(57)【要約】【課題】画像データを重み付け符号化する方法及びシステムは、画像データの特徴付けに利用可能なビットの合計数のうちの不均衡に大きな数のビットを使用して、精細度の増加が望ましい画像データの選択された区域が符号化されるように画像データの符号化の重み付けに使用されるための非線形変換関数を求めるよう構成された変換機能を含む。【解決手段】本発明のシステムは、重み付けされた画像データを符号化するよう構成された符号化装置を更に含み得る。本発明の一実施例では、変換装置は、画像データの画素のビット深度に応じた群に画素情報を編成するよう構成された解析装置と、編成された画素情報を受け取り、群それぞれの利得を求めるよう構成された後処理装置と、それぞれの利得に基づいて変換関数を求めるよう構成された変換生成装置とを含む。【選択図】図２
2013214992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを重み付け符号化する方法であって、
前記画像データの他の領域に使用される、より少ないビット深度と比較して、選択された領域を特徴付けるために高ビット深度を使用して、色精度の増加が望まれる前記画像データの選択された領域が符号化されるように前記画像データに非線形変換関数を適用する工程
を含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、前記画像データの前記選択された領域が、量子化アーチファクトが生じる可能性が高い領域を含む方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、前記非線形変換関数は、
前記画像データの画素のビット深度による群に画素情報を編成する工程と、
前記群のそれぞれの利得を求める工程であって、前記それぞれの利得が、前記群における個別の数の画素に依存する工程と、
前記変換関数を前記それぞれの利得に基づいて求める工程とによって求められる方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
スライディング・ウィンドウを前記画像データに施して、前記群を作成するために前記画像データの部分集合を求める工程を更に含む方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法であって、前記利得を使用して、前記画像データの前記画素の前記選択された領域を重み付けして、前記画像データの前記画素の前記ビット深度を調節する方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、前記非線形変換関数が前記画像データに、前記画像データの前記画素の別々の色について個別のルックアップ・テーブルを有するルックアップ・テーブルを使用して適用される方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、前記画像データの復号化に使用するための逆変換関数を求める工程を更に含む方法。
【請求項８】
画像データを重み付け符号化するシステムであって、
前記画像データの他の領域に使用される、より少ないビット深度と比較して、選択された領域を特徴付けるために高ビット深度を使用して、色精度の増加が望まれる前記画像データの選択された領域が符号化されることが可能であるように前記画像データに非線形変換関数を適用するよう構成された変換装置と、
前記画像データを符号化するよう構成された符号化装置とを備えるシステム。
【請求項９】
請求項８記載のシステムであって、前記変換装置は、
前記画像データの画素のビット深度による群に画素情報を編成するよう構成された解析装置と、
前記編成された画素情報を受け取り、前記群のそれぞれの利得を求めるよう構成された後処理装置であって、前記それぞれの利得が、前記群におけるそれぞれの画素数に依存する後処理装置と、
前記それぞれの利得に基づいて前記非線形変換関数を求めるよう構成された変換生成装置であって、前記非線形変換関数は、対応する利得に基づいて、低ビット深度の第２の信号に前記画像データを変換する変換生成装置とを備えるシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のシステムであって、前記画素のそれぞれの画素値に基づいてヒストグラムのビンに画素情報を編成するシステム。
【請求項１１】
請求項８記載のシステムであって、前記変換装置は、前記画像データに前記非線形変換関数を適用するためのルックアップ・テーブルを備え、
前記ルックアップ・テーブルは、前記画像データの前記画素の別々の色について個別のルックアップ・テーブルを含むシステム。
【請求項１２】
請求項８記載のシステムであって、逆変換関数を前記画像データに適用するよう構成された逆変換装置を更に備えるシステム。
【請求項１３】
請求項１２記載のシステムであって、前記逆変換装置は、前記符号化画像データに前記逆変換関数を適用するためのルックアップ・テーブルを備え、
前記ルックアップ・テーブルは、前記画像データの前記画素の別々の色について個別のルックアップ・テーブルを含むシステム。
【請求項１４】
請求項９記載のシステムであって、前記解析装置は画素情報をスライディング・ウィンドウに基づいて編成し、前記スライディング・ウィンドウは、前記群を作成するために前記画像データの部分集合を求めるシステム。
【請求項１５】
請求項８記載のシステムであって、前記変換装置は、符号化する対象の前記画像データを重み付けするために前記画像データに前記非線形変換関数を適用するシステム。
【請求項１６】
画像データを重み付け符号化する方法であって、
前記画像データの他の領域に使用される、より少ないビット深度と比較して、選択された領域を特徴付けるために高ビット深度を使用して、精度の増加が望まれる前記画像データの選択された領域が符号化されるように前記画像データに非線形変換関数を適用する工程
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にディジタル画像方法及びディジタル画像システムに関し、特に、記憶又は伝送のためにビット深度を削減する場合の、画像の精度の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピクチャ又はビデオ・コンテンツを記憶、圧縮、又は伝送する場合、ディジタル・デ―タは、制約されたビット深度を含む。別々の３つの色信号（例えば、赤色、緑色や青色）の組み合わせを使用して画面の画像の画素それぞれを表示することが可能であるが、しかし、別々の色の組み合わせを実現することが可能であり、異なる数の色を実現することも可能である。各画素（領域）の外観は、色の組み合わせの強度によって制御される。画素について記憶された情報の量がその色深度を決定する。これは、画素の色をどの程度正確に制御するかを規定することが可能である。色深度の精度はビット単位で規定されるので、これは通常、ビット深度としても表される。画素毎に使用されるビットが多いほど、画像の色の精細度はより高くなる。しかし、色深度を増加させると、かなり大きな容量のメモリが画像の記憶又は伝送に更に必要になり、処理する対象のデータがより多く生成される。
【０００３】
高いビット深度を備え、色精度が高く、ダイナミック・レンジが大きいピクチャ・マテリアル及びビデオ・コンテンツが利用可能であるが、しかし、現在の伝送媒体及び記憶形式により、処理することが可能なデ―タの量に対する制約が課される。多くの場合、圧縮又は帯域の制約により、ビットの深度の削減が余儀なくされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、ビット深度の制約を最適化して、記憶又は伝送のためにビット深度を削減する場合にピクチャの精度を向上させ、現在の伝送手法及び記憶手法と互換であることを可能にする一方で、高品質グラフィックスを提供する方法及びシステムに対する必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
効果的には、本発明は、利用可能なビット深度から最大の画像精度をもたらすために画像データを重み付けする方法及びシステムを提供する。本発明の一実施例では、画像データを重み付け符号化する方法は、精細度の増加が望ましい、画像データの選択された領域が、画像データを特徴付けるために、大きな数のビットを使用して符号化されるように、受け取られた画像データの重み付けに使用するための非線形変換関数を求める工程を含む。
【０００６】
本発明の一実施例では、受け取られた画像データの符号化の重み付けに使用するための非線形変換関数を求める方法は、画像データの画素のビット深度による群に画素情報を編成する工程と、群それぞれの利得を求める工程であって、それぞれの利得が、群内の画素の個別の数に依存する工程と、それぞれの利得に基づいて変換関数を求める工程とを含む。
【０００７】
本発明の別の実施例では、重み付け符号化するシステムは、精細度の増加が望ましい、画像データの選択された領域が、画像データを特徴付けるために利用可能なビットの合計数のうち、不均衡に大きな数のビットを使用して符号化されるように画像データの重み付けに使用するための非線形変換関数を求めるよう構成された変換装置を含む。本発明のシステムは、重み付けされた画像データを符号化するよう構成された符号化装置を更に含み得る。本発明の一実施例では、変換装置は、画像データの画素のビット深度に応じた群に画素情報を編成するよう構成された解析装置と、編成された画素情報を受け取り、群それぞれの利得を求めるよう構成された後処理装置と、それぞれの利得に基づいて変換関数を求めるよう構成された変換生成装置とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による、記憶装置への画像データの転送、又は記憶装置との間でのデータの読み取り／書き込みにおいて、利用可能なビット深度からの最大限の利用をもたらすために画像データを重み付けするシステムを表す、概略レベルの構成図である。
【図２】本発明の別の実施例による、記憶装置への画像データの転送、又は記憶装置との間でのデータの読み取り／書き込みにおいて、利用可能なビット深度からの最大限の利用をもたらすために画像データを重み付けするシステムを表す、概略レベルの構成図である。
【図３】本発明の実施例による、図２のシステムにおける使用に適したデータ／ピクチャ解析装置を表す、概略レベルの構成図である。
【図４】本発明の実施例による、図３のデータ／ピクチャ解析装置における使用に適した後処理装置を表す、概略レベルの構成図である。
【図５】本発明の実施例による処理を例証する画像を表す図である。
【図６】本発明の実施例による、変換を生成するための伝達曲線の作成に使用される３つのヒストグラムを表す図である。
【図７】本発明の実施例による、記憶システム又は伝送システムにおける変換関数及び逆変換関数を示すそれぞれのプロットを表す図である。
【図８】本発明の実施例による、ヒストグラムを求めるために実現されるスライディング・ウィンドウを表す概略図である。
【図９】本発明の一実施例による、受け取られた画像データの符号化の重み付けのために使用するための非線形変換関数を求める方法を表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の教示は、添付図面とともに以下の詳細な説明を検討することにより、容易に理解することが可能である。
【００１０】
図面は、本発明の概念を例証する目的のためであり、本発明を例証するために考えられる唯一の構成で必ずしもない。理解を容易にするために、可能な限り、同じ参照符号を使用して、図に共通の同じ構成要素を表している。
【００１１】
効果的には、本発明は、利用可能なビット深度から最大の画像精度をもたらすために画像データを重み付けする方法及びシステムを提供する。本発明は、主に、高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号を符号化し、復号化する画像データ並びにビデオの記憶システム及び伝送システムに関して説明しているが、本発明の特定の実施例は、本発明の範囲を限定するものとして扱われるべきでない。本発明の教示が分かっている当業者は、本発明の概念を効果的に、記憶、圧縮、及び／又は伝送することができるほぼ何れかのディジタル・マルチメディア・システムにおけるほぼ何れかの入力信号に適用することが可能であることを認識するであろう。更に、本発明の概念は、電話機、セット・トップ・ボックス、１つ又は複数のコンピュータ、衛星リンクにより、コンピュータ間で、又は、プロセッサとビデオ・カードとの間で転送されるデータを含む何れかの伝送方法に適用可能である。
【００１２】
本発明は、利用可能なビット深度から最大の画像精度をもたらす方法及びシステムを提供する。一実施例は、存在していないか、又は量子化アーチファクトの期待可能性が少ない領域よりも、量子化アーチファクトの可能性の高い領域に対して多くの符号値を振り向けるよう非線形変換関数を実現するために、利用可能な符号範囲又はビット深度をより効率的に利用する。
【００１３】
関心のないレベルに対する精度を犠牲にすることにより、１つ又は複数の関心領域に対して最大数の利用可能なレベルを備えることが可能である。例えば、個人がよく照らされ、比較的暗いバックグラウンドの前に立っているピクチャでは、肌色である可能性が最も高い、ピクチャのフォアグラウンドの色に対して利用可能なレベルの割合が高くされ、必要な場合、暗いバックグラウンドの色に対して利用可能なレベルの割合が高くされる。
【００１４】
図に表す種々の構成要素及び装置の機能は、専用ハードウェア、及び適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用により、備えることが可能である。プロセッサによって提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサによって提供されるか、単一の共有プロセッサによって提供されるか、複数の個々のプロセッサ（この一部は共有であり得る）によって提供され得る。更に、「プロセッサ」又は「コントローラ」の語を明示的に使用していることは、ソフトウェアの実行することができるハードウェアを専ら表すものと解するべきでなく、暗黙的には、無制限に、ディジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）及び不揮発性記憶装置を含み得る。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例による、記憶装置への画像データの転送、又は本発明の一実施例による記憶装置との間でのデータの読み取り／書き込みにおいて、利用可能なビット深度からの最大限の利用をもたらすために画像データに重み付けするシステムの概略レベル構成図を表す。図１のシステム１０は、例証的には、変換装置１２及び逆変換装置１６を有する。より具体的には、図１のシステム１０では、ソース側１４に変換装置１２を導入し、シンク側１８に、前述の変換に対する逆変換装置１６を導入することにより、本発明によるトラーケーション損失が削減される。メモリ記憶及びデータ転送の場合、書込前には送信側に符号化変換装置１２が設けられ、読み取り後には受信側に復号化変換装置１６が設けられる。
【００１６】
本発明の一実施例では、システム１０の変換装置１２は、受け取られた信号に、例えば、一次元ルックアップ・テーブル（１−Ｄ  ＬＵＴ）２０を使用することにより、変換関数（Ｆ）を適用することが可能である（すなわち、全ての色信号が、同じルックアップ・テーブルを共有する）。本発明の別の実施例では、３つ以上の１−Ｄ  ＬＵＴ２０（色信号毎に１つ、又は、画素色成分（赤色、緑色及び青色）毎に１つ）を実現して、変換関数（Ｆ）を、受け取られた信号に適用することが可能である。より具体的には、図１のシステム１０によって表す本発明の実施例では、高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号２２が変換装置１２に伝達される。変換装置１２では、トランケーション前にルックアップ・テーブル２０をビデオ信号２２に施して、より小さなダイナミック・レンジ信号２４をもたらすことが可能である。例えば、高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号２２が、１０ビットの赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）信号を含み、ＬＵＴ２０が、本発明によって施される場合、変換装置１２の出力は、８ビットのＲＧＢ信号２４を含み得る。ＬＵＴ２０は、他の領域を特徴付けるために使用されるレベル（ビット深度）の数を削減する一方で、関心領域又は関心区域の特徴付け（すなわち、振幅の特徴付け）のために、より多くのレベル（ビット深度）を使用することにより、データ・ストリーム又はデータ画像における画素のレベル又はビット深度を調節する。
【００１７】
図１のシステム１０の本発明の実施例によれば、重み付け符号化がソース側１４で行われる。関心領域は、所定のものであるか、又は、画像のヒストグラム解析に基づいて、又は、より高い光量と比較してより低い光量の場合の異なるコントラスト感度などの心理視覚パラメータを含む他の基準を使用することによって求められる、ピクチャ画面の特定の領域に応じて設定されて、予めプログラムされる。図１のシステム１０の変換装置１２はＬＵＴを含むものとして表しているが、本発明の変換関数は、ＬＵＴの実現を必要としない。その代わりに、本発明の別の実施例では、本発明による変換関数を適用するために他の手段を使用することが可能である（ガンマ・オフセットを設けるか、利得オフセットを設けるか、多項式の係数を設けて、変換関数を求め、生成するなど）。
【００１８】
図１のシステム１０のシンク側１８には、逆変換部（Ｆ−１）が設けられる。例えば、図１のシステム１０のシンク側１８には、逆変換ＬＵＴ２６が設けられる。すなわち、変換装置１２のＬＵＴ２０を表す変換曲線の、横座標（すなわち、最下位ビットにおけるＬＵＴの入力ビデオ・レベルのプロット）と縦座標（すなわち、最下位ビットにおける出力ビデオ・レベルのプロット）とを交換することにより、得ることが可能である。制約された低ダイナミック・レンジ信号２４は、逆変換装置１８に伝達され、逆変換装置１８では、逆ＬＵＴ２６は、上記逆関数を低ダイナミック・レンジ信号２４に適用する。逆変換装置１８は、通常の従来のディジタル伝送システムによって提供されるような低ダイナミック・レンジ信号２４の単純なトランケーションを含む信号と比較してより高いダイナミック・レンジを有する高ダイナミック・レンジ信号２８を出力する。本発明の概念を使用して供給される低ダイナミック・レンジ信号２４は、有線又は無線の伝送回線２５などの何れの既知の伝送手段によっても、又は、メモリ・アクセス若しくはメモリ記憶の場合、実質的に何れの電気接続手段２５によっても伝送することが可能である。
【００１９】
図２は、本発明の別の実施例による、記憶装置への画像データの転送、又は本発明の一実施例による記憶装置との間でのデータの読み取り／書き込みにおいて、利用可能なビット深度からの最大限の利用をもたらすために画像データを重み付けするシステムの概略レベルの構成図を表す。図２のシステムは、変換装置１１２と、ＬＵＴ逆変換装置４７と、データ／ピクチャ解析装置４６と、逆変換装置１１６とを含む。図２のシステムは例証的には、３つの部分（ソース部４０、伝送媒体部４２、及びシンク部４４）に分けられる。データ／ピクチャ解析装置４６は、好ましい伝送特性による変換関数ＬＵＴ  Ｆ４８を、受け取られた高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号２２に適用する。変換関数ＬＵＴ  Ｆ４８は、伝送又は記憶のための、受け取られたピクチャ又はビデオのコンテンツの重み付け符号化のために実現される。上述の通り、変換関数は、受け取られた高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号２２に変換関数を適用するために、ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）、インライン関数、又は両方の組み合わせを含み得る。本発明によれば、個別のルックアップ・テーブル、インライン関数、又は両方の組み合わせは、高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号２２の色（例えば、赤色、緑色、及び青色）毎に実現することが可能である。
【００２０】
図２のシステムでは、変換装置１１２の変換関数ＬＵＴ  Ｆ４８は、逆変換装置４７において逆変換される。図２のシステムでは、逆変換装置４７によって定められる逆変換関数Ｆ−１  ５０はシステム１００のシンク部４４に伝達される。本発明の一実施例では、逆変換関数ＬＵＴ  Ｆ−１  ５０を、変換されたピクチャ・コンテンツとともにシステム１００のシンク部４４に伝達して、受け取られたピクチャを復号化し、高ダイナミック・レンジ信号２８を出力するために逆変換装置１１６によって施す。本発明の別の実施例では、逆変換装置４７によって定められる逆変換関数ＬＵＴ  Ｆ−１  ５０は、逆変換装置１１６に直接伝達される。やはり、逆変換関数ＬＵＴ  Ｆ−１  ５０が、受け取られたピクチャを適切に復号化するために逆変換装置１１６によって適用される。次いで、逆変換装置１１６の出力は、ディスプレイ又は記憶装置に伝達することが可能である。変換装置１１６からの符号化ピクチャ情報を、復号化に先行して記憶する場合、復号化逆変換関数ＬＵＴ  Ｆ−１  ５０が、後の復号化のために、データとともに記憶される。本発明によれば、復号化逆変換関数ＬＵＴ  Ｆ−１  ５０及び情報は、ピクチャ情報とともにメタデータとして記憶することが可能である。
【００２１】
本発明による変換関数及び逆変換関数は、複数のやり方で、受け取られた高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号に適用するために確立することが可能である。例えば、本発明の一実施例では、関数は、画素単位で、受け取られたビデオ信号に適用することが可能である。これは、最も効率的な手法でないことがあり得るが、特定のアプリケーションでは好適であり得る。変換関数及び逆変換関数を適用する他の手法には、ピクチャ・ブロック単位の伝送手法、一度にいくつかの画素を伝送する要約伝送手法、フレーム単位（各ピクチャがそれ自身の変換関数及び逆変換関数を有する）、動画のシーン単位（シーン内の個々のフレームそれぞれの色が似る可能性が非常に高いことに基づいて）等を含み得る。映画毎に一度、又は、データ・ブロック毎に規定される一定の関数を有することも考えられる。
【００２２】
本発明の実施例によれば、ヒストグラムを使用して変換関数を導出することが可能である。より具体的には、ヒストグラムベースの手法を使用して、伝達曲線のどの部分により高い精度（より高いビット深度）が必要か、及び、伝達曲線のどの部分により低い精度（ビット深度がより低く、より高いビット深度の信号よりも、利用可能な符号値が少ない）が必要かを求めることが可能である。ヒストグラム手法は、量子化アーチファクトが画像内に生起する可能性が高い場所を求めるやり方を提供する。量子化アーチファクトは、いくつかの外観を有し得る。画像内で目に見える最も一般的なアーチファクトには、浅い傾きの代わりに、目に見えるステッピングが含まれる。ピクチャ内の浅い傾きは、色がほとんど一様な「平坦な」区域上に生じ得るものであり、例えば、バックグランドの壁や、人間の顔の頬の形態で生じ得る。
【００２３】
量子化アーチファクト（マッハ・バンディングとも呼ばれる）は、「平坦」であるとして認識されるピクチャ区域において最もよく見える。これは、バックグラウンドの壁上の浅い色遷移、又は人間の顔上の緩やかな色遷移であり得る。前述の「平坦な」領域を検出するやり方の１つに、ヒストグラム解析を使用することがある。前述の「平坦な」領域は、類似しているか、又は、同じヒストグラム・ビン内に収まるのに十分近い高い量の画素値を提供するので、高いヒストグラム出力値をもたらす。伝送曲線又は伝達曲線は、後述のように修正することが可能である。例えば、図６は、図５に表すピクチャ２０２の例を変換するための伝達曲線３１０、３１２及び３１４の作成に使用する３つのヒストグラム３０２、３０４及び３０６を表す。ヒストグラムと伝達曲線との間の関係に関する詳細は以下に更に詳細に説明する。
【００２４】
図３は、本発明の実施例による、図２のシステム１００における使用に適したデータ／ピクチャ解析装置４６の、概略レベルの構成図を表す。例証的には、図３のデータ／ピクチャ解析装置４５は、ヒストグラム解析装置８４と、後処理装置８８と、変換生成装置９２とを有する。例証的には、図３のヒストグラム解析装置８４には、Ｃｏｕｎｔ＿Ｂｉｎ＿１乃至Ｃｏｕｎｔ＿Ｂｉｎ＿ｎとラベリングされた出力カウントを有するｎ個のビン８２が存在している。図３のデータ／ピクチャ解析装置４６は、ヒストグラム解析装置８４を有するものとして表しているが、上記ヒストグラム解析装置は、考えられる一解析装置に過ぎず、画素を分類する他の方法又は手段も本発明によって使用することが可能である。
【００２５】
ヒストグラム解析装置８４は、ビン８２毎に基準を満たす特性を有する画素の生起の数及び、画素情報のヒストグラムを生成する。例えば、本発明の一実施例では、各画素の画素値は、どの画素がどのビン８２に入れられるかの基準として使用される。前述の例では、「ｎ」個のビン８２を使用して、ピクチャ・レベルをｎ個のそれぞれのビンに分類し、ソートする。更に、前述のヒストグラムを画素色（例えば、赤色、緑色や青色）毎に作成することが可能である。  
図６を参照すれば、図６は例証的には、本発明による、変換関数３０８を生成するための、伝達曲線３１０、３１２及び３１４の作成に使用される３つのヒストグラム３０２、３０４及び３０６を表す。図６では、各ヒストグラム３０２、３０４及び３０６は別々の色に対応し、ヒストグラム３０２は赤色に対応し、ヒストグラム３０４は緑色に対応し、ヒストグラム３０６は青色に対応する。図６の例では、各ヒストグラム３０２、３０４及び３０６は、８個のビン（ｘ軸）を含む。ビンそれぞれは、それぞれのビンに対応する画像又は画像部分における画素値を有する画素の数（ｙ軸上の画素カウント）を含む。図６の例では、ビンは、昇順に画素の輝度レベルと関連付けられる。図６の変換曲線３１０、３１２及び３１４は、ＬＳＢ（最下位ビット）での変換関数（例えば、ＬＵＴ）の入力ビデオ・レベル（横座標）を、ＬＳＢ（最下位ビット）での出力ビデオ・レベル（縦座標）に対してプロットしている。
【００２６】
図３をもう一度参照すれば、ビデオ信号（ピクチャ）がヒストグラム解析装置８４によって受け取られる。受け取られたピクチャ８６のヒストグラムは、当技術分野において知られている手法を使用することが可能なヒストグラム・ビニング処理によって導出される。次いで、出力信号（例えば、ヒストグラム解析装置８４におけるヒストグラム処理のｎ個のビンからの信号であるＣｏｕｎｔ＿Ｂｉｎ＿１乃至Ｃｏｕｎｔ＿Ｂｉｎ＿ｎ）は、後処理装置８８に伝達される。後処理装置８８は、変換生成装置９２によって使用されるための利得値９０（Ｇａｉｎ＿１乃至Ｇａｉｎ＿ｎ）を求めて、変換関数（例えば、ＬＵＴ）を求める。
【００２７】
図４は、本発明の実施例による、図３のデータ／ピクチャ解析装置４６における使用に適した後処理装置の、概略レベルの構成図を表す。例証的には、図４の後処理装置８８は、ヒストグラム・ビン８２の数ｎで求められるヒストグラム関数のｎ個のセグメントに対してＧａｉｎ＿１乃至Ｇａｉｎ＿ｎに対応する等量の出力信号９０を含む。例証的には、後処理装置８８は、定数又は関数の入力を可能にするための４つの入力を含む。定数／関数には、Ｌ１、Ｌ２、Ｍｉｎ＿ｇａｉｎ及びＭａｘ＿ｇａｉｎが含まれる。Ｌ１及びＬ２はそれぞれ、限度Ｍｉｎ＿ｇａｉｎと限度Ｍａｘ＿ｇａｉｎとの間で利得を調節することを必要とする感度の範囲に及ぶ標本（例えば、各ビン８２における画素の数に対する限度）の数に対する最大限度及び最小限度を定める。
【００２８】
Ｍｉｎ＿ｇａｉｎ及びＭａｘ＿ｇａｉｎは、それぞれ最小（Ｌ１）及び最大（Ｌ２）に対応する利得に対する限度である。例証的な一実施例では、Ｍｉｎ＿ｇａｉｎ及びＭａｘ＿ｇａｉｎは例えば、０．５及び２それぞれであり得る。Ｌ１及びＬ２は例えば、画像又は画像ウィンドウにおける標本数の１／２０及び１／８をそれぞれ含み得る。Ｍｉｎ＿ｇａｉｎはＬ１に該当し、Ｍａｘ＿ｇａｉｎはＬ２に該当する。限度を限度装置８７において求めて、正規化装置８９の入力をＬ１とＬ２との間の値に制限する。ビン・カウント値がＬ１未満の場合、Ｌ１の出力値が生成され、Ｌ２よりも大きなビン・カウント値の場合、出力値Ｌ２が生成される。ビン・カウントの正規化値を正規化装置８９において計算して、範囲装置９１におけるＬ１とＬ２との間の範囲を規定する。正規化装置８９の出力は、ビン・カウントがカウント値ｌ１以下の場合、０に等しく、ビン・カウントがカウント値Ｌ２以上の場合、１に等しい。利得（例えば、Ｇａｉｎ＿１等）は、ビンに対応するセグメント毎に算出される。これは、正規化装置８９からの正規化ビン・カウントを使用し、論理回路９６を使用して、比例利得を算出することにより、行うことが可能である。
【００２９】
例証的な一実施例では、後処理ブロック８８は、式（１）
【数１】
2013214992.tif 000003
（ここで、ｈｉｓｔ１は、Ｌ２とＬ１との間のビン・カウントである（図４において「ＩＮ」とラベリングされている））、及び
式（２）
【数２】
2013214992.tif 000004
により、利得を算出する。
【００３０】
図３をもう一度参照すれば、変換生成装置９２は入力範囲をｎ個のゾーンにセグメント化する。ここで、ｎは、ヒストグラムのビン８２の数に等しく、後処理装置８８の利得値９０の数に等しい。各ゾーンは、上述の通り、それ自身の利得を有する。０で始めて、出力変換ＬＵＴ  Ｆ  ４８の各要素は、先行変換値に利得を加えた値で求められる。これにより、入力値が差分値で調節されて出力値がもたらされる。一例では、変換は、ｎ本の直線、又は上述の他の数学的処理を使用して編成することが可能である。各線ｍは、その始点（線ｍ−１の終点）、及び傾き（利得）で規定される。
【００３１】
図５は、本発明の実施例によって本発明の概念を施すことが可能な例証的な画像２０２を表す。すなわち、図５の画像を上述のヒストグラム解析を使用して処理して、図６に表すようなビデオ・データ又は画像データの処理に使用される伝達曲線（変換）を求める。すなわち、もう一度図６を参照すれば、赤色画素色、緑色画素色及び青色画素色に対応するヒストグラム３０２、３０４及び３０６を使用して伝達曲線３１０（赤色）、３１２（緑色）、及び３１４（青色）を生成する。伝達曲線の値により、記憶又は伝送のために、ビデオ信号の重み付け符号化をサポートするための変換関数（例えば、ＬＵＴ）が求められる。
【００３２】
図７は、本発明の実施例による、記憶システム又は伝送システムにおいて使用するための変換関数及び逆変換関数を示すそれぞれのプロットを表す。図７では、入力高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号を符号化するために変換装置１２において図６の伝達曲線３１０、３１２及び３１４を使用する。曲線３２０、３２２及び３２４は、変換された低ダイナミック・レンジ・ビデオ信号を復号化するために逆変換装置１６において使用される。すなわち、本発明の一実施例では、ＬＵＴは、重み付け情報（利得）を使用して高ダイナミック・レンジ・ビデオ信号の画素情報を符号化して、ソース１４とシンク１８との間で伝送される低ダイナミック・レンジ・ビデオ信号をもとらすよう実現される。
【００３３】
図８は、本発明の実施例による、ヒストグラムを求めるために実現されるスライディング・ウィンドウの概略図を表す。図８において表すように、本発明の任意的な実現形態では、スライディング・ウィンドウ４０２を有するヒストグラムを作成することにより、最適な結果を達成することが可能である。より具体的には、Ｍａｘ＿Ｇａｉｎを引き起こすための、ビン内の最大数の画素を定めるＬ２が、ピクチャの標本の合計数よりもずっと小さいとすれば、上述のような単一の大局的な解析を行う代わりに、結果を組み合わせることにより、かつ、ピクチャの部分の個々の解析によって達成することが可能である。本発明のスライディング・ウィンドウ４０２を使用すれば、画素値が実際に、特定の関心ピクチャ領域で見つけられ、ピクチャ全体にわたって分散しないことが確実にされる。
本発明の一実施例では、本願のヒストグラム解析のピクチャ・サイズ（ｉ×ｊ）４０４よりも小さなスライディング・ウィンドウ４０２を実現することが可能である。例えば、スライディング・ウィンドウのステップ・サイズが、一画素（番号４０３で表す）に等しく、２次元で一線（番号４０５及び４０７で表す）に等しい場合、結果として、（ｉ−ａ）×（ｊ−ｂ）値がビン毎に得られる。
【００３４】
前述の実施例では、後処理工程を行って、結果としてビン毎のラン全ての最大値を選んで、ピクチャ領域全て及び重要なヒストグラム領域全てが十分に考慮されていることを確実にすることが有益である。更なる処理は全て、上述の通り、行うことが可能であるが、しかし、ピクチャ・サイズ４０４でなくウィンドウ・サイズ４０２に基づいてＬ１及びＬ２を選ばなければならない。
【００３５】
本発明によれば、画像データを重み付け符号化する方法は、画像データの特徴付けに利用可能なビットの合計数のうちの不均衡に大きな数のビットを使用して、精細度の増加が望ましい、画像データの選択された領域が符号化されるように、受け取られた画像データの符号化の重み付けに使用するための非線形変換関数を求める工程を含む。図９は、本発明の一実施例による、受け取られた画像データの符号化の重み付けにおいて使用する非線形関数を求める方法の流れ図を表す。図９の方法は工程５０２で始まる。工程５０２では、伝送又は記憶のために符号化される対象の信号（例えば、画像データ、ビデオ・コンテンツ等）が受け取られる。次いで、方法は工程５０４に進む。
【００３６】
工程５０４では、受け取られた信号の画素情報（例えば、画素毎の色又は色の組み合わせの強度）が、画像内の画素のビット深度に基づいてヒストグラムのビンに編成される。次いで、方法は工程５０６に進むか、又は、任意的には工程５０５に進む。
【００３７】
工程５０５では、スライディング・ウィンドウを施してサブセット・ヒストグラムを生成する。スライディング・ウィンドウを画像データに対して移動させて、ヒストグラムを作成するために画像データの部分集合を設ける。次いで、方法は工程５０６に進む。
【００３８】
工程５０６では、ビン内の画素量に基づいて、工程５０４で作成されたヒストグラムのビンの利得が計算される。次いで、方法は工程５０８に進む。
【００３９】
工程５０８では、計算された利得を使用して、第１のダイナミック・レンジ信号（高ダイナミック・レンジ）を第２の低ダイナミック・レンジ信号に変換する変換関数、及び逆変換関数を導出する。変換関数は、工程５０６の利得に基づいて求められる。変換関数は工程５０８において、１つ又は複数のＬＵＴとして表すことが可能である。次いで、方法は工程５１０に進んで、求められた変換関数及び逆変換関数の適用を表す。
【００４０】
工程５１０では、利得を実現して（すなわち、変換関数が、受け取られた信号に施される）、受け取られた信号の部分を重み付けして、受け取られた信号（画像データ）の選択された領域において、より大きな分解能又は品位を与える。画像の選択された領域は高ビット深度を含む一方、他の部分は、より少ないビット深度を含み得る。本発明の一実施例では、重み付けはＬＵＴを使用して得られる。変換関数によって備えられる重み付けを使用して、画素のビット深度における調節を行って、画像にわたるビット深度を最適化する。次いで、方法は工程５１２に進む。
【００４１】
工程５１２では、低ダイナミック・レンジ信号が受信器に送信されるか、又は記憶媒体に記憶される。工程５０８で求められた逆変換関数は、低ダイナミック・レンジ信号の逆変換のために、又は記憶のために、低ダイナミック・レンジ信号とともに送信することが可能である。あるいは、工程５０８において求められた逆変換関数は、後に復号化するために逆変換装置に直接供給することが可能である。次いで、方法は工程５１４に進む。
【００４２】
工程５１４では、逆変換関数を適用して、元の信号の高ダイナミック・レンジに、受け取られた信号を復元するか、又は復号化する。次いで、方法は終了する。
【００４３】
画像データが受け取られるか、又はアクセスされると、ビット深度の回復をサポートし、ビット深度の削減をサポートするよう、符号化画像データを重み付けする方法及びシステムの種々の実施例（例証的であり、限定的でないことを意図している）を説明したが、上述の教示に照らして当業者が修正及び変形を行うことが可能である。したがって、特許請求の範囲記載の本発明の範囲及び趣旨の範囲内に収まる本発明の特定の実施例において変更を行うことができる。以上、本発明の種々の実施例に関して説明したが、本発明の他及び更なる実施例をその基本的な範囲から逸脱しない限り、考え出すことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１１２  変換装置
【図１】
2013214992.tif 000005
【図２】
2013214992.tif 000006
【図３】
2013214992.tif 000007
【図４】
2013214992.tif 000008
【図５】
2013214992.tif 000009
【図６】
2013214992.tif 000010
【図７】
2013214992.tif 000011
【図８】
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【図９】
2013214992.tif 000013
【外国語明細書】
METHOD  AND  SYSTEM  FOR  WEIGHTED  ENCODING
TECHNICAL  FIELD  
The  present  invention  generally  relates  to  digital  image  methods  and  systems  and,  more  particularly,  to  improving  the  precision  of  an  image  where  bit  depth  has  been  reduced  for  storage  or  transmission.
BACKGROUND  ART  
When  storing,  compressing  or  transmitting  a  picture  or  video  content,  digital  data  includes  constrained  bit  depths.  Each  pixel  of  a  screen  image  can  be  displayed  using  a  combination  of  three  different  color  signals,  for  example  red,  green  and  blue,  however  combinations  of  different  colors  and  even  different  numbers  of  colors  can  be  implemented.  The  appearance  of  each  pixel  (region)  is  controlled  by  the  intensity  of  the  combinations  of  colors.  The  amount  of  information  that  is  stored  about  a  pixel  determines  its  color  depth,  which  controls  how  precisely  the  pixel's  color  can  be  specified.  This  is  also  typically  referred  to  as  the  bit  depth,  because  the  precision  of  color  depth  is  specified  in  bits.  The  more  bits  that  are  used  per  pixel,  the  finer  the  color  detail  of  the  image.  However,  increased  color  depths  also  require  significantly  more  memory  for  storage  or  transmission  of  an  image,  and  also  generate  more  data  to  process.
Picture  material  and  video  content  are  available  with  high  bit  depth  providing  a  high  color  accuracy  and  a  high  dynamic  range,  however,  current  transmission  media  and  storage  formats  put  limitations  on  the  amount  of  data  that  can  be  processed.  In  many  instances,  compression  or  bandwidth  limitations  forces  the  bit  depth  to  be  reduced.
Therefore,  a  need  exists  for  a  method  and  system  that  optimizes  the  bit  depth  constraints  to  improve  the  precision  of  a  picture  when  reducing  the  bit  depth  for  storage  or  transmission  and  for  providing  high  quality  graphics  while  enabling  storage  and  transmission  compatible  with  current  transmission  and  storage  techniques.  
BRIEF  SUMMARY  OF  THE  INVENTION  
The  present  invention  advantageously  provides  a  method  and  system  for  weighting  image  data  for  providing  maximum  image  precision  from  available  bit  depth.  In  one  embodiment  of  the  present  invention,  a  method  for  weighted  encoding  of  image  data  includes  determining  a  non-linear  transformation  function  for  use  in  weighting  received  image  data  such  that  selected  areas  of  the  image  data  where  increased  detail  is  desired  are  encoded  using  a  greater  number  of  for  characterizing  the  image  data.
In  one  embodiment  of  the  present  invention,  a  method  for  determining  a  non-linear  transformation  function  for  use  in  weighting  an  encoding  of  received  image  data  includes  arranging  pixel  information  into  groups  according  to  bit  depths  of  the  pixels  of  the  image  data,  determining  respective  gains  for  the  groups,  wherein  the  respective  gains  are  dependent  upon  a  respective  number  of  pixels  in  the  groups,  and  determining  the  transformation  function  based  upon  the  respective  gains.
In  an  alternate  embodiment  of  the  present  invention,  a  system  for  weighted  encoding  includes  a  transformation  device  configured  to  determine  a  non-linear  transformation  function  for  use  in  weighting  image  data  such  that  selected  areas  of  the  image  data  where  increased  detail  is  desired  are  encoded  using  a  
disproportionately  greater  number  of  bits  of  a  total  number  of  bits  available  for  characterizing  the  image  data.  The  system  of  the  present  invention  can  further  include  an  encoding  device  configure  to  encode  the  weighted  image  data.  In  one  embodiment  of  the  present  invention,  the  transformation  device  includes  an  analysis  device  configured  to  arrange  pixel  information  into  groups  according  to  bit  depths  of  the  pixels  of  the  image  data,  a  post  processing  device  configured  to  receive  the  organized  pixel  information  and  determine  respective  gains  for  the  groups,  and  a  transformation  generation  device  configured  to  determine  the  transformation  function  based  upon  the  respective  gains.  
BRIEF  DESCRIPTION  OF  THE  DRAWINGS  
FIG.  1  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  system  for  weighting  image  data  for  providing  maximum  use  from  available  bit  depth  in  transferring  image  data  or  reading/writing  data  to  storage  in  accordance  with  one  embodiment  of  the  present  invention;
FIG.  2  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  system  for  weighting  image  data  for  providing  maximum  use  from  available  bit  depth  in  transferring  image  data  or  reading/writing  data  to  storage  in  accordance  with  an  alternate  embodiment  of  the  present  invention;
FIG.  3  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  data/picture  analysis  device  suitable  for  use  in  the  system  of  FIG.  2  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention;
FIG.  4  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  post  processing  device  suitable  for  use  in  the  data/picture  analysis  device  of  FIG.  3  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention;
FIG.  5  depicts  an  illustrative  image  for  processing  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention;
FIG.  6  depicts  three  histograms  employed  in  creating  transfer  curves  for  generating  a  transformation  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention;
FIG.  7  depicts  respective  plots  illustrating  a  transformation  function  and  an  inverse  transformation  function  in  a  storage  or  transmission  system  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention;  
FIG.  8  depicts  a  schematic  diagram  of  a  sliding  window  implemented  for  determining  histograms  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention;  and
FIG.  9  depicts  a  flow  diagram  of  a  method  for  determining  a  non-linear  transformation  function  for  use  in  weighting  an  encoding  of  received  image  data  in  accordance  with  one  embodiment  of  the  present  invention.
DETAILED  DESCRIPTION  
The  teachings  of  the  present  invention  can  be  readily  understood  by  considering  the  following  detailed  description  in  conjunction  with  the  accompanying  drawings.
It  should  be  understood  that  the  drawings  are  for  purposes  of  illustrating  the  concepts  of  the  invention  and  are  not  necessarily  the  only  possible  configuration  for  illustrating  the  invention.  To  facilitate  understanding,  identical  reference  numerals  have  been  used,  where  possible,  to  designate  identical  elements  that  are  common  to  the  figures.
The  present  invention  advantageously  provides  a  method  and  system  for  weighting  image  data  for  providing  maximum  image  precision  from  available  bit  depth.  Although  the  present  invention  will  be  described  primarily  within  the  context  of  image  data  and  video  storage  and  transmission  systems  for  encoding  and  decoding  a  high  dynamic  range  video  signal,  the  specific  embodiments  of  the  present  invention  should  not  be  treated  as  limiting  the  scope  of  the  invention.  It  will  be  appreciated  by  those  skilled  in  the  art  and  informed  by  the  teachings  of  the  present  invention  that  the  concepts  of  the  present  invention  can  be  advantageously  applied  to  substantially  any  input  signal  in  substantially  any  digital  multimedia  system,  which  is  capable  of  storage,  compression,  and/or  transmission.  In  addition,  the  concepts  of  the  present  invention  are  applicable  to  any  transmission  method  including  data  transferred  by  telephone,  set  top  boxes,  computer,  satellite  links,  computers,  between  computers,  between  a  processor  and  a  video  card,  etc.
The  present  invention  provides  a  method  and  system  for  providing  maximum  image  precision  from  available  bit  depth.  One  embodiment,  utilizes  the  available  code  range  or  bit  depth  more  efficiently  by  implementing  a  non  linear  transformation  function  to  devote  more  code  values  for  regions  where  quantization  artifacts  are  more  likely  than  for  those  which  are  either  not  present  or  there  is  little  expectation  of  quantization  artifacts.
In  accordance  with  the  present  invention,  a  maximum  number  of  available  levels  for  one  or  multiple  regions  of  interest  can  be  provided  by  sacrificing  accuracy  on  levels  which  are  not  of  interest.  For  example,  in  a  picture  where  a  person  is  lit  well  and  stands  in  front  of  a  background  that  is  relatively  dark,  concentration  is  placed  on  the  available  levels  on  the  picture  foreground  colors  which  will  most  probably  be  skin  tones,  and,  if  necessary,  on  the  dark  background  colors.
The  functions  of  the  various  elements  and  devices  depicted  in  the  figures  can  be  provided  through  the  use  of  dedicated  hardware  as  well  as  hardware  capable  of  executing  software  in  association  with  appropriate  software.  When  provided  by  a  processor,  the  functions  can  be  provided  by  a  single  dedicated  processor,  by  a  single  shared  processor,  or  by  a  plurality  of  individual  processors,  some  of  which  may  be  shared.  Moreover,  explicit  use  of  the  term  "processor"  or  "controller"  should  not  be  construed  to  refer  exclusively  to  hardware  capable  of  executing  software,  and  can  implicitly  include,  without  limitation,  digital  signal  processor  ("DSP")  hardware,  read-only  memory  ("ROM")  for  storing  software,  random  access  memory  ("RAM"),  and  non-volatile  storage.
FIG.  1  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  system  for  weighting  image  data  for  providing  maximum  use  from  available  bit  depth  in  transferring  image  data  or  reading/writing  data  to  storage  in  accordance  with  one  embodiment  of  the  present  invention.  The  system  10  of  FIG.  1  illustratively  comprises  a  transformation  device  12  and  an  inverse  transformation  device  16.  More  specifically,  in  the  system  10  of  FIG.  1,  truncation  losses  are  reduced  in  accordance  with  the  present  invention  by  introducing  the  transformation  device  12  on  a  source  side  14  and  the  inverse  transformation  device  16  for  that  transformation  on  a  sink  side  18.  In  the  case  of  memory  storage  and  data  transfer,  an  encoding  transformation  device  12  is  provided  on  a  transmission  side  before  writing  and  a  decoding  transformation  device  16  is  provided  on  a  reception  side  after  reading.
In  one  embodiment  of  the  present  invention,  the  transformation  device  12  of  system  10  can  apply  a  transformation  function  (F)  to  a  received  signal  by  using,  for  example,  a  one  dimensional  lookup  table  (1-D  LUT)  20  (i.e.,  all  color  signals  share  the  same  Look  Up  Table).  In  an  alternate  embodiment  of  the  present  invention,  three  or  more  1-D  LUTs  20  (i.e.,  one  for  each  color  signal  or  one  for  each  pixel  color  component:  red,  green,  and  blue)  can  be  implemented  to  apply  a  transformation  function  (F)  to  a  received  signal.  More  specifically,  in  an  embodiment  of  the  present  invention  depicted  by  the  system  10  of  FIG.  1,  a  high  dynamic  range  video  signal  22  is  communicated  to  the  transformation  device  12  where  Look-Up-Tables  20  can  be  applied  to  the  video  signal  22  prior  to  truncation  to  provide  a  smaller  dynamic  range  signal  24.  For  example,  if  the  high  dynamic  range  video  signal  22  includes  a  10  bit  red,  green,  blue  (RGB)  signal  and  an  LUT  20  is  applied  in  accordance  with  the  present  invention,  the  output  of  the  transformation  device  12  can  comprise  an  8  bit  RGB  signal  24.  The  LUT  20  adjusts  the  levels  or  bit  depths  of  the  pixels  in  the  data  stream  or  image  by  using  more  levels  (bit  depth)  for  characterizing  regions  or  areas  of  interest  (i.e.,  amplitude  characterization)  while  reducing  a  number  of  levels  (bit  depth)  used  to  characterize  other  regions.
In  accordance  with  the  embodiment  of  the  present  invention  of  the  system  10  of  FIG.  1,  the  weighted  encoding  is  performed  at  the  source  side  14.  Regions  of  interest  can  be  predetermined  or  programmed  in  advance,  having  been  set  in  accordance  with  a  specific  region  of  a  picture  screen,  determined  based  on  histogram  analysis  of  the  images  or  by  using  other  criteria  including  psycho-visual  parameters  such  as  different  contrast  sensitivity  for  lower  light  levels  compared  to  higher  light  levels.  Although  the  transformation  device  12  of  the  system  10  of  FIG.  1  is  depicted  as  comprising  an  LUT,  the  transformation  functions  of  the  present  invention  do  not  require  the  implementation  of  an  LUT.  Instead,  in  alternate  embodiments  of  the  present  invention,  other  means  can  be  employed  for  applying  a  transformation  function  in  accordance  with  the  present  invention,  such  as  providing  a  gamma  offset,  a  gain  offset,  or  providing  coefficients  for  a  polynomial  to  determine  and  generate  a  transformation  function.
On  the  sink  side  18  of  the  system  10  of  FIG.  1,  an  inverse  transformation  (F"1)  is  provided.  For  example,  on  the  sink  side  18  of  the  system  10  of  FIG.  1,  an  inverse  LUT  26  is  provided.  That  is,  in  the  inverse  transformation  device  18,  an  inverse  LUT  26  can  be  obtained  by  exchanging  abscissa  (i.e.,  plotting  input  video  level  of  LUT  in  the  least  significant  bit)  and  ordinate  (i.e.,  plotting  output  video  level  in  least  significant  bits)  of  a  transformation  curve  representing  the  LUT  20  of  the  transformation  device  12.  The  constrained  lower  dynamic  range  signal  24  is  communicated  to  the  inverse  transformation  device  18  where  the  inverse  LUT  26  applies  to  the  lower  dynamic  range  signal  24  an  inverse  function  as  described  above.  The  inverse  transformation  device  outputs  18  a  high  dynamic  range  signal  28  with  a  higher  dynamic  range  as  compared  to  a  signal  comprising  of  a  simple  truncation  of  the  lower  dynamic  range  signal  24  as  is  provided  by  typical  prior  art  digital  transmission  systems.  The  lower  dynamic  range  signal  24,  provided  using  the  concepts  of  the  present  invention,  can  be  transmitted  by  any  known  transmission  means,  such  as  a  wired  or  wireless  transmission  line  25,  or,  as  in  the  case  of  memory  access  or  storage,  by  substantially  any  electrical  connection  means  25.
FIG.  2  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  system  for  weighting  image  data  for  providing  maximum  use  from  available  bit  depth  in  transferring  image  data  or  reading/writing  data  to  storage  in  accordance  with  an  alternate  embodiment  of  the  present  invention.  The  system  of  FIG.  2  comprises  a  transformation  device  112,  an  LUT  inversion  device  47,  a  data/picture  analysis  device  46  and  an  inverse  
transformation  device  116.  The  system  of  FIG.  2  is  illustratively  divided  into  three  sections,  a  source  section  40,  a  transmission  media  section  42  and  a  sink  section  44.  The  data/picture  analysis  device  46  applies  a  transformation  function  LUT  F  48  to  a  received  high  dynamic  range  video  signal  22  according  to  preferred  
transformation  characteristics.  The  transformation  function  LUT  F  48  is  
implemented  for  weighted  encoding  of  a  received  picture  or  video  content  for  transmission  or  storage.  As  previously  described,  the  transformation  function  can  comprise  a  Look-Up  Table  (LUT),  an  inline  function,  or  a  combination  of  both,  for  applying  the  transformation  function  to  a  received  high  dynamic  range  video  signal  22.  In  accordance  with  the  present  invention,  a  respective  Look-Up  Table,  inline  function,  or  a  combination  or  both,  can  be  implemented  for  each  of  the  colors  (e.g.,  red,  green,  and  blue)  of  the  high  dynamic  range  video  signal  22.
In  the  system  of  FIG.  2,  the  transformation  function  LUT  F  48  of  the  transformation  device  112  is  inverted  in  the  inversion  device  47.  In  the  system  of  FIG.  2,  the  inverse  transformation  function  LUT  F"1  50  determined  by  the  inversion  device  47  is  communicated  to  the  sink  section  44  of  the  system  100.  In  one  embodiment  of  the  present  invention,  the  inverse  transformation  function  LUT  F"1  50  is  communicated  with  the  transformed  picture  content  to  the  sink  section  44  of  the  system  100  to  be  applied  by  the  inverse  transformation  device  116  for  decoding  the  received  picture  and  outputting  a  high  dynamic  range  signal  28.  In  an  alternate  embodiment  of  the  present  invention,  the  inverse  transformation  function  LUT  F"1  50  determined  by  the  inversion  device  47  is  communicated  directly  to  the  inverse  transformation  device  116.  Again,  the  inverse  transformation  function  LUT  F'1  50  is  applied  by  the  inverse  transformation  device  116  for  properly  decoding  the  received  picture.  The  output  of  the  inverse  transformation  device  116  can  then  be  
communicated  to  a  display  or  storage  device.  If  encoded  picture  information  from  the  transformation  device  116  is  to  be  stored  previous  to  decoding,  the  decoding  inverse  transformation  function  LUT  F"1  50  is  stored  along  with  the  data  for  later  decoding.  In  accordance  with  the  present  invention,  the  decoding  inverse  
transformation  function  LUT  F"1  50  and  information  can  be  stored  with  the  picture  information  as  metadata.
A  transformation  function  and  inverse  transformation  function  in  accordance  with  the  present  invention  can  be  established  for  application  to  a  received  high  dynamic  range  video  signal  in  a  plurality  of  ways.  For  example,  in  one  embodiment  of  the  present  invention,  the  functions  can  be  applied  to  a  received  video  signal  on  a  pixel  by  pixel  basis,  which  may  not  be  the  most  efficient  technique,  but  can  be  preferred  in  some  applications.  Other  methods  for  application  of  the  transformation  and  inverse  transformation  functions  can  include  a  picture  block-wise  transmission  method,  a  summary  transmission  method  for  several  pixels  at  a  time,  frame-wise  (where  each  picture  has  its  own  transformation  and  inverse  transformation  function),  scene-wise,  for  a  motion  picture  (based  on  the  fact  that  it  is  very  likely  that  the  colors  of  each  individual  frame  within  a  scene  look  alike),  etc.  It  is  also  a  possible  to  have  a  constant  function  defined  once  per  movie  or  for  a  block  of  data.
In  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention,  transformation  functions  can  be  derived  using  histograms.  More  specifically,  histogram-based  methods  can  be  employed  to  determine  which  portions  of  a  transmission  curve  need  more  precision  (higher  bit  depth)  and  which  portions  of  the  transmission  curve  need  less  precision  (lower  bit  depth  and  less  code  values  available  than  the  higher  bit  depth  signal).  Histogram  methods  provide  a  way  for  determining  where  quantization  artifacts  are  likely  to  occur  in  an  image.  Quantization  artifacts  can  have  several  appearances.  One  most  common  artifact  visible  in  images  includes  visible  stepping  instead  of  a  shallow  slope.  Shallow  slopes  in  a  picture  can  occur  on  "flat"  areas,  which  are  almost  uniform  in  color.  They  occur,  for  example,  in  the  form  of  walls  in  the  background  or  cheeks  of  human  faces.
Quantization  artifacts  (also  called  Mach  Banding)  are  most  apparent  in  picture  areas  that  are  perceived  as  "flat".  This  can  be  a  shallow  color  transition  on  a  background  wall  or  soft  color  transitions  on  a  human  face.  One  way  of  detecting  these  "flat"  areas  is  to  use  a  histogram  analysis.  These  "flat"  areas  yield  high  histogram  output  values  because  they  provide  a  high  amount  of  pixel  values  that  are  similar  or  close  enough  to  fall  within  the  same  histogram  bin.  The  transmission  or  transfer  curve  can  be  modified  as  described  below.  For  example,  FIG.  6  depicts  three  histograms  302,  304  and  306  employed  in  creating  transfer  curves  310,  312,  and  314  for  transformation  of  an  example  picture  202  depicted  in  FIG.  5.  Details  regarding  the  relationship  between  a  histogram  and  transfer  curves  will  be  described  in  more  detail  below.
FIG.  3  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  data/picture  analysis  device  46  suitable  for  use  in  the  system  100  of  FIG.  2  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention.  The  data/picture  analysis  device  45  of  FIG.  3  illustratively  comprises  a  histogram  analysis  device  84,  a  post  processing  device  88  and  a  transformation  generation  device  92.  In  the  histogram  analysis  device  84  of  FIG.  3,  there  are  illustratively  n  bins  82  having  output  counts  labeled  Count_Bin_1  through  Count_Bin_n.  Although  the  data/picture  analysis  device  46  of  FIG.  3  is  depicted  as  comprising  a  histogram  analysis  device  84,  it  should  be  understood  that  the  histogram  analysis  device  is  only  one  possible  analysis  device  and  other  methods  or  means  of  categorizing  pixels  can  also  be  employed  in  accordance  with  the  present  invention.
The  histogram  analysis  device  84  creates  a  histogram  of  pixel  information  and  the  number  of  occurrences  of  a  pixel  having  characteristics  that  meet  the  criteria  for  each  bin  82.  For  example,  in  one  embodiment  of  the  present  invention,  the  pixel  value  of  each  pixel  is  used  as  criteria  for  which  pixels  will  be  placed  in  which  bins  82.  In  such  an  example,  the  "n"  bins  82  are  used  to  categorize  and  sort  picture  levels  into  n  respective  bins.  Furthermore,  a  histogram  as  described  above  can  be  created  for  each  pixel  color  (e.g.,  red,  green  and  blue).
Referring  to  FIG.  6,  FIG.  6  illustratively  depicts  three  histograms  302,  304  and  306  employed  in  creating  transfer  curves  310,  312  and  314  for  generating  a  transformation  function  308  in  accordance  with  the  present  invention.  In  FIG.  6,  each  histogram  302,  304  and  306  corresponds  to  a  different  color,  where  histogram  302  corresponds  to  red,  histogram  304  corresponds  to  green  and  histogram  302  corresponds  to  blue.  In  the  example  of  FIG.  6,  each  histogram  302,  304,  and  306  includes  eight  bins  (x-axis).  The  bins  each  include  a  number  of  pixels  (pixel  counts  on  the  y-axis)  having  pixel  values  in  an  image  or  portion  of  the  image  corresponding  to  a  respective  bin.  In  the  example  of  FIG.  6,  the  bins  are  associated  with  the  brightness  levels  of  the  pixels  in  an  ascending  order.  The  transformation  curves  310,  312  and  314  of  FIG.  6  plot  an  input  video  level  of  a  transformation  function  (e.g.,  an  LUT)  in  LSBs  (abscissa)  versus  an  output  video  level  in  LSBs  (ordinate).
Referring  back  to  FIG.  3,  a  video  signal  (picture)  is  received  by  the  histogram  analysis  device  84.  A  histogram  of  the  received  picture  86  is  derived  by  means  of  a  histogram  binning  process,  which  can  employ  methods  known  in  the  art.  Output  signals,  e.g.,  Count_Bin_1  through  Count_Bin_n,  which  are  the  signals  from  the  n  bins  of  the  histogram  processing  in  the  histogram  analysis  device  84,  are  then  communicated  to  a  post  processing  device  88.  The  post  processing  device  88  determines  gain  values  90,  Gain_1  through  Gain_n,  for  use  by  the  transformation  generation  device  92  to  determine  a  transformation  function  (e.g.,  LUT).
FIG.  4  depicts  a  high  level  block  diagram  of  a  post  processing  device  suitable  for  use  in  the  data/picture  analysis  device  46  of  FIG.  3  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention.  The  post  processing  device  88  of  FIG.  4  illustratively  comprises  an  equal  amount  of  output  signals  90  which  correspond  to  Gain_1  through  Gain_n  for  n  segments  of  the  histogram  function  determined  by  the  number,  n,  of  the  histogram  bins  82.  The  post  processing  device  88  illustratively  comprises  four  inputs  for  enabling  the  input  of  constants  or  functions.  The  constants/functions  include  L1,  L2,  Min_gain  and  Max_gain.  L1  and  L2  respectively  determine  minimum  and  maximum  limits  on  the  numbers  of  samples  (e.g.,  bounds  on  the  number  of  pixels  in  each  bin  82)  that  span  a  range  of  sensitivity  in  which  gains  need  to  be  adjusted  between  limits,  Min_gain  and  Max_gain.  
The  Min_gain  and  Max_gain  are  limits  to  the  gain  that  respectively  correspond  to  a  minimum  (L1)  and  to  a  maximum  (L2).  In  one  illustrative  
embodiment,  Min_gain  and  Max_gain  can  be  for  example,  0.5  and  2,  respectively.  L1  and  L2  can  include,  for  example,  1/20  and  1/8,  respectively,  of  a  number  of  samples  in  the  image  or  image  window.  Min_gain  applies  to  L1,  and  Max_gain  applies  to  L2.  A  limit  determination  is  made  in  limit  device  87  to  limit  the  input  of  the  normalization  device  89  to  values  between  L1  and  L2.  For  bin  count  values  less  than  L1,  an  output  value  for  L1  is  produced,  and  for  bin  count  values  greater  than  L2,  an  output  value  of  L2  is  produced.  A  normalized  value  for  the  bin  count  is  computed  in  normalization  devices  89  to  define  the  range  between  L1  and  L2  in  a  range  device  91.  The  output  of  normalization  devices  89  are  equal  to  0  for  bin  counts  smaller  or  equal  to  count  value  L1,  and  they  are  equal  to  1  for  bin  counts  larger  or  equal  to  count  value  L2.  The  gains  (e.g.,  Gain_1,  etc.)  are  calculated  for  each  segment  corresponding  to  the  bins.  This  can  be  performed  by  using  the  normalized  bin  count  from  normalization  devices  89  and  using  logic  circuitry  96  to  calculate  a  proportional  gain.
In  one  illustrative  embodiment,  post  processing  block  88  calculates  gain  in  accordance  with  equations  one  (1)  and  two  (2),  which  follow:
hist2  =  (min  (max  (hist1,  L1),  L2)-L1)/  (L2-L1)  (1)
(where  histi  is  a  bin  count  between  L2  and  L1  [labeled  "IN"  in  FIG.  4])
gain  =  hist2*(max_gain-min_gain)+min_gain.  (2)
Referring  again  to  FIG.  3,  the  transformation  generation  device  92  segments  the  input  range  into  n  zones  where  n  is  equal  to  the  number  of  bins  82  for  the  histogram  and  equal  to  the  number  of  gain  values  90  from  the  post  processing  device  88.  Each  zone  has  its  own  gain  as  described  above.  Starting  at  0,  each  element  of  the  output  transformation  LUT  F  48  is  determined  by  a  previous  
transformation  value  plus  the  gain.  This  is  the  input  value  adjusted  by  the  differential  value  to  create  the  output  value.  In  one  example,  the  transformation  can  be  assembled  using  n  straight  lines  or  other  such  mathematical  processes.  Each  line,  m,  is  defined  by  its  starting  point  (which  is  the  end  point  of  the  line  m-1)  and  the  slope  (gain).
FIG.  5  depicts  an  illustrative  image  202  to  which  the  concepts  of  the  present  invention  can  be  applied  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention.  That  is,  the  image  of  FIG.  5  is  processed  using  a  histogram  analysis  as  described  above  to  determine  transfer  curves  (transformations)  used  in  processing  video  or  image  data  as  depicted  in  FIG.  6.  That  is,  referring  back  to  FIG.  6,  histograms  302,  304  and  306,  corresponding  to  red,  green  and  blue  pixel  colors  are  used  to  generate  transfer  curves  310  (for  red),  312  (for  green)  and  314  (for  blue).  The  values  of  the  transfer  curves  determine  the  transformation  function  (e.g.,  LUT)  for  supporting  the  weighted  encoding  of  the  video  signal  for  storage  or  transmission.
FIG.  7  depicts  respective  plots  illustrating  a  transformation  function  and  an  inverse  transformation  function  for  use  in  a  storage  or  transmission  system  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention.  In  FIG.  7,  the  transfer  curves  310,  312  and  314  of  FIG.  6  are  used  in  the  transformation  device  12  for  encoding  an  input  high  dynamic  range  video  signal.  Curves  320,  322,  and  324  are  used  in  the  inverse  transformation  device  16  for  decoding  the  transformed  low  dynamic  range  video  signal.  That  is,  in  one  embodiment  of  the  present  invention  LUTs  are  implemented  to  encode  the  pixel  information  of  the  high  dynamic  range  video  signal  using  weighted  information  (gains)  to  redistribute  pixel  data  to  create  a  low  dynamic  range  video  signal  transmitted  between  the  source  14  and  the  sink  18.  The  low  dynamic  range  video  signal  is  then  decoded  using  the  inverse  LUTs  at  the  sink.
FIG.  8  depicts  a  schematic  diagram  of  a  sliding  window  implemented  for  determining  histograms  in  accordance  with  an  embodiment  of  the  present  invention.  As  depicted  in  FIG.  8,  in  an  optional  implementation  of  the  present  invention,  optimal  results  can  be  achieved  by  creating  a  histogram  with  a  sliding  window  402.  More  specifically,  provided  that  L2,  which  determines  the  maximum  number  of  pixels  in  a  bin  to  invoke  Max_Gain,  is  much  smaller  than  the  total  number  of  samples  of  the  picture,  even  better  results  can  be  achieved  by  individual  analysis  of  portions  of  the  pictures  and  combining  the  results  instead  of  doing  a  single  global  analysis  as  described  above.  Using  a  sliding  window  402  of  the  present  invention  ensures  that  the  pixel  values  are  actually  found  in  a  specific  picture  area  of  interest  and  are  not  spread  over  the  entire  picture.  In  one  embodiment  of  the  present  invention,  a  sliding  window  402  that  is  smaller  than  a  picture  size  (i  x  j)  404  of  the  subject  histogram  analysis  can  be  implemented.  For  example,  if  a  step  size  of  the  sliding  window  is  equal  to  one  (1)  pixel,  depicted  by  numeral  403,  and  one  (1)  line  in  two  dimensions  (depicted  by  numerals  405  and  407),  then  as  a  result  (i-a)x(j-b)  values  will  be  obtained  for  each  bin.
In  such  an  embodiment,  it  is  beneficial  to  perform  a  post  processing  step  to  choose  a  maximum  of  all  runs  for  each  of  the  bins  as  a  result,  to  be  sure  that  all  picture  regions  and  all  important  histogram  regions  have  been  sufficiently  
considered.  All  further  processing  can  be  performed  as  described  above,  however,  L1  and  L2  have  to  be  chosen  based  on  the  window  size  402  rather  than  the  picture  size  404.
In  accordance  with  the  present  invention,  a  method  for  weighted  encoding  of  image  data  includes  determining  a  non-linear  transformation  function  for  use  in  weighting  an  encoding  of  received  image  data  such  that  selected  areas  of  the  image  data  where  increased  detail  is  desired  are  encoded  using  a  disproportionately  greater  number  of  bits  of  a  total  number  of  bits  available  for  characterizing  the  image  data.  FIG.  9  depicts  a  flow  diagram  of  a  method  for  determining  a  non-linear  transformation  function  for  use  in  weighting  an  encoding  of  received  image  data  in  accordance  with  one  embodiment  of  the  present  invention.  The  method  of  FIG.  9  begins  at  step  502,  where  a  signal  (e.g.,  image  data,  video  content,  etc.)  to  be  encoded  for  transmission  or  storage  is  received.  The  method  then  proceeds  to  step  504.
At  step  504,  pixel  information  (e.g.,  intensity  of  the  colors  or  combinations  of  colors  for  each  pixel)  of  the  received  signal  is  organized  into  bins  of  a  histogram  based  upon  bit  depth  of  pixels  in  an  image.  The  method  then  proceeds  to  step  506  or  optionally  to  step  505.
At  step  505,  a  sliding  window  is  applied  to  create  subset  histograms.  The  sliding  window  is  moved  with  respect  to  image  data  to  provide  a  subset  of  the  image  data  for  creating  the  histograms.  The  method  then  proceeds  to  step  506.  
At  step  506,  gains  are  computed  for  the  bins  of  the  histogram(s)  created  in  step  504  based  upon  amounts  of  pixels  in  the  bins.  The  method  then  proceeds  to  step  508.
At  step  508,  the  computed  gains  are  used  to  derive  a  transformation  function  and  an  inverse  transformation  function.  The  transformation  function  for  transforming  a  first  dynamic  range  signal  (high  dynamic  range)  to  a  second  signal  of  lower  dynamic  range.  The  transformation  function  is  determined  based  upon  the  gains  of  step  506.  The  transformation  function  can  be  expressed  as  one  or  more  LUTs  in  step  508.  The  method  then  proceeds  to  step  510  to  describe  the  application  of  the  determined  transformation  function  and  inverse  transformation  function.
At  step  510,  the  gains  are  implemented  (i.e.,  the  transformation  function  is  applied  to  the  received  signal)  to  weigh  portions  of  the  received  signal  to  place  greater  resolution  or  definition  in  selected  areas  of  the  received  signal  (image  data).  The  selected  areas  of  the  image  will  include  higher  bit  depth  while  other  portions  can  include  lower  bit  depth.  In  one  embodiment  of  the  present  invention,  the  weightings  are  provided  using  LUTs.  Using  the  weightings  provided  by  the  transformation  functions,  adjustments  in  the  bit  depth  of  the  pixels  are  performed  to  optimize  the  bit  depth  across  an  image.  The  method  then  proceeds  to  step  512.
At  step  512  a  lower  dynamic  range  signal  is  transmitted  to  a  receiver  or  stored  in  a  storage  means.  The  inverse  transformation  function  determined  in  step  508  can  be  transmitted  along  with  the  lower  dynamic  range  signal  for  inverse  transformation  of  the  lower  dynamic  range  signal  or  for  storage.  Alternatively,  the  inverse  transformation  function  determined  in  step  508  can  be  directly  provided  to  an  inverse  transformation  device  for  later  decoding.  The  method  then  proceeds  to  step  514.
At  step  514,  the  inverse  transformation  function  is  applied  to  decode  or  restore  the  received  signal  to  the  high  dynamic  range  of  the  original  signal.  The  method  is  then  exited.
Having  described  various  embodiments  for  a  method  and  system  for  weighting  encoded  image  data  to  support  a  reduction  in  bit  depth  and  support  restoration  of  the  bit  depth  upon  receiving  or  accessing  the  image  data  (which  are  intended  to  be  illustrative  and  not  limiting),  it  is  noted  that  modifications  and  variations  can  be  made  by  persons  skilled  in  the  art  in  light  of  the  above  teachings.  It  is  therefore  to  be  understood  that  changes  may  be  made  in  the  particular  embodiments  of  the  invention  disclosed  which  are  within  the  scope  and  spirit  of  the  invention  as  outlined  by  the  appended  claims.  While  the  forgoing  is  directed  to  various  embodiments  of  the  present  invention,  other  and  further  embodiments  of  the  invention  may  be  devised  without  departing  from  the  basic  scope  thereof.
1.  A  method  for  weighted  encoding  of  image  data,  comprising:  
applying  a  non-linear  transformation  function  to  said  image  data  such  that  selected  areas  of  said  image  data  where  increased  color  precision  is  desired  are  encoded  using  a  higher  bit  depth  for  characterizing  said  selected  areas  compared  to  a  lower  bit  depth  used  for  other  areas  of  said  image  data.
2.  The  method  of  claim  1,  wherein  said  selected  areas  of  said  image  data  include  areas  where  quantization  artifacts  are  likely  to  occur.
3.  The  method  of  claim  1,  wherein  said  non-linear  transformation  function  is  determined  by:  
arranging  pixel  information  into  groups  according  to  bit  depths  of  the  pixels  of  said  image  data;  
determining  respective  gains  for  said  groups,  wherein  said  respective  gains  are  dependent  upon  a  respective  number  of  pixels  in  said  groups;  and  
determining  said  transformation  function  based  upon  said  respective  gains.
4.  The  method  of  claim  3,  further  comprising:  
applying  a  sliding  window  to  said  image  data  to  determine  a  subset  of  said  image  data  for  creating  said  groups.
5.  The  method  of  claim  3,  wherein  said  gains  are  used  to  weigh  said  selected  areas  of  said  image  data  to  adjust  the  bit  depths  of  the  pixels  of  said  image  data.
6.  The  method  of  claim  1,  wherein  said  non-linear  transformation  function  is  applied  to  said  image  data  using  a  lookup  table  comprising  a  respective  lookup  table  for  different  colors  of  the  pixels  of  said  image  data.  
7.  The  method  of  claim  1,  further  comprising  determining  an  inverse  transformation  function  for  use  in  decoding  said  image  data.
8.  A  system  for  weighted  encoding  of  image  data,  comprising:  
a  transformation  device  configured  to  apply  a  non-linear  transformation  function  to  said  image  data  such  that  selected  areas  of  said  image  data  where  increased  color  precision  is  desired  can  be  encoded  using  a  higher  bit  depth  for  characterizing  said  selected  areas  compared  to  a  lower  bit  depth  used  for  other  areas  of  said  image  data;  and
an  encoding  device  configured  to  encode  said  image  data.
9.  The  system  of  claim  8,  wherein  said  transformation  device  comprises:
an  analysis  device  configured  to  arrange  pixel  information  into  groups  according  to  bit  depths  of  pixels  of  said  image  data;
a  post  processing  device  configured  to  receive  the  organized  pixel  information  and  determine  respective  gains  for  said  groups,  wherein  said  respective  gains  are  dependent  upon  a  respective  number  of  pixels  in  said  groups;  and  
a  transformation  generation  device  configured  to  determine  said  non-linear  transformation  function  based  upon  said  respective  gains,  said  non-linear  transformation  function  transforming  said  image  data  to  a  second  signal  of  lower  bit  depth  based  upon  the  corresponding  gains.
10.  The  system  of  claim  9,  wherein  said  analysis  device  arranges  pixel  information  into  bins  of  a  histogram  based  upon  respective  pixel  values  of  said  pixels.
11.  The  system  of  claim  8,  wherein  said  transformation  device  comprises  a  lookup  table  for  applying  the  non-linear  transformation  function  to  said  image  data;  wherein  the  lookup  table  includes  a  respective  table  for  different  colors  of  the  pixels  of  said  image  data.
12.  The  system  of  claim  8,  further  comprising  an  inverse  transformation  device  configured  to  apply  an  inverse  transformation  function  to  said  image  data.
13.  The  system  of  claim  12,  wherein  said  inverse  transformation  device  comprises  a  lookup  table  for  applying  the  inverse  transformation  function  to  said  encoded  image  data;  wherein  the  lookup  table  includes  a  respective  lookup  table  for  different  colors  of  the  pixels  of  said  image  data.
14.  The  system  of  claim  9,  wherein  said  analysis  device  arranges  the  pixel  information  based  upon  a  sliding  window,  the  sliding  window  determining  a  subset  of  said  image  data  for  creating  said  groups.
15.  The  system  of  claim  8,  wherein  said  transformation  device  applies  said  non-linear  transformation  function  to  said  image  data  for  weighting  said  image  data  to  be  encoding.
16.  A  method  for  weighted  encoding  of  image  data,  comprising:  
applying  a  non-linear  transformation  function  to  said  image  data  such  that  selected  areas  of  said  image  data  where  increased  precision  is  desired  are  encoded  using  a  higher  bit  depth  for  characterizing  said  selected  areas  compared  to  a  lower  bit  depth  used  for  other  areas  of  said  image  data.
1.      Abstract
A  method  and  system  for  weighted  encoding  of  image  data  includes  a  transformation  device  configured  to  determine  a  non-linear  transformation  function  for  use  in  weighting  an  encoding  of  image  data  such  that  selected  areas  of  the  image  data  where  increased  detail  is  desired  are  encoded  using  a  disproportionately  greater  number  of  bits  of  a  total  number  of  bits  available  for  characterizing  the  image  data.  The  system  of  the  present  invention  can  further  include  an  encoding  device  configure  to  encode  the  weighted  image  data.  In  one  embodiment  of  the  present  invention,  the  transformation  device  includes  an  analysis  device  configured  to  arrange  pixel  information  into  groups  according  to  bit  depths  of  the  pixels  of  the  image  data,  a  post  processing  device  configured  to  receive  the  organized  pixel  information  and  determine  respective  gains  for  the  groups,  and  a  transformation  generation  device  configured  to  determine  the  transformation  function  based  upon  the  respective  gains.  
2.      Representative  drawing
Fig  2
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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