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Title:
INVENTION RELATING TO A METHOD FOR DIAPHRAGM ADJUSTMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/076581
Kind Code:
A1
Abstract:
According to the inventive method, an additional processing step prior to tone mapping is carried out and consists in reducing the contrast and the dynamics as a function of the brightness distribution of the source image ("dynamic clipping") as adaptation to the dynamic range of the output system. This is done by the application of a selection area which leads to a distribution function. In this way, specific, non-required contrast regions are removed. The position and form of the distribution function represents a diaphragm adjustment.

Inventors:
CHRISTMANN MIKE (DE)
LENZEN LUCIEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/074255
Publication Date:
May 11, 2017
Filing Date:
October 11, 2016
Export Citation:
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Assignee:
HOCHSCHULE RHEINMAIN UNIV OF APPLIED SCIENCES WIESBADEN RÜSSELSHEIM (DE)
International Classes:
G06T5/40; G06T5/00
Foreign References:
US5724456A1998-03-03
US20090027545A12009-01-29
US4999711A1991-03-12
US7809188B12010-10-05
Other References:
BAILEY, D. G: "International Conference on Field-Programmable Technology (FPT", 10 December 2012, IEEE, article "Streamed high dynamic range imaging", pages: 305 - 308
Attorney, Agent or Firm:
STUMPF, Peter (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Blendeneinstellung zur Umwandlung wenigstens eines Ur- sprungs-Bildes in ein Ausgabebild, umfassend folgende Schritte:

I. Erfassen von Helligkeitswerten L für jeden Bildpunkt des Ursprungs- Bildes,

II. Umrechnen der Helligkeitswerte L in intensitätswerte l,

III. Bestimmung eines Intensitätshistogramms h(i) des Ursprungs-Bildes,

IV. Festlegen einer Breite B und Bestimmung einer mittleren Position μ ei- nes Auswahlbereiches innerhalb einer Intensitätsverteilung h(i,l) der In- tensitätswerte I, so dass sich eine maximale Anzahl an Intensitätswerten innerhalb des Auswahlbereiches befindet, sowie die Bestimmung einer Standardabweichung σ.

V. Aufstellen einer Verteilungsfunktion g(i, l) innerhalb der Intensitätsvertei- lung h (i,l), wobei die Verteilungsfunktion durch die mittlere Position μ und die Standardabweichung σ des Auswahlbereiches geformt wird,

VI. Gewichten des Intensitätsverteilung h(i,l) mit der Verteilungsfunktion g(i,l),

VII. Vergleich einer gewichteten Funktion f(i,l) mit wenigstens einem Schwellwert s1 oder s2 der Intensitätsverteilung h(i,l) zur Ermittlung we- nigstens eines Grenzwertes imin oder imax für ein durchzuführendes Clip- ping, VIII. Umwandlung des Ursprungs-Bildes in ein Ausgabebild unter Verwen- dung wenigstens eines der zuvor ermittelten Grenzwerte imin Oder imax, wobei die Bildpunkte außerhalb dieser Grenzwerte mit ei- ner Helligkeit des oberen oder unteren Grenzwertes imi n, Imax dargestellt werden. 2. Verfahren zur Blendeneinstellung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass das Verfahren bei einer Sequenz von Bildern für jedes einzelne Bild separat durchgeführt wird. 3. Verfahren zur Blendeneinstellung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass ein Wert einer mittleren Position eines späteren zweiten Bildes

unter Verwendung eines Wertes einer mittleren Position wenigstens eines

früheren ersten Bildes zeitlich geglättet wird. 4. Verfahren zur Blendeneinstellung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeich- net, dass zusätzlich ein Wert einer Standardabweichung eines späteren

zweiten Bildes unter Verwendung von Werten von Standardabweichungen wenigstens eines früheren ersten Bildes zeitlich geglättet wird. 5. Verfahren zur Blendeneinstellung gemäß Anspruch 3 oder 4 dadurch ge- kennzeichnet, dass es einen Verfahrensschritt zur Erkennung von Szenen- wechseln umfasst, wobei nach Durchführung der Verfahrensschritte I bis IV die Positionen der mittleren Helligkeiten und von Auswahlbereichen jeweils zweier aufeinander folgenden Bilder verglichen werden, wobei nur dann, wenn für einen Faktor S gilt, eine zeitliche Glättung erfolgt.

Verfahren zur Blendeneinstellung gemäß Ansprüchen 3 und 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass zusätzlich die Standardabweichungen und jeweils zweier aufeinander folgenden Bilder verglichen werden, wobei nur dann, wenn die Bedingungen als zusätzliche Bedi in-

gung, gelten, eine zeitliche Glättung erfolgt

Description:
Erfindung betreffend Verfahren zur Blendeneinstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blendenstellung zur Reduzie- rung des wiedergegebenen Helligkeitsbereiches eines Bildes oder einer Sequenz von Bildern im Vergleich zu den aufgenommenen Helligkeitsbereichen des ent- sprechenden Bildes oder der Sequenz von Bildern.

Allgemeines Gebiet der Erfindung Eine Blende ist eine (normalerweise mechanische) Vorrichtung an Kameras, mit deren Hilfe der Lichtdurchlass durch das optische System (Objektiv) verändert werden kann. Sie ermöglicht das Helligkeitsspektrum einer Aufnahme zu begren- zen und verhindert, dass bestimmte Bereiche einer Aufnahme unter- oder überbe- lichtet werden,

Die Blende bewirkt dabei, dass aus dem Bildsignal des realen Bildes mit einem bestimmten Spektrum von Helligkeitswerten, bestimmte definierte Helligkeitsberei- che entfernt werden (z.B. besonders helle oder besonders dunkle Bereiche). Eine Blende muss in diesem Sinne nicht zwingend ein physisches Bauteil einer Kamera sein. Im Falle von digital aufgenommene Bildern oder Sequenzen von Bildern ist es möglich unabhängig von der physischen Blende innerhalb des optischen Sys- tems den Helligkeitsbereich der aufgenommenen Bilder oder der Sequenzen von Bildern vor einer Wiedergabe über Bildbearbettungsalgorithmen weiter zu reduzie- ren. Dies wird auch als clipping bezeichnet. Ein wichtiger Begriff hierbei ist Dynamik- bzw. Kontrastumfang.

Dynamikumfang, auch Dynamikbereich oder einfach nur Dynamik oder Kontrast- umfang, bezeichnet in allgemeinen technischen, physikalischen oder mathemati- schen Zusammenhängen den Quotienten aus Maximum und Minimum einer phy- sikalischen Größe oder Funktion. Üblicherweise werden zur Darstellung die Hilfs- maßeinheiten B (Bei) oder auch Np (Neper) verwendet. Sowohl bei bewegten Bil- dern in Film und Video als auch in der Fotografie bezeichnet der Dynamikbereich den Quotienten aus größtem und kleinstem von Rauschen bzw. Körnung unter- scheidbaren Helligkeitswert. Der Quotient wird üblicherweise im 2er-Logarithmus als Blendenstufen angegeben.

Eine Blendeneinstellung ist die Festlegung welche Bereiche der Helligkeitsvertei- lung des realen Bildes für die Wiedergabe relevant sind. Bei der physischen Blen- de wird das durch Festlegung der Blendenöffnung und der Belichtungszeit er- reicht. Stand der Technik

Das Thema Blendeneinstellung gewinnt immer stärker an Bedeutung, weil Bildsig- nale heutzutage zwar mit hohem Dynamikumfang (HDR = High Dynamic Range) aufgenommen werden können, aber der Dynamikumfang von Anzeigeelementen wie z.B. Displays wesentlich geringer ist (SDR = Standard Dynamic Range). Um zumindest den visuellen Eindruck eines hohen Dynamikumfangs zu erreichen gibt es verschiedene Lösungen. Stand der Technik sind sogenannte Tone Mapping Operatoren (TMO). Hier wird durch eine lokale oder globale Übertragungsfunktion der visuelle Eindruck auch in die durch Displays dargestellten Bildsignale übertragen, TMOs versuchen die Charakteristika der menschlichen Wahrnehmung nachzubilden. So steht häufig das Verhalten der Fotorezeptoren im Vordergrund, welche einen näherungsweise logarithmischen Zusammenhang zwischen Luminanz (tatsächlicher Helligkeit) und empfundener Helligkeit aufweisen, Sie werden in zwei große Klassen unterteilt:

- Die Globalen Verfahren, bei denen jedes Pixel mit derselben Übertra- gungskurve gewichtet wird. Diese basiert meist auf der mittleren Helligkeit (Luminanz) des Gesamtbildes.

- Und die Lokalen Verfahren, welche versuchen den regionalen Kontrast zu erhalten, indem sie die Umgebung jedes Pixels mit berücksichtigen.

Die Kontrastkompression von TMOs basiert auf einer Intraframe-Analyse. Dabei werden die Helligkeitsinformationen eines einzelnen Bildes herangezogen, um ei- ne Anpassung an einen geringeren Dynamikbereich durchzuführen. Kleine Schwankungen der Werte von einem Bild zum nächsten reichen bei lokalen Ver- fahren bereits aus, dass der TMO zu einem signifikant anderen Ergebnis kommt. Die Folge ist ein unangenehmes großflächiges Flackern oder auch Pulsieren der Helligkeit,

Alternativ können globale Operatoren verwendet werden, bei denen eine Kurve auf alle Pixel angewendet wird. Diese einheitliche Behandlung kann bei sehr gro- ßen Dynamikumfängen aber zu einem flauen Endergebnis führen, welches sub- jektiv schlechter empfunden wird, als jenes einer Kamerakennlinie mit starken über- oder unterbelichteten Partien. Die Umwandlung ist bei beiden an sich grundsätzlich in Echtzeit möglich. Proble- matisch ist hier aber die Zuverlässigkeit bei den lokalen Operatoren, da die Uber- tragungsfunktion von HDR in SDR sich lokal sehr schnell ändern kann. So können schon kleine Änderungen in der Helligkeit bzw. der Helligkeitsverteilung des Aus- gangssignals zu Bildfehlern (z.B. Flackern, Halo) führen. Dies kann auch bei Sze- nenwechseln bzw. Schnitten passieren. Auch bei globalen Operatoren kann es zum Flackern kommen, wenn bei einer Videosequenz die Übertragungsfunktion nur pro Bild dynamisch angepasst wird und keine Berücksichtigung der Vorgän- gerbilder erfolgt. BAILEY, D. G beschreibt in dem Artikel "Streamed high dynamic ränge imaging" (Schoo! of Engineering and Advanced Technology, Massey University, Palmerston North, New Zealand. In: International Conference on Field-Programmable Tech- nology (FPT), 10-12 Dec. 2012. S. 305 - 308; IEEE. XP032309724), dass für die Intensität ein kumulatives Histogramm erstellt wird und die Standardabweichung innerhalb eines Fensters berechnet wird, wobei ein Clipping für bestimmte Hellig- keitswerte durchgeführt wird.

Aufgabe

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereit zu stellen, welches den wiedergegebenen Dynamikumfang der Aufnahme erhöht und die Anzahl von sichtbaren Bildfehlern verringert. Lösung der Aufgabe

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An- spruchs 1 . Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegen- den Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in einem zusätzlichen Bearbeitungs- schritt vor dem Tone Mapping eine Verringerung des Kontrastes und der Dynamik eines Ausgabebildes in Abhängigkeit von der Helligkeitsverteilung des Ursprungs- Bildes („dynamisches Clipping",) als Anpassung an den Dynamikumfang des Aus- gabesystems. Dies geschieht durch die Anwendung eines Auswahlbereiches, wel- eher zu einer Verteilungsfunktion führt. Damit werden bestimmte nicht benötigte Kontrastbereiche entfernt Die Position und Form der Verteilungsfunktion stellt ei- ne Blendeneinstellung dar.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Blendeneinstellung zur Umwandlung we- nigstens eines Ursprungs-Bildes in ein Ausgabebild, umfasst dabei die folgenden Schritte;

S. Erfassen von Helligkeitswerten L für jeden Bildpunkt des Ursprungs- Bildes,

II. Umrechnen der Helligkeitswerte L in Intensitätswerte l,

III. Bestimmung eines Intensitätshistogramms h(i) des Ursprungs-Bildes, IV. Festlegen einer Breite B und Bestimmung einer mittleren Position μ ei- nes Auswahlbereiches innerhalb einer Intensitätsverteilung h(i,l) der In- tensitätswerte I, so dass sich eine maximale Anzahl an Intensitäts werten innerhalb des Auswahlbereiches befindet, sowie die Bestimmung einer Standardabweichung σ.

V. Aufstellen einer Verteilungsfunktion g(i,l) innerhalb der Intensitätsvertei- lung h(i,l), wobei die Verteilungsfunktion durch die mittlere Position μ und Standardabweichung σ des Auswahlbereiches geformt wird,

VI. Gewichten des Intensitätsverteilung h(i,l) mit der Verteilungsfunktion g(i,l),

VII. Vergleich einer gewichteten Funktion f(i,l) mit wenigstens einem der Schwellwert s 1 oder s2 der Intensitätsverteilung h(i,l) zur Ermittlung we- nigstens eines Grenzwertes imin oder imax für ein durchzuführendes Clip- ping,

VIII. Umwandlung des Ursprungs-Bildes in ein Ausgabebild unter Verwen- dung wenigstens eines der zuvor ermittelten Grenzwerte

imin oder imax, wobei die Bildpunkte außerhalb dieser Grenzwerte mit ei- ner Helligkeit des oberen oderunteren Grenzwertes imin, imax dargestellt werden.

Vor der Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise der Dynamikumfang des Ausgabesystems bestimmt, indem zumindest L dmax als maximale Helligkeit (im Sinne von Luminanz) des Ausgabesystems gemessen wird. Ein üblicher Wert für L dmax Standard bei Dynamic Range (SDR) Bildern beträgt 100 cd/m 2 . Häufig ist die maximale Helligkeit des Ausgabesystems auch schon bekannt und lässt sich aus dessen technischen Spezifikationen entnehmen (z.B. bei Displays). In diesem Fall kann dieser Wert direkt als Parameter im erfindungsgemäßen Verfahren verwen- det werden. Vorteilhafterweise wird zusätzlich die minimale Helligkeit des Ausga- besystems L dmin gemessen. Dieser Wert liegt üblicherweise bei 0,05 bis 1 cd/m 2 . Alternativ wird von einer festen minimalen Helligkeit L dmin von beispielsweise 0,1 cd/m 2 ausgegangen, was für viele Anwendungen eine ausreichende Näherung darstellt. Andere Werte von L dmin von 0,01 cd/m 2 bis 1 cd/m 2 sind möglich. Im ersten Schritt des Verfahrens werden zunächst die Helligkeitswerte für jeden Bildpunkt des Ursprungs-Bildes erfasst. Die resultierende Helligkeitsverteilung gibt an wie viele Bildpunkte jeweils eine bestimmte Helligkeit aufweisen. Üblicherweise wird aber mit einer Intensitätsverteilung gerechnet. Deshalb werden die Hellig- keitswerte anschließend in Intensitätswerte umgerechnet. Die Intensität I ist dabei ein Maß für die wahrgenommene Helligkeit. Da der Helligkeitseindruck nicht linear von der der tatsächlichen Helligkeit abhängt, wird die tatsächliche Helligkeit (Lu- minanz) logarithmisch gewichtet und in einen Wertebereich skaliert. Dabei gilt l(L) = log 10 (L) + k 3 . Dabei dient k 3 dazu, dass es für kleine Luminanzwerte zu keinen negativen Intensitätswerten kommt, k 3 bewegt sich üblicherweise in einem Bereich zwischen 3 und 7.

Anschließend wird eine Bildstatistik über die Intensitätswerte der Bildpunkte des Ursprungs-Bildes erstellt. Dazu wird ermittelt welchem Anteil der Bildpunkte wel- cher Intensitätswert zugeordnet werden kann,. Der Intensitätsbereich, welcher da- bei abgedeckt werden soll, wird bevorzugt vorher fest gewählt. Für die untere Grenze ist zum Beispiel der Wert l(L)=0 geeignet und für die obere Grenze l(L)>l( L wmin ). Das Ursprungs-Bild ist das Bild so wie es von einer Kamera ur- sprünglich aufgenommen wurde. L wmin ist dabei die minimale Helligkeit des Ur- sprungs-Bildes und Lwmax das Maximum. Als nächstes werden die Intensitätswerte diskretisiert, das heißt der gewählte In- tensitätsbereich wird in k Abschnitte unterteilt und jeder Bildpunkt in einen Intensi- tätsbereich eingeordnet, i bezeichnet einen konkreten Abschnitt auf dem Intensi- tätshistogramm. Diese Auftragung der Anzahl der Bildpunkte je Intensitätsbereich wird auch als Intensitätshistogramm bezeichnet. Sinnvoll ist beispielsweise eine Unterteilung in 2 16 Abschnitte, welches 16Bit entspricht. Andere Unterteilungen sind z.B. 2 8 oder 2 24 oder 2 32 Abschnitte.

Dann werden die Breite B und die mittlere Position μ des Auswahlbereichs der In- tensitätswerte, welche zur Berechnung der Verteilungsfunktion g(i) dienen, inner- halb des Intensitätshistogramms festgelegt.

Der Auswahlbereich ist der Bereich der Helligkeitsverteilung des Ursprungsbildes, welcher als besonders wichtig für den Zuschauer erachtet wird und welchen es deshalb immer zu erhalten gilt. Hierbei beschreibt B die Breite des Auswahlberei- ches. Sie gibt an, wie viele Intensitätsbereiche aller Intensitätsbereiche der Aus- wahlbereich umfasst. Dieser Auswahlbereich wird auch als Kontrastkasten be- zeichnet. Der niedrigste Intensitätswert des Ursprungs-Bildes, welcher noch im Kontrastkasten liegt wird als gi bezeichnet. Der größte Intensitätswert des Ur- sprungs-Bildes, welcher noch im Kontrastkasten liegt wird als g r bezeichnet.

Die Breite dieses Auswahlbereiches wird anhand der maximalen Luminanz des Ausgabesystems, das heißt L dmax , festgelegt Weiterhin wird für die untere Grenze entweder eine gemessene minimale Helligkeit Lmin oder eine feste minimale Hel- ligkeit L dmin genutzt. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von der maximalen Helligkeit des Ausgabesys- tems L dmax die Breite des Auswahlbereiches B über die Beziehung

B= k 1 +k 2 * log (L dmax /L dmin ) bestimmt. Dabei sind k 1 und k 2 Skalierungsfaktoren, die vom Grad der Unterteilung der Intensitätswerte (Anzahl der Intensitätsabschnitte) zu wählen sind. Üblicherweise bewegt sich k 1 zwischen 4000 und 4400 und k 2 zwischen 100 und 200, bei einer Unterteilung in 2 16 Abschnitte. Bei weniger Ab- schnitten fallen k 1 und k 2 entsprechend kleiner aus. Der Auswahlbereich deckt so etwa 7 bis 10% aller Intensitätswerte ab, wodurch (auch abhängig von der Bildvor- lage,) 8 bis 14 Blendenstufen der Bildvorlage wiedergegeben werden können. Um diesen Zieldynamikumfang zu erreichen, wurden die Richtwerte der weiteren Pa- rameter empirisch ermittelt und an den betreffenden Stellen angeführt.

Der Dynamikumfang des Auswahlbereiches steht somit im Zusammenhang mit dem Dynamikumfang des Ausgabesystems.

Die Position des Kontrastkastens wird dann bezogen auf das Intensitätshisto- gramm des Ursprungs-Bildes so gewählt, dass sich der größtmögliche Anteil aller Intensitätswerte (sprich somit auch aller Bildpunkte) in diesem Bereich befindet. Dies geschieht beispielsweise durch das Ermitteln der größten Steigung auf dem kumulativen Histogramm der Intensitätswerte der einzelnen Bildpunkte. Das ku- mulative Histogramm der Intensitätswerte lässt sich durch

darstellen. Hierbei ist H(i) die Anwahl der Bildpunkte der ersten i

Intensitätsabschnitte. Bei 16Bit gibt es beispielsweise 65536 Abschnitte.

Die Anzahl h der Bildpunkte auf der Breite B ist dann maximal, wenn

H(i+B) - H(i) maximal ist. Dieser Abschnitt wird mit ϊ' bezeichnet. Diese Operation liefert die untere Grenze des Auswahlbereiches (gi). Hieraus kann man beispielsweise anhand folgender Formeln auf die Position sowie auf die obe- re Grenze des Auswahlbereiches schließen.

Die mittlere Position des Auswahlbereiches μ ergibt sich aus

Die obere Grenze . Mithilfe von gi und g r lässt sich die Höhe Ha

des Auswahlbereiches bestimmen. Ha ergibt sich durch die Anzahl der Intensi- tätswerte in diesem Auswahlbereich geteilt durch seine Breite. Hierfür kann beispielsweise folgende Gleichung verwendet werden.

Analog kann natürlich auch zuerst g r bestimmt werden. In diesem Fall ist H(i) - H(i-B) maximal. Dieser Abschnitt wird mit i" bezeichnet.

Die Standardabweichung σ des aktuellen Bildes als Maß für die Breite der Vertei- lungsfunktion ergibt sich beispielsweise aus folgender Relation

Hav beschreibt dabei einen Parameter für eine mittlere Höhe des Auswahlberei- ches. Der Richtwert für FullHD liegt hier zwischen 220 und 270. Anschließend wird unter Verwendung des Auswahlbereiches eine virtuelle Blende durchgeführt. Dazu wird eine Verteilungsfunktion verwendet. Für die Verteilungs- funktion g(i) der Intensitätswerte wird angenommen, dass diese normalverteilt vor- liegen, somit ist dafür eine Gaußverteilung am geeignetsten. Andere Verteilungs- funktionen z. B. Poisson-Verteilung, Cauchy-Lorentz-Verteilung oder Lorentz- Verteilung sind möglich. Somit folgt: μ und σ sind bereits vorher berechnet worden. k 4 ein Skalierungsfaktor für die Hö- he der Verteilungsfunktion. Üblicherweise liegt k 4 zwischen 2.000.000 und 3.000.000, ks ist ein Skalierungsfaktor für die Stauchung der Verteilungsfunktion. Üblicherweise liegt er zwischen 9 und 1 1. M it der nun aufgestellten Gewichtungs- funktion g(i) wird das Intensitätshistogramm des Ursprungs-Bildes h(i) gewichtet. Eine geeignete Gewichtung ist

Für das Ergebnis der Gewichtung werden Häufigkeitsschwellenwerte si und S2 festgelegt.

si ist dabei der Häufigkeitsschwellwert für das Ciipping der niedrigen Helligkeits- werte d.h. der Schatten. Je größer der Wert, desto mehr wird in den dunklen Be- reichen begrenzt. Durch den Schwellwert ergibt sich in der späteren Berechnung eine Position auf der Intensitäts-Achse. Diese Position kann wiederrum in einen Intensitätswert, den Intensitätswert des Clippings Imin, umgerechnet werden. S2 ist der Häufigkeitsschwellwert für das Ciipping der großen Helligkeitswerte d.h. der Lichter. Je größer der Wert, desto mehr wird in den hellen Bereichen begrenzt. Durch den Schwellwert ergibt sich in der späteren Berechnung eine Position auf der Intensitäts-Achse. Diese Position kann wiederum in einen Intensitätswert, den Intensitätswert des Clippings Lax, umgerechnet werden. Es ist auch möglich nur einen Schwellwert zu verwenden und ein Ciipping nur einseitig durchzuführen. Aus dem Abschnitt imin mit der kleinsten Intensität, für den gilt f(Imin) > s 1 ergibt sich Imin als Imin = l(Imin). Invertiert man die logarithmische Verzerrung erhält man den Luminanzwert Lmin des Clippings. Analog folgt aus dem Abschnitt imax mit der größ- ten Intensität, für den gilt f(imax) > s 2 , Imax als Imax = l( Imax). Invertiert man die loga- rithmische Verzerrung erhält man den Luminanzwert des Clippings. Dieser Ver- zieht auf gewisse Helligkeitsinformationen in Abhängigkeit von der Helligkeitsver- teilung („Clipping") ermöglicht größere Kontrastunterschiede im Rest des Bildes. Das funktioniert also wie eine klassische Blende. Allerdings ist der Dynamikum- fang nicht fixiert, sondern verhält sich adaptiv anhand Ausgabesystem und der Helligkeitsverteilung in der realen Szene. Darüber hinaus ist das System nicht den diskreten Schriften einer mechanischen Blende unterworfen, sondern kann viel feiner geregelt werden.

In einer zweiten Ausführungsform wird das Verfahren für eine Sequenz von Bil- dern, für jedes einzelne Bild separat durchgeführt. Diese Anpassung an die aktuel- le Helligkeitsverteilung („dynamisches Clipping") ermöglicht eine bessere Anpas- sung an wechselnde Lichtverhältnisse.

In einer dritten Ausführungsform werden die Werte μ2 und vorzugsweise auch 02 eines späteren zweiten Bildes unter Verwendung eines Wertes einer mittleren Po- sition μι und vorzugsweise eines Wertes einer Standardabweichung σι wenigs- tens eines früheren ersten Bildes zeitlich geglättet. Die Glättungsfunktionen lauten dabei

ist dabei (zeitlich) geglättete Position des Kontrastkastens und

ist dabei die (zeitlich) geglättete Standardabweichung der Verteilungsfunktion.

und Za sind Glättungskonstanten und beschreiben den Einfluss der Helligkeits- verteilung vorheriger Bilder auf das aktuelle Bild. Ein Wert von 0 bedeutet, dass der Auswahlbereich eines Bildes überhaupt nicht durch vorige Bilder beeinflusst wird. Ein Wert von 1 bedeutet, dass der Auswahlbereich fixiert ist und nicht durch die Helligkeitsverteilung des aktuellen Bildes beeinflusst wird. Übliche Werte für und liegen zwischen 0,90 und 0,99 bevorzugt zwischen 0,94 und 0,96. Diese Werte sind unabhängig voneinander wählbar.

Die Werte können hierbei ihrerseits bereits geglättete Werte sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Blendeneinstellung umfasst in einer vierten Ausführungsform auch Verfahrensschritte zur Erkennung von Szenenwechseln.

Hierzu wird nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Position des Auswahlbereiches des aktuellen zweiten Bildes mit der Position des Kon-

trastkastens des vorhergehenden ersten Bildes, verglichen. Wenn diese sich

um maximal einen Faktor unterscheiden liegt kein Szenenwechsel vor und es erfolgt eine Glättung wie in der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wenn jedoch die Bedingung erfüllt ist d.h. die Abweichung grö

ßer ist, liegt ein Szenenwechsel vor und es erfolgt keine Glättung

Innerhalb dieser Ausführungsform kann in einer Ausführungsvariante auch die Standardabweichung für die Erkennung eines Szenenwechsels berücksichtig wer- den. Hier gilt für die Standardabweichung der Helligkeitsverteilungen beider Bilder die zusätzliche Bedingung.

damit eine Glättung erfolgt.

Wenn jedoch die Bedingung

erfüllt ist d.h. die Abweichung größer ist, liegt ein Szenenwechsel vor und es er- folgt keine Glättung.

Das verbessert den subjektiven Bildeindruck, da der wiedergegebene Dynamikumfang erhöht wird. Weiterhin kommt es zu einer Verringerung von sichtbaren Bildfehlern. Das typische Flackern wird so verhindert.

Das wichstigsten Einsatzfeld des Verfahrens ist die Umwandlung des HDR- Kamerasignals in ein SDR-Signal, bei wechselnden Lichtverhältnissen. Dies spielt insbesondere bei Live-Übertragungen eine große Rolle. (z.B. von Sportveranstaltungen)

Die Anpassung an die Lichtverhältnisse welche früher von einem Bildingenieur manuell im Übertragungswagen vorgenommen wurde, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren automatisch mit einer Umwandlungssoftware erfolgen. Dies kann in der Kamera passieren, es ist aber auch denkbar, dass die Anpassung erst im Display oder dazwischen (z.B. Übertragungswagen) erfolgt. Erläuterungen zu den Abbildungen

Flg. 1 zeigt das Intensitätshistogramm der Bildpunkte des Ursprungsbildes, Fig. 2 zeigt das kumulierte Intensitätshistogramm der Bildpunkte des Ursprungs- Bildes. Dazu werden die Intensitätswerte bis zum jeweiligen Intensitätswert auf- summiert. Dabei wurde die Intensitätswerte für die Schwellwerte gi und g r be- stimmt und somit die mittlere Position μ des Auswahlbereiches bestimmt.

Fig. 3 zeigt das Intensitätshistogramm der Bildpunkte. Aus der mittleren Position μ des Auswahlbereiches und der Standardabweichung σ wird eine angenäherte Ver- teilungsfunktion g(i) bestimmt.

Fig. 4 zeigt die Funktion f(i), welche die Gewichtung des Intensitätshistogramms mit der angenäherten Verteilungsfunktion wiederspiegelt. Es kommt zu einer Überhöhung in der Mitte der Intensitätsverteilung. Imin und Imin ergeben sich durch den Abgleich der Funktion f(i) mit den Schwellwerten si bzw. S2.

Fig. 5 zeigt das Intensitätshistogramm des Ausgabebildes. Die Bildpunkte des Ur- sprungsbildes (hellgrau) mit einer Intensität die kleiner als Imin, wurden auf Imin auf- gehellt. Die Bildpunkte des Ursprungsbildes mit einer Intensität die größer als Imax, wurden auf Imax abgedunkelt.