累積直方圖。
4.如任何先前權(quán)利要求所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被安排為通過確定多個(gè)S型函數(shù)(403、404、40幻來確定色調(diào)映射函數(shù)，多模式模型的每個(gè)模式一個(gè)S型函數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被安排為通過添加多個(gè)S型函數(shù)(403、404、40幻來確定色調(diào)映射函數(shù)。
6.如任何先前權(quán)利要求所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器被配置為使用 K均值聚類過程(50 來擬合多模式模型。
7.輸入還被安排為接收輸入圖像的子區(qū)域(601)的細(xì)節(jié)，并且所述處理器被安排為計(jì)算描述輸入圖像的子區(qū)域的第二統(tǒng)計(jì)量并且將第二多模式模型擬合至那些第二統(tǒng)計(jì)量。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還被安排為使用第二多模式模型來確定第二多模式色調(diào)映射函數(shù)(602)。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述色調(diào)映射處理器被安排為將第二色調(diào)映射函數(shù)應(yīng)用于圖像子區(qū)域。
10.如任何先前權(quán)利要求所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，還包括被安排為將輸出圖像作為輸入的圖像壓縮設(shè)備(706)。
11.如任何先前權(quán)利要求所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)被安排為在位深度大于每像素8位的圖像上操作。
12.如任何先前權(quán)利要求所述的圖像映射系統(tǒng)，其特征在于，所述色調(diào)映射處理器還被安排為逆轉(zhuǎn)色調(diào)映射過程以便從輸出圖像和色調(diào)映射函數(shù)獲取輸入圖像，而不會對輸入圖像中信息有實(shí)質(zhì)的損失。
13.一種圖像映射的方法，包括；在圖像處理系統(tǒng)處接收(300)第一位深度的輸入圖像的至少一部分；使用處理器計(jì)算(301)描述輸入圖像的統(tǒng)計(jì)量；使用處理器將多模式模型擬合(30 至統(tǒng)計(jì)量；使用處理器從多模式模型確定多模式色調(diào)映射函數(shù)；以及使用色調(diào)映射處理器將色調(diào)映射函數(shù)應(yīng)用于(307)接收到的輸入圖像，以形成與輸入圖像不同的位深度的輸出圖像。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述擬合多模式模型的步驟包括擬合雙模式模型。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述確定色調(diào)映射函數(shù)的步驟包括確定多個(gè)S型函數(shù)，多模式模型的每個(gè)模式一個(gè)S型函數(shù)。
全文摘要
描述了用于圖像多模式映射的系統(tǒng)。描述了其中圖像映射系統(tǒng)用于可視化諸如醫(yī)學(xué)圖像、衛(wèi)星圖像、高動態(tài)范圍照片等等的高動態(tài)范圍圖像，并且還用于壓縮這些圖像的各實(shí)施例。在各示例中，位深度高的圖像被色調(diào)映射以顯示在位深度較低的設(shè)備上，而不損失細(xì)節(jié)。在各實(shí)施例中，圖像映射系統(tǒng)計(jì)算描述輸入圖像的統(tǒng)計(jì)量，并且高效地將多模式模型擬合于這些統(tǒng)計(jì)量。在各實(shí)施例中，多模式模型是高斯混合模型，并且獲取與多模式模型對應(yīng)的多個(gè)S型函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，添加S型函數(shù)以形成色調(diào)映射函數(shù)，該色調(diào)映射函數(shù)用于將諸如每像素16或12位的高位深度圖像變換為諸如每像素8位的低位深度圖像。
文檔編號G06T1/00GK102341825SQ201080010822
公開日2012年2月1日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者A·克里米尼斯, E·薩爾尼科夫, T·夏普 申請人:微軟公司