色调映射方法及设备、存储实现该方法的软件的计算机可用介质与流程

1.本公开总体上涉及图像处理技术领域，更具体地，涉及用于对图像进行色调映射的方法和设备，以及存储有用于实现该方法的软件的计算机可用介质。


背景技术：

2.近年来，已经开发了彩色成像设备，其广泛应用于诸如移动电话、数码相机之类的设备中。随着高速/大容量的数据通信的进步，也需要高速处理器或高色彩质量。
3.其中一项技术是用于智能手机人脸解锁的人脸识别系统，该技术使用图像对原始图像执行色调映射，可以有效地提高其成功率。
4.然而，在例如背光的某些条件下，可能无法获得合适的图像。
5.根据常规技术，使用直方图来计算用于选择色调曲线的亮度，该色调曲线用于色调映射。然而，这种方法很耗时，而且并不总是有效的。
6.因此，可能难以在有限的时间内获得合适的图像；从而不可能提高人脸解锁的成功率。


技术实现要素：

7.本公开旨在解决上述技术问题中的至少一个。因此，本公开需要提供一种用于色调映射的方法和设备，以及存储有用于使计算机实现用于色调映射的方法的软件的计算机可用介质。
8.根据本公开的一个方面，一种用于色调映射的方法可以包括：
9.获取图像；
10.判定拍摄条件是否为背光条件；
11.当拍摄条件被判定为不是背光条件时，使用相机参数来计算亮度，并根据所计算出的亮度来选择色调曲线；
12.当拍摄条件被判定为是背光条件时，选择适合于背光条件的色调曲线；以及
13.使用所选择的色调曲线对图像执行色调映射。
14.在一些实施例中，该方法还包括：
15.使用色调映射后的图像执行人脸解锁，并判定人脸解锁是否成功；以及
16.显示对人脸解锁的判定结果。
17.在一些实施例中，当判定拍摄条件是否为背光条件时，该方法还包括：
18.在图像上设置特定区域；
19.计算特定区域内部的第一平均亮度和特定区域外部的第二平均亮度；
20.判定第一平均亮度与第二平均亮度之间的差异是否大于阈值；以及
21.当该差异被判定为大于阈值时，判定拍摄条件是背光条件，并且当该差异被判定为不大于阈值时，判定拍摄条件不是背光条件。
22.在一些实施例中，处理器能够以如下方式设置区域：该特定区域的中心位置位于以重力方向为方向的线上。
23.在一些实施例中，可以当拍摄条件被判定为不是背光条件时，使用包括相机参数即f_value2、曝光时间和iso感光度的以下公式来计算亮度：
[0024][0025]
其中，c是校准对比度。
[0026]
在一些实施例中，图像可以是静止图像或形成运动图像的多个静止图像中的一个。
[0027]
根据本公开的一个方面，一种用于色调映射的设备，该设备可以包括：
[0028]
相机单元，被配置为获取图像；
[0029]
处理器，被配置为输入当前图像，以判定拍摄条件是否为背光条件，当拍摄条件被判定为不是背光条件时，使用相机参数来计算亮度，并根据所计算出的亮度来选择色调曲线，当拍摄条件被判定为是背光条件时，选择适合于背光条件的色调曲线，并对图像执行色调映射；
[0030]
显示单元，被配置为显示色调映射后的图像。
[0031]
在一些实施例中，处理器还可以被配置为使用色调映射后的图像执行人脸解锁，判定人脸解锁是否成功，并显示对人脸解锁的判定。
[0032]
在一些实施例中，当处理器判定拍摄条件是否为背光条件时，处理器还可以被配置为在图像上设置特定区域，计算特定区域内部的第一平均亮度和特定区域外部的第二平均亮度，以判定第一平均亮度和第二平均亮度之间的差异是否大于阈值，当差异被判定为大于阈值时，判定拍摄条件是背光条件，并且当差异被判定为不大于阈值时，判定拍摄条件不是背光条件。
[0033]
在一些实施例中，处理器能够以如下方式设置区域：该区域的中心位置位于以重力方向为方向的线上。
[0034]
在一些实施例中，当拍摄条件被判定为不是背光条件时，处理器可以使用包括相机参数，即f_value2、曝光时间和iso感光度的以下公式来计算亮度：
[0035][0036]
其中，c是校准对比度。
[0037]
在一些实施例中，图像可以是静止图像或形成运动图像的多个静止图像中的一个。
[0038]
根据本公开的一个方面，一种计算机可用介质，存储有软件，该软件用于使计算机实现上述用于色调映射的方法。
附图说明
[0039]
根据以下参照附图进行的描述，本公开实施例的这些和/或其他方面和优点将变
得明显和更容易理解，在附图中：
[0040]
图1是示出根据比较示例的用于色调映射的方法的流程图；
[0041]
图2a是背光条件下的原始图像的示例照片；
[0042]
图2b是通过根据比较示例的色调映射方法获得的图像的示例照片；
[0043]
图3是示意性地示出根据本公开第一实施例的用于色调映射的设备的电路配置的框图；
[0044]
图4是示出根据本公开第二实施例的用于色调映射的方法的流程图；
[0045]
图5是示出根据本公开第二实施例的用于判定拍摄条件是否为背光条件的方法的流程图；
[0046]
图6是示出用于人脸解锁的矩形区域的照片和重力方向；
[0047]
图7a是背光条件下的原始图像的示例照片；以及
[0048]
图7b是通过根据本公开第一实施例和第二实施例的色调映射方法获得的图像的示例照片。
具体实施方式
[0049]
将详细描述本公开的各实施例，并且将在附图中示出各实施例的示例。在整个说明书中，相同或相似的元件以及具有相同或相似功能的元件由相同的附图标记表示。本文参考附图描述的实施例是解释性的，各实施例旨在说明本公开，但不应被解释为限制本公开。
[0050]
在对根据本公开的示例的用于对图像进行色调映射的方法进行解释之前，为了比较，对根据比较示例的、不检测背光条件的方法进行解释。
[0051]
根据比较示例的用于色调映射的方法包括图1所示的以下步骤。
[0052]
在步骤s11中，通过诸如f_value、iso感光度和/或曝光时间之类的相机参数来计算亮度。
[0053]
在步骤s12中，根据所计算出的亮度来选择色调曲线。
[0054]
在步骤s13中，使用所选择的色调曲线来执行色调映射。
[0055]
如图2a所示，在背光条件下拍摄的照片的示例中，中心区域是暗的，并且周围区域比中心区域亮得多。
[0056]
在这种典型的背光条件下，中心区域可能太暗，使得无法识别人脸；因此，根据上述方法不能获得合适的图像。
[0057]
即使在传统的人脸识别系统中检测到背光条件，直方图也用于计算亮度，如上文所描述的，这是耗时的。
[0058]
根据本公开第一示例的用于对图像进行色调映射的设备如下。
[0059]
参照图3，根据本公开第一实施例的用于人脸解锁的执行色调映射的设备10包括相机单元11、处理器12、显示单元13和存储器14。
[0060]
相机单元11在包括背光条件的各种拍摄条件下获取图像。图像可以是静止图像或形成运动图像的多个静止图像中的一个。
[0061]
处理器12输入来自相机单元11的图像，判定拍摄条件是否为背光条件，根据该判定选择合适的色调曲线，使用所选择的色调曲线对采集到的原始图像执行色调映射，并使
用色调映射后的图像执行人脸解锁。
[0062]
当处理器12判定拍摄条件是背光条件时，处理器12选择适合于背光场景的色调曲线。当处理器12判定拍摄条件不是背光条件时，处理器12使用诸如f_value、iso感光度和/或曝光时间之类的相机参数来计算亮度，并且根据所计算出的亮度来选择色调曲线。
[0063]
当判定拍摄条件是否为背光条件时，处理器12计算假设存在有人脸的矩形区域内部的第一平均亮度，计算矩形区域外部的第二平均亮度，当第一平均亮度和第二平均亮度之间的差异大于阈值时，判定拍摄条件是背光条件，以及当差异不大于阈值时，判定拍摄条件不是背光条件。
[0064]
处理器12还使用所选择的色调曲线对原始图像执行色调映射，使用色调映射后的图像执行人脸解锁，并判定人脸解锁是否成功。
[0065]
显示单元13接收来自处理器12的人脸解锁的判定结果，并将该判定结果显示在其屏幕上。
[0066]
根据本公开第二实施例的用于色调映射的方法包括图4所示的以下步骤。
[0067]
在步骤s21中，在包括背光条件的各种条件下获取图像。图像可以是静止图像或形成运动图像的多个静止图像中的一个。
[0068]
在步骤s22中，判定拍摄条件是否为背光条件。
[0069]
如果是，即如果拍摄条件是背光条件，则在步骤s25中，选择适合于背光场景的合适的色调曲线。如果否，即如果拍摄条件不是背光条件，则在步骤s23中，使用诸如f_value、iso感光度和/或曝光时间之类的相机参数来计算亮度。在步骤s24中，根据所计算出的亮度来选择色调曲线。
[0070]
在步骤s26中，使用所选择的色调曲线来执行所获取的(原始)图像的色调映射。
[0071]
在步骤s27中，使用色调映射后的图像来执行人脸解锁，并且判定人脸解锁是否成功。
[0072]
在步骤s28中，显示对人脸解锁的判定结果。
[0073]
下文参照图5，详细说明用于判定拍摄条件是否为背光条件的方法。
[0074]
在步骤s31中，在获取于步骤s21并显示于显示单元13上的图像上设置矩形区域。如图6所示，矩形区域21是假设有人脸存在的区域。矩形区域的中心位置并不精确地是整个图像的中心，并且该中心位置应该在以重力方向为方向的线上偏移一定程度。图像上的重力方向可以通过智能手机的加速度传感器来确定。例如，可以根据经验将矩形区域的尺寸设置为整个图像的大约1/4宽度和1/4高度。
[0075]
在步骤s32中，计算矩形区域内部的第一平均亮度和矩形区域外部的第二平均亮度。
[0076]
在步骤s33中，判定第一平均亮度和第二平均亮度之间的差异是否大于阈值。
[0077]
作为第一示例，阈值为50，第一平均亮度为10，第二平均亮度为100。
[0078]
第一和第二平均亮度之间的差异为90，因此该差异大于阈值，那么判定拍摄条件为背光条件。
[0079]
作为第二示例，阈值为50，第一平均亮度为75，第二平均亮度为100。
[0080]
第一平均亮度和第二平均亮度之间的差异为25，因此该差异不大于阈值，那么判定拍摄条件不是背光条件。
[0081]
如上所述，在步骤s33中，如果第一平均亮度和第二平均亮度之间的差异大于阈值，则过程前进到步骤s34，判定拍摄条件为背光条件。如果第一平均亮度和第二平均亮度之间的差异不大于阈值，则过程前进到步骤s35，判定拍摄条件不是背光条件。
[0082]
此外，如果判定拍摄条件不是背光条件，则可以使用例如包括相机参数，即f_value2、曝光时间(exposure time)和iso感光度(iso sensitivity)的以下公式来计算亮度(luminance)：
[0083][0084]
其中，c是较准对比度。
[0085]
根据本公开第三实施例的计算机可用介质存储有软件，该软件用于使计算机或具有本公开上述第一示例的配置的设备实现用于色调映射的方法以及本公开的上述第二示例的方法。
[0086]
根据本公开的上述根据第一实施例的用于色调映射的设备、根据第二实施例的用于色调映射的方法和根据第三实施例的用于色调映射的介质，即使拍摄条件是背光条件，也可以通过使用适合于背光条件的色调曲线进行色调映射来获得合适的图像，并且可以提高人脸解锁的成功率。
[0087]
图7a示出了背光条件下的原始图像的示例照片。有人脸存在的中心区域的内部比该区域的外部暗得多。
[0088]
图7b示出了通过本公开的上述第一、第二和第三实施例获得的照片。有人脸存在的中心区域的内部比图7a的内部更亮，因此识别人脸是可能的。因此，能获得合适的图像，并且可以提高人脸解锁的成功率。
[0089]
在本公开实施例的描述中，应当理解的是，诸如“中心的”、“纵向的”、“横向的”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“较上的”、“较下的”、“前面的”、“后面的”、“背面的”、“左边的”、“右边的”、“垂直的”、“水平的”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”、“顺时针”和“逆时针”之类的术语在探讨时应该被解释为指代附图中所描述或示出的方向或位置。这些相关术语仅用于简化本公开的描述，并不指示或暗示所提及的装置或元件必须具有特定方向或必须以特定方向构造或操作。因此，这些术语不能构造为限制本公开。
[0090]
此外，本文使用诸如“第一”和“第二”之类的术语的目的是用于描述，不旨在指示或暗示相对重要性或意义，或者暗示所指示的技术特征的数量。因此，定义为“第一”和“第二”的特征可以包括一个或多个该特征。在本公开的说明书中，除非另有规定，否则“多个”意味着“两个或多于两个”。
[0091]
在本公开实施例的描述中，除非另有规定或限制，否则广泛使用“安装的”、“连接的”、“耦接的”等术语，并且可以是例如固定的连接、可拆卸的连接或整体的连接，也可以是机械的或电气的连接，也可以是通过中间结构直接的连接或间接的连接，也可以是本领域技术人员能够理解的根据特定情况下两个元件的内部通信。
[0092]
在本公开的实施例中，除非另有规定或限制，否则第一特征“在”第二特征“上”或“在”第二特征“下”的结构可以包括第一特征与第二特征直接接触的实施例，也可以包括第一特征和第二特征彼此不直接接触，而是通过形成在二者之间的附加特征来接触的实施
例。此外，“在第二特征上(相接触)”、“在第二特征之上(不接触)”或“在第二特征上(可通过附加特征相接触)”的第一特征可以包括第一特征正交或倾斜地“在第二特征上(相接触)”、“在第二特征之上(不接触)”或“在第二特征上(可通过附加特征相接触)”的实施例，或者只意味着第一特征处于的高度高于第二特征的高度；而“在第二特征下方”、“在第二特征正下方”或“在第二特征的底部”的第一特征可以包括第一特征正交地或倾斜地“在第二特征下方”、“在第二特征正下方”或“在第二特征的底部”的实施例，或者只意味着第一特征处于的高度低于第二特征的高度。
[0093]
上述说明提供了各种实施例和示例来实现本公开的不同结构。为了简化本公开，上文描述了特定的元件和设置。然而，这些元件和设置仅作为示例，并不旨在限制本公开。此外，附图标记和/或附图字母可以在本公开的不同示例中重复。这种重复是为了简化和清晰，并不指代不同实施例和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了不同工艺和材料的示例。但是，本领域技术人员应该理解，也可以应用其他工艺和/或材料。
[0094]
在整个说明书中提及的“实施例”、“一些实施例”、“示例性实施例”、“示例性实施例”、“示例”、“特定示例”或“一些示例”意味着描述与实施例或示例相关联的具体特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。因此，在整个说明书中出现的上述短语不一定指代本公开相同的实施例或示例。此外，特定特征、结构、材料或特性能够在一个或多个实施例或示例中以任何合适的方式组合。
[0095]
在流程图中描述的或本文以其他方式描述的任何过程或方法可以理解为包括用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的可执行指令的代码的一个或多个模块、片段或部分，并且本公开的优选实施例的范围包括其他实现方式，本领域技术人员应该理解，在该其他实现方式中，功能能够以不同于示出的或讨论的顺序实现，包括以基本相同的顺序或以相反的顺序实现。
[0096]
本文以其他方式描述的或在流程图中示出的逻辑和/或步骤，例如，用于实现逻辑功能的可执行指令的特定的顺序表，可以在任何计算机可读介质中具体实现，由指令执行系统、设备或装置(例如基于计算机的系统、包括处理器或能够从执行指令的指令执行系统、设备和装备获得指令的其他系统)使用，或者将与指令执行系统、装置或设备结合使用。就说明书而言，“计算机可读介质”可以是适于包括、存储、交流、传播或传输程序的任何设备，该程序由指令执行系统、设备或装备使用或结合它们使用。计算机可读介质的更具体示例包括但不限于：具有一根或多根导线的电子连接(电子设备)、便携式计算机外壳(磁性设备)、随机存取存储器(random access memory，ram)、只读存储器(read only memory，rom)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom或闪存)、光纤设备和便携式光盘只读存储器(compact disk read-only memory，cdrom)。此外，计算机可读介质甚至可以是能够在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为例如当需要以电子方式获得程序时，可以光学扫描纸或其他合适的介质，然后以其他合适的方法编译、解码或处理，然后可以把程序存储在计算机存储器中。
[0097]
应当理解的是，本公开的每部分可以通过硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施例中，多个步骤或方法可以通过存储在存储器中的软件或固件来实现，并由合适的指令执行系统来执行。例如，如果通过硬件实现，与另一个实施例类似，步骤或方法可以通过本领域已知的以下技术之一或组合来实现：具有用于实现数据信号逻辑功能的逻辑
门电路的分立逻辑电路、具有合适组合的逻辑门电路的专用集成电路、可编程门阵列(programmable gate array，pga)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)等。
[0098]
本领域技术人员应当理解，本公开的上述示例性方法中步骤的全部或部分可以通过使用程序命令相关硬件来实现。程序在计算机上运行时可以存储在计算机可读存储介质中，该程序包括本公开的方法实施例的各步骤中的一个或组合。
[0099]
此外，本公开的实施例的每个功能单元可以集成在处理模块中，或者这些单元可以是物理分离的，或者两个或多个单元集成在处理模块中。集成模块能够以硬件的形式或以软件功能模块的形式来实现。当集成模块以软件功能模块的形式来实现并作为独立产品出售或使用时，集成模块可以存储在计算机可读存储介质中。
[0100]
上述存储介质可以是只读存储器、磁盘和cd等。
[0101]
尽管已经示出和描述了本公开的实施例，但是本领域技术人员应当理解，这些实施例是解释性的，并不能被解释为限制本公开，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以对实施例进行改变、修改、替代和变化。

技术特征：
1.一种用于对图像进行色调映射的方法，所述方法包括：获取所述图像；判定拍摄条件是否为背光条件；当所述拍摄条件被判定为不是所述背光条件时，使用相机参数来计算亮度，并根据所计算出的亮度来选择色调曲线；当所述拍摄条件被判定为是所述背光条件时，选择适合于所述背光条件的色调曲线；以及使用所选择的色调曲线对所述图像执行色调映射。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：使用色调映射后的图像执行人脸解锁，并判定所述人脸解锁是否成功；以及显示关于所述人脸解锁的判定结果。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当判定拍摄条件是否为背光条件时，所述方法还包括：在所述图像上设置特定区域；计算所述特定区域内部的第一平均亮度和所述特定区域外部的第二平均亮度；判定所述第一平均亮度与所述第二平均亮度之间的差异是否大于阈值；以及当所述差异被判定为大于所述阈值时，判定所述拍摄条件是所述背光条件，并且当所述差异被判定为不大于所述阈值时，判定所述拍摄条件不是所述背光条件。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述特定区域以如下方式被设置：所述特定区域的中心位置位于以重力方向为方向的线上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，当所述拍摄条件被判定为不是所述背光条件时，使用包括相机参数，即f_value2、曝光时间和iso感光度的以下公式来计算所述亮度：其中，c是校准对比度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述图像是静止图像或形成运动图像的多个静止图像中的一个。7.一种用于对图像进行色调映射的设备，所述设备包括：相机单元，被配置为获取所述图像；处理器，被配置为输入当前图像，以判定拍摄条件是否为背光条件，当所述拍摄条件被判定为不是所述背光条件时，使用相机参数来计算亮度，并根据所计算出的亮度来选择色调曲线，以及当所述拍摄条件被判定为是所述背光条件时，选择适合于所述背光条件的色调曲线，并使用所选择的色调曲线对所述图像执行色调映射；以及显示单元，被配置为显示色调映射后的图像。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述处理器还被配置为使用所述色调映射后的图像来执行人脸解锁，以判定所述人脸解锁是否成功，并且显示对所述人脸解锁的判定结果。9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，当所述处理器判定所述拍摄条件是否为所述
背光条件时，所述处理器还被配置为在所述图像上设置特定区域，计算所述特定区域内部的第一平均亮度和所述特定区域外部的第二平均亮度，以判定所述第一平均亮度和所述第二平均亮度之间的差异是否大于阈值，当所述差异被判定为大于所述阈值时，判定所述拍摄条件是所述背光条件，当所述差异被确定为不大于所述阈值时，确定所述拍摄条件不是所述背光条件。10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备，其中，所述处理器以如下方式设置所述区域：所述区域的中心位置位于以重力方向为方向的线上。11.根据权利要求7至10中任一项所述的设备，其中，当所述拍摄条件被判定为不是所述背光条件时，所述处理器使用包括相机参数，即f_value2、曝光时间和iso感光度的以下公式来计算所述亮度：其中，c是校准对比度。12.根据权利要求7至11中任一项所述的设备，其中，所述图像是静止图像或形成运动图像的多个静止图像中的一个。13.一种计算机可用介质，存储有软件，所述软件用于使计算机实现根据权利要求1至6中任一项所述的用于对图像进行色调映射的方法。

技术总结
根据本公开的对图像进行色调映射的方法包括：获取图像，判定拍摄条件是否为背光条件，当判定拍摄条件不是背光条件时，使用相机参数来计算亮度并根据所计算出的亮度来选择色调曲线，当判定拍摄条件是背光条件时，选择适合于背光条件的色调曲线，以及使用所选择的色调曲线对图像执行色调映射。曲线对图像执行色调映射。曲线对图像执行色调映射。


技术研发人员：山室大
受保护的技术使用者：OPPO广东移动通信有限公司
技术研发日：2020.11.06
技术公布日：2023/8/1