專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)，特別是數(shù)字圖像對(duì)比度增強(qiáng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有圖像對(duì)比度增強(qiáng)技術(shù)可以大致分為三種
一種方法是利用直方圖增強(qiáng)對(duì)比度，圖像的灰度直方圖表示圖像中每種灰度級(jí)的 像素的個(gè)數(shù)，反映了圖像中每種灰度級(jí)出現(xiàn)的概率，是圖像的基本統(tǒng)計(jì)特征。直方圖 均衡方法是常用方法之一，其基本思想是根據(jù)輸入圖像的灰度概率分布來(lái)確定其對(duì)應(yīng) 的輸出灰度值，通過(guò)擴(kuò)展圖像的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到提升圖像對(duì)比度的目的。直方圖均衡方 法有全局直方圖均衡法和局部直方圖均衡法兩種。
全局直方圖均衡變換后圖像的灰度范圍很難達(dá)到允許的最大灰度變化范圍，并通 常伴隨有低頻灰度級(jí)丟失，造成圖像層次感不強(qiáng)；另外，會(huì)存在增強(qiáng)后圖像過(guò)亮或過(guò) 暗的現(xiàn)象，不適用于視頻領(lǐng)域，其原因是沒(méi)有將代表圖像視覺(jué)中心的直方圖峰值保留 住，而是用概率平均分布的方法破壞了圖像原有的視覺(jué)架構(gòu)。
局部直方圖均衡法不會(huì)丟失低頻灰度級(jí)，可以更好的增強(qiáng)圖像的局部細(xì)節(jié)，但缺 點(diǎn)是不可避免的塊效應(yīng)和龐大的計(jì)算復(fù)雜度。局部方法分為子塊重疊，子塊不重疊和 子塊部分重疊。
另一種方法是通過(guò)調(diào)節(jié)圖像中高頻部分的增益達(dá)到實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)圖像邊緣和細(xì)節(jié)的對(duì) 比度效果，經(jīng)典算法被稱(chēng)為非銳化掩模(imsharp mark)，其思想是用一個(gè)濾波器得到 細(xì)節(jié)或者邊緣，對(duì)此進(jìn)行增強(qiáng)，這種方法視覺(jué)效果上與銳化很接近，但其缺點(diǎn)是會(huì)在 邊緣處產(chǎn)生過(guò)沖，視覺(jué)上會(huì)在原有邊緣兩側(cè)產(chǎn)生明暗交替的虛邊。
還有一種圖像對(duì)比度增強(qiáng)技術(shù)是轉(zhuǎn)換函數(shù)的方法，就是在輸入圖像的灰度范圍內(nèi)， 例如0_1023，劃分幾個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)換函數(shù)，轉(zhuǎn)換函數(shù)的結(jié)果就是 對(duì)比度增強(qiáng)的結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同區(qū)間的灰度進(jìn)行增強(qiáng)或減弱的功能。轉(zhuǎn)換函數(shù)方法 中經(jīng)典方法就是三段法轉(zhuǎn)換函數(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單實(shí)用，缺點(diǎn)是只對(duì)圖像進(jìn)行 固定方法的灰度增強(qiáng)，沒(méi)有根據(jù)圖像內(nèi)容自適應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)比度增強(qiáng)后一些圖像的 細(xì)節(jié)反而變得模糊。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有轉(zhuǎn)換函數(shù)方法存在不能根據(jù)圖像內(nèi)容自適應(yīng)而導(dǎo)致有圖像細(xì)節(jié)變得 模糊的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種 實(shí)現(xiàn)所述自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法的裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法包括如下步驟
A、從待處理圖像的灰度直方圖獲取KL值和KH值在所述直方圖最小灰度值點(diǎn)
6到峰值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)取KL值，在直方圖最大灰度值點(diǎn)到峰值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)取KH值，獲得 峰值點(diǎn)包括如下步驟
將灰度值數(shù)軸等分成若干區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量，具有像素點(diǎn)數(shù) 量最大的區(qū)間為峰值區(qū)間，峰值區(qū)間內(nèi)任意一灰度值點(diǎn)為峰值點(diǎn)；
B、設(shè)待處理圖像灰度值的變化區(qū)間為a到b，對(duì)比度增強(qiáng)后輸出圖像灰度區(qū)間為 A到B，則灰度變換圖的輸入待處理圖像灰度坐標(biāo)軸上選定a、 KL、 KH、 b四個(gè)數(shù)值， 同時(shí)在輸出圖像灰度坐標(biāo)軸上根據(jù)對(duì)比度增強(qiáng)后灰度變化預(yù)期選擇L、 H，點(diǎn)(a， A)、 (KL， L)、 (KH， H)、 (b， B)確定了轉(zhuǎn)換斜率，從而確立了轉(zhuǎn)換函數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì) 比度增強(qiáng)。
步驟A所述獲取KL值和KH值的方法包括如下步驟分別從以下兩個(gè)方向累計(jì)
像素?cái)?shù)從待處理圖像灰度最小值開(kāi)始增加灰度值方向、從待處理圖像灰度最大值開(kāi) 始減少灰度值方向；當(dāng)兩個(gè)方向累計(jì)像素?cái)?shù)分別達(dá)到預(yù)定值時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)分別對(duì)應(yīng)的灰 度值，所述兩個(gè)對(duì)應(yīng)的灰度值記為從灰度最小值方向開(kāi)始的對(duì)應(yīng)灰度值KL、從灰度 最大值方向開(kāi)始的對(duì)應(yīng)灰度值KH;當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值 區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值。
步驟A所述獲取KL值和KH值的方法包括如下步驟計(jì)算待處理圖像灰度值對(duì) 應(yīng)像素?cái)?shù)量的平均值avg及最大值max,如果max-avg〉預(yù)設(shè)值，以d為計(jì)數(shù)的起點(diǎn)統(tǒng) 計(jì)灰度值對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，d點(diǎn)左、右兩個(gè)方向?yàn)橛?jì)數(shù)方向，在每個(gè)所述計(jì)數(shù)方向上第一 個(gè)對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)小于或等于avg的灰度值為KL、KH;當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值時(shí)， KL等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間 右側(cè)邊界值；如果max-avg《預(yù)設(shè)值，則待處理圖像無(wú)需進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)。
步驟A所述計(jì)數(shù)獲取KL和KH的方法包括如下步驟計(jì)算待處理圖像灰度值對(duì) 應(yīng)像素?cái)?shù)量的平均值avg及最大值max，如果max-avgs預(yù)設(shè)值，則以直方圖左端點(diǎn)和 右端點(diǎn)作為計(jì)數(shù)的起點(diǎn)統(tǒng)計(jì)灰度值對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，計(jì)數(shù)的起點(diǎn)朝向d的方向?yàn)橛?jì)數(shù)的 方向，在每個(gè)所述計(jì)數(shù)方向上第一個(gè)對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)大于或等于avg的灰度值為KL、 KH; 當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值時(shí)，KX等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū) 間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值；如果max-avg《預(yù)設(shè)值，則待處理圖 像無(wú)需進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)。
步驟A所述計(jì)數(shù)獲取KL和KH的方法包括如下步驟設(shè)峰值區(qū)間左右兩個(gè)邊界 點(diǎn)分別為left, right,貝UKL二left + thl; KH=right + th2， thl,th2為預(yù)設(shè)值且不為負(fù)數(shù)。
步驟B所述選擇L、 H的方法包括如下步驟
根據(jù)預(yù)定的斜率，以(a， A)為起點(diǎn)確立射線，射線與平行于輸出圖像灰度坐標(biāo) 軸且與輸出圖像灰度坐標(biāo)軸的距離為KL的直線相交點(diǎn)為(KL， L)，得到選擇的L;
根據(jù)預(yù)定的斜率，以(b， B)為起點(diǎn)確立射線，射線與平行于輸出圖像灰度坐標(biāo) 軸且與輸出圖像灰度坐標(biāo)軸的距離為KH的直線相交點(diǎn)為(KH， H)，得到選擇的H。
在步驟A和步驟B之間還包括如下步驟
Al、如果I當(dāng)前KL—前一KL I <Threshold—smallKL，則將前一KL作為后續(xù)步 驟采用的值；如果1當(dāng)前KH—前一KHl <Threshold—smallKH，則將前一KH作為后續(xù)步驟采用的值；如果I當(dāng)前KL—前一KL I 〉Threshold—largeKL，且I當(dāng)前KH—前 一 KH I 〉Threshold一largeKH，則選擇當(dāng)前KL和前若干幀或場(chǎng)KL的加權(quán)平均值作為 當(dāng)前的KL值，選擇當(dāng)前KH和前若干幀或場(chǎng)KH的加權(quán)平均值作為當(dāng)前的KH值；當(dāng) 前指當(dāng)前幀或場(chǎng)，前一指前一幀或場(chǎng)；Threshold—smallKL、 Threshold_smallKH、 Threshold—largeKL、 Threshold—largeKH為預(yù)定值。 自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法還包括如下步驟
給出待處理圖像灰度等級(jí)，根據(jù)當(dāng)前幀或場(chǎng)與前一幀或場(chǎng)的灰度等級(jí)差異程度判 斷當(dāng)前幀或場(chǎng)與前一幀或場(chǎng)之間是否存在場(chǎng)景切換，如果存在場(chǎng)景切換，則將前若干 幀或場(chǎng)的KL和KH值均置為當(dāng)前幀或場(chǎng)的KL和KH值；將本步驟所得結(jié)果輸送給步 驟Al。
所述給出待處理圖像灰度等級(jí)的方法包括如下步驟
將待處理圖像具有的灰度值區(qū)間分成6個(gè)子空間，Ai表示待處理圖像中具有對(duì)應(yīng) 子空間范圍內(nèi)灰度值的像素?cái)?shù)量，i所處位置表示對(duì)應(yīng)子空間的代表符號(hào)，i為1至6 自然數(shù)；
并且B5>B6并且B5>A1并且B5>A6并且A2<A3， 則圖像類(lèi)
并且B5<B6并且A1<B6并且A6<B6并且A4>A5， 則圖像類(lèi)
并且B5<B6并且A1<B6并且A6<B6并且A4<A5， 則圖像類(lèi)
令B一2 Ak, B2=*=2 Ak， B3=*=' Ak， B4=A1 +A6, B5=A2+A3， B6=A4 + A5
按照以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待處理圖像進(jìn)行分類(lèi)-
如果^1=八1，并且A1>B1，則圖像類(lèi)型PicType = 0;
如果B2〉B4，并且B5>B6并且B5>A1并且B5>A6并且A2>A3， 則圖像類(lèi) 型PicType = 1;
如果B2>B4， 型PicType 二 2;
如果B2>B4， 型PicType = 3;
如果B2>B4， 型PicType = 4;
如果M-A6，并且A6>B3，則圖像類(lèi)型PicType = 5;
其他情況圖像類(lèi)型PicType = 6。
所述直方圖為壓縮直方圖。
在執(zhí)行所述對(duì)比度增強(qiáng)方法前將待處理圖像進(jìn)行高頻分量與低頻分量的分離，低 頻分量作為所述對(duì)比度增強(qiáng)方法的處理對(duì)象；在低頻分量完成所述對(duì)比度增強(qiáng)方法后 與高頻分量合并后輸出結(jié)果。
所述高頻分量經(jīng)過(guò)降噪處理和高頻增益后與處理完成的低頻分量合并。
所述對(duì)高頻分量的降噪處理和高頻增益包括如下步驟
I高頻分量I《Treshold noise,則輸出高頻分量為0;如果|高頻分量I >
8Treshold_noise,則輸出高頻分量=高頻分量X Gain; Treshold—noise為預(yù)定的值， Gain為高頻增益系數(shù)，為預(yù)定值。
待處理圖像的色度根據(jù)步驟B的轉(zhuǎn)換斜率建立轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行色度的對(duì)比度增強(qiáng)。 自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置包括順序連接的直方圖統(tǒng)計(jì)模塊、參數(shù)獲取模塊和建立分段 函數(shù)模塊；所述直方圖統(tǒng)計(jì)模塊用于獲取待處理圖像直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果；所述參數(shù)獲取 模塊在待處理圖像的灰度直方圖獲取KL值和KH值:在所述直方圖最小灰度值點(diǎn)到峰 值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)取KL值，在直方圖最大灰度值點(diǎn)到峰值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)取KH值，獲得峰值 點(diǎn)包括如下步驟將灰度值數(shù)軸等分成若干區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量， 具有像素點(diǎn)數(shù)量最大的區(qū)間為峰值區(qū)間，峰值區(qū)間內(nèi)任意一灰度值點(diǎn)為峰值點(diǎn)；所述 建立分段函數(shù)模塊根據(jù)輸出圖像灰度變化區(qū)間和參數(shù)獲取模塊得到的KL、 KH值及預(yù) 先選定的值L、 H確定灰度轉(zhuǎn)換圖的轉(zhuǎn)換斜率，進(jìn)而確定轉(zhuǎn)換函數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)比度 增強(qiáng)。
所述直方圖統(tǒng)計(jì)模塊獲取的是壓縮直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置還包括防閃爍模塊，防閃爍模塊分別與參數(shù)獲取模塊和建立 分段函數(shù)模塊連接，防閃爍模塊執(zhí)行如下功能-
如果I當(dāng)前KL—前一 KL I <Threshold—smallKL，則將前一 KL作為后續(xù)步驟采 用的值；如果I當(dāng)前KH—前一KHl <Threshold—smallKH，則將前一KH作為后續(xù)步 驟采用的值；如果I當(dāng)前KL—前一 KL I 〉Threshold—largeKL，且|當(dāng)前KH—前一 KH I 〉ThreshoW—largeKH，則選擇當(dāng)前KL和前若干幀或場(chǎng)KL的加權(quán)平均值作為當(dāng) 前的KL值，選擇當(dāng)前KH和前若干幀或場(chǎng)KH的加權(quán)平均值作為當(dāng)前的KH值；當(dāng)前 指當(dāng)前幀或場(chǎng)，前一指前一幀或場(chǎng)；Threshold—smallKL 、 Threshold_smallKH 、 Threshold—largeKL、 Threshold—largeKH為預(yù)定值。
自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置還包括圖像類(lèi)型判斷模塊和場(chǎng)景切換判斷模塊，圖像類(lèi)型判 斷模塊與場(chǎng)景切換判斷模塊連接，圖像類(lèi)型判斷模塊還與直方圖統(tǒng)計(jì)模塊連接，場(chǎng)景 切換判斷模塊還與防閃爍模塊連接；圖像類(lèi)型判斷模塊給出待處理圖像灰度等級(jí)；場(chǎng) 景切換判斷模塊根據(jù)當(dāng)前幀或場(chǎng)與前一幀或場(chǎng)的灰度等級(jí)差異程度判斷當(dāng)前幀或場(chǎng)與 前一幀或場(chǎng)之間是否存在場(chǎng)景切換，如果存在場(chǎng)景切換，則將前若干幀或場(chǎng)的KL和 KH值均置為當(dāng)前幀或場(chǎng)的KL和KH值；將場(chǎng)景切換判斷模塊所得結(jié)果輸送給防閃爍 模塊。
自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置還包括高低頻分離模塊，高低頻分離模塊與直方圖統(tǒng)計(jì)模塊 連接，高低頻分離模塊將待處理圖像分離成高頻分量和低頻分量，低頻分量輸出給直 方圖統(tǒng)計(jì)模塊；還包括高低頻融合模塊，高低頻融合模塊與建立分段函數(shù)模塊和高低 頻分離模塊連接，用于將高頻分量和低頻分量進(jìn)行合并。
自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置還包括高頻降噪模塊，高頻降噪模塊與高低頻分離模塊和高 低頻融合模塊連接；高頻降噪模塊用于降低高頻分量的噪聲和高頻增益。
自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置還包括色度處理模塊，色度處理模塊獲取待處理圖像的色度 信號(hào)進(jìn)行處理；色度處理模塊用于根據(jù)建立分段函數(shù)模塊得到的轉(zhuǎn)換斜率建立色度轉(zhuǎn) 換函數(shù)進(jìn)行色度的對(duì)比度增強(qiáng)。本發(fā)明的技術(shù)效果
直方圖如果分布均勻，則代表圖像層次感較強(qiáng)，對(duì)比度適中；如果在較低灰度級(jí) 部分有尖峰，則圖像在較暗區(qū)域?qū)哟胃胁粡?qiáng)，對(duì)比度差，需要擴(kuò)展這部分區(qū)域灰度級(jí)， 增強(qiáng)對(duì)比度；如果在較高灰度級(jí)部分有尖峰，則圖像在較亮區(qū)域?qū)哟胃胁粡?qiáng)，對(duì)比度 差，需要擴(kuò)展這部分區(qū)域灰度級(jí)，增強(qiáng)對(duì)比度。但對(duì)比度增強(qiáng)不能破壞原有直方圖的 形狀，否則會(huì)導(dǎo)致增強(qiáng)后亮暗失衡。本發(fā)明首先判斷直方圖的尖峰，計(jì)算出尖峰左右 兩個(gè)峰腳，即為KL， KH。利用上述規(guī)律，本發(fā)明選擇尖峰左右兩個(gè)峰腳作為確定轉(zhuǎn) 換斜率的基礎(chǔ)，即以該兩個(gè)峰腳確定灰度轉(zhuǎn)換發(fā)生變化的界限，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)圖像具體 內(nèi)容采用適應(yīng)的對(duì)比度增強(qiáng)方法，解決了現(xiàn)有轉(zhuǎn)換函數(shù)方法不能根據(jù)圖像內(nèi)容自適應(yīng) 而導(dǎo)致有圖像細(xì)節(jié)變得模糊的問(wèn)題，同時(shí)保持了原有直方圖形狀，不會(huì)引起亮暗失衡。


圖1為本發(fā)明自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法的流程圖2為本發(fā)明自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖3-a到圖3-f為不同灰度等級(jí)的圖像直方圖4為獲得KL和KH的示意圖5為灰度變換圖及確定的轉(zhuǎn)換函數(shù)；
圖6為現(xiàn)有技術(shù)得到的轉(zhuǎn)換函數(shù)與灰度直方圖合成圖7為本發(fā)明得到的轉(zhuǎn)換函數(shù)與灰度直方圖合成圖8為本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1顯示了本發(fā)明自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法的基本步驟。首先要對(duì)待處理圖像進(jìn)行直 方圖統(tǒng)計(jì)。
獲取KL、 KH。在得到的直方圖上將灰度值數(shù)軸等分成若干區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間 對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量，具有像素點(diǎn)數(shù)量最大的區(qū)間為峰值區(qū)間，峰值區(qū)間內(nèi)任意一灰度 值點(diǎn)為峰值點(diǎn)。計(jì)數(shù)，從以下兩個(gè)方向累計(jì)像素?cái)?shù)從灰度最小值開(kāi)始向增加灰度值 方向及從灰度最大值開(kāi)始向減少灰度值方向。如圖4所示直方圖的例子，灰度值的范 圍從0-1023，自左向右為灰度最小值開(kāi)始向增加灰度值方向；自右向左為從灰度最大 值開(kāi)始向減少灰度值方向。累計(jì)像素?cái)?shù)在圖4中的物理意義為左側(cè)虛線左側(cè)與曲線、 坐標(biāo)軸圍成的面積、右側(cè)虛線右側(cè)與曲線、坐標(biāo)軸圍成的面積。預(yù)先根據(jù)試驗(yàn)得到預(yù) 定的兩個(gè)方向的像素?cái)?shù)值，當(dāng)累計(jì)像素?cái)?shù)量達(dá)到對(duì)應(yīng)的預(yù)定像素?cái)?shù)值時(shí)，存儲(chǔ)此時(shí)對(duì) 應(yīng)的灰度值即KL和KH。 KL對(duì)應(yīng)虛線的左側(cè)累計(jì)的像素?cái)?shù)達(dá)到了預(yù)定的像素?cái)?shù)值； KH對(duì)應(yīng)虛線的右側(cè)累計(jì)的像素?cái)?shù)達(dá)到了另一個(gè)預(yù)定的像素?cái)?shù)值，KL《KH。當(dāng)KL大 于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū)間右側(cè)邊 界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值。本發(fā)明中所述的各種預(yù)定值均可通過(guò)試驗(yàn)得到， 具體方式是選定若干個(gè)值進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果得到效果最優(yōu)的值作為預(yù)定值。另一種獲得KL和KH的方法如下計(jì)算待處理圖像灰度值對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)量的平均值
avg及最大值max，設(shè)d為max對(duì)應(yīng)的灰度值，如果max-avg〉預(yù)設(shè)值，以d為計(jì)數(shù)的 起點(diǎn)統(tǒng)計(jì)灰度值對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，d點(diǎn)左、右兩個(gè)方向?yàn)橛?jì)數(shù)方向，在每個(gè)所述計(jì)數(shù)方向 上第一個(gè)對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)小于或等于avg的灰度值為KL、 KH;當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊 界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于 峰值區(qū)間右側(cè)邊界值；如果max-avg《預(yù)設(shè)值，則待處理圖像無(wú)需進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)。
第三種獲得KL和KH的方法計(jì)算待處理圖像灰度值對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)量的平均值avg 及最大值max，設(shè)d為max對(duì)應(yīng)的灰度值，如果max-avg〉預(yù)設(shè)值，則以直方圖左端點(diǎn) 和右端點(diǎn)作為計(jì)數(shù)的起點(diǎn)統(tǒng)計(jì)灰度值對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，計(jì)數(shù)的起點(diǎn)朝向d的方向?yàn)橛?jì)數(shù) 的方向，在每個(gè)所述計(jì)數(shù)方向上第一個(gè)對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)大于或等于avg的灰度值為KL、KH; 當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū) 間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值；如果max-avg《預(yù)設(shè)值，則待處理圖 像無(wú)需進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)。
第四種獲得KL和KH的方法設(shè)峰值區(qū)間左右兩個(gè)邊界點(diǎn)分別為left, right,則 KL=left + thl; KH=right + th2， thl,th2為預(yù)設(shè)值且不為負(fù)數(shù)。
建立分段函數(shù)步驟的意義是在如圖5所示的灰度變換圖上建立轉(zhuǎn)換函數(shù)。圖5所 示例子中待處理圖像和處理后輸出圖像的灰度變化范圍均為0-1023，轉(zhuǎn)換函數(shù)就是建 立橫坐標(biāo)代表的待處理圖像灰度與縱坐標(biāo)代表的處理后輸出圖像的灰度之間的函數(shù)關(guān) 系。
對(duì)比度調(diào)整，就是增強(qiáng)圖像層次感，擴(kuò)展實(shí)際圖像的灰度范圍，也就是在直方圖 上，讓較暗部分向更暗的灰度級(jí)擴(kuò)展，讓較亮的部分向更亮的灰度級(jí)擴(kuò)展?；谶@個(gè) 原則，用前述得到的KL，KH，以及確定的圖5中所示的縱坐標(biāo)上的L、 H值，來(lái)計(jì)算 分段函數(shù)。
設(shè)過(guò)KL垂直于橫軸的虛線和點(diǎn)(0， 0)和點(diǎn)(1023， 1023)構(gòu)成的45度虛線的 交點(diǎn)為A點(diǎn)，取A點(diǎn)到橫軸的垂直線段的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)值為L(zhǎng);設(shè)過(guò)KH垂直于橫 軸的虛線和點(diǎn)(0， 0)和點(diǎn)(1023， 1023)構(gòu)成的45度虛線的交點(diǎn)為B點(diǎn)，取B點(diǎn) 到橫軸的垂直線段的中點(diǎn)對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)值為H，該方法確定了以(0， 0)點(diǎn)和(1023， 1023)點(diǎn)為起點(diǎn)建立射線的預(yù)定的斜率。至此，己知的點(diǎn)(0， 0)、點(diǎn)(KL， L)、點(diǎn) (KH， H)、點(diǎn)(1023， 1023)四點(diǎn)可以構(gòu)建分段函數(shù)(即轉(zhuǎn)換函數(shù))，分段函數(shù)每一 分段為相鄰兩點(diǎn)之間的直線。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得在0 KL部分線段的斜率為S—low，在 KL KH部分的斜率為S—mid，在KH 1023部分線段的斜率為S—high,即得到相應(yīng) 的分段函數(shù)。
得到分段函數(shù)后，根據(jù)分段函數(shù)來(lái)計(jì)算出對(duì)比度調(diào)整后灰度值，即實(shí)現(xiàn)根據(jù)輸入 圖像具體情況的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)。處理當(dāng)前圖像時(shí)，分段函數(shù)可以為當(dāng)前幀/場(chǎng)所計(jì)算 得出，也可用相鄰幀/場(chǎng)計(jì)算得出。本實(shí)施例中為了節(jié)省內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，利用相鄰圖像內(nèi)容 的強(qiáng)相關(guān)性，使用前一幀/場(chǎng)的分段函數(shù)來(lái)計(jì)算當(dāng)前幀/場(chǎng)的灰度值。
在圖1步驟的基礎(chǔ)上可以增加其他處理步驟從而得到更多功能、更優(yōu)效果的對(duì)比 度增強(qiáng)方法，圖2即為這樣的一個(gè)實(shí)施例，在圖1所示的方法步驟基礎(chǔ)上增加了更多處理步驟，下面對(duì)各步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
1、 待處理圖像輸入
輸入待處理圖像，在這一步驟中需要分離出待處理圖像灰度分量和色度分量，灰 度和色度會(huì)在后續(xù)的步驟中分別處理。
2、 待處理圖像高低頻分離
從頻率特性看，圖像中的邊緣和細(xì)節(jié)信息一般對(duì)應(yīng)于圖像的高頻分量，而影響圖 像整體視覺(jué)效果的往往是圖像的低頻分量。直接對(duì)圖像灰度進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致 高頻分量丟失或者高頻過(guò)沖，以及噪聲放大等現(xiàn)象。如果將高低頻分開(kāi)，對(duì)低頻分量 進(jìn)行整體對(duì)比度增強(qiáng)，對(duì)高頻分量進(jìn)行線型加權(quán)增強(qiáng)，再將兩者融合，就可以避免上 述問(wèn)題。
本步驟的目的是輸出代表圖象邊緣和細(xì)節(jié)的高頻以及相應(yīng)的低頻分量，此處的濾 波器可以設(shè)計(jì)成水平或者垂直。舉例來(lái)說(shuō)，本方法使用3X3平滑濾波器掩模得到低頻 部分，然后用原始灰度值減去低頻分量就可得到相應(yīng)的高頻分量。
3、 高頻分量處理
圖像中邊緣對(duì)比度較低會(huì)造成邊緣模糊，細(xì)節(jié)對(duì)比度較低會(huì)造成紋理模糊，所以 如果適當(dāng)增益代表圖像邊緣和細(xì)節(jié)的高頻分量，則會(huì)改善對(duì)比度。另外，圖像中噪聲 大都存在于高頻分量，對(duì)高頻分量降噪可以改善圖像整體質(zhì)量。
在本實(shí)施例中，如果abs(高頻分量)〈二Treshold—noise,則認(rèn)為是噪聲，則輸出高 頻分量為0;如果abs(高頻分量)> Treshold—noise,則輸出高頻分量=輸入高頻分量 X Gain。 Gain為高頻增益系數(shù)，為預(yù)定值，可以通過(guò)試驗(yàn)得出，本方法設(shè)為2。
在本步驟后，除色度處理和后續(xù)的高低頻分量合并步驟對(duì)高頻分量進(jìn)行處理外， 其余步驟均是對(duì)低頻分量的處理。
4、 壓縮直方圖統(tǒng)計(jì)
常規(guī)統(tǒng)計(jì)直方圖的方法為記錄每幀圖像內(nèi)每個(gè)灰度級(jí)出現(xiàn)的像素個(gè)數(shù)，如果圖像 寬720高480，灰度范圍為0 1023，則統(tǒng)計(jì)此幀直方圖所需開(kāi)辟的內(nèi)存為1024X720 X480，消耗過(guò)大。
圖像的直方圖反映了每個(gè)灰度級(jí)出現(xiàn)的概率，代表了圖像整體灰度統(tǒng)計(jì)信息。通 過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出，直方圖峰值代表此部分灰度級(jí)出現(xiàn)頻繁，如果峰值出現(xiàn)在灰度范圍 的中間部分，并且直方圖分布比較均勻，則圖像明亮有層次，對(duì)比度不需要較大調(diào)節(jié)， 反之，如果峰值出現(xiàn)在較低或較高部分且直方圖分布極不均勻，則圖像整體偏暗或偏 亮，且圖像較暗或較亮區(qū)域?qū)哟胃胁粡?qiáng)，細(xì)節(jié)無(wú)法分辨，對(duì)比度需要較大調(diào)節(jié)。所以 為了減少內(nèi)存開(kāi)辟，可以對(duì)灰度范圍中間部分不統(tǒng)計(jì)，只統(tǒng)計(jì)需要進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)的 部分，這樣就得到了壓縮直方圖，在以下部分如果沒(méi)有特別說(shuō)明，所描述的直方圖均 為壓縮直方圖。
在本實(shí)施例中對(duì)一個(gè)像素集合的灰度低頻值進(jìn)行壓縮直方圖統(tǒng)計(jì)。其中像素集合 可以為一幀， 一場(chǎng)等等；設(shè)H—low, H—high代表灰度級(jí)且(KH」ow〈H—higlKl023，壓 縮直方圖統(tǒng)計(jì)表示只記錄灰度低頻值在0到H—low和H—high到1023部分出現(xiàn)的次數(shù), 這樣就實(shí)現(xiàn)了直方圖水平和垂直方向上的壓縮，節(jié)省了記錄直方圖所需內(nèi)存。5、 獲取KL、 KH
本步驟與圖1中獲取KL、 KH的方法相類(lèi)似，區(qū)別在于本步驟操作的基礎(chǔ)是壓縮 直方圖，即中間灰度值H一low到HJiigh區(qū)間不計(jì)入統(tǒng)計(jì)范圍。如果在0到H—low區(qū) 間累計(jì)像素?cái)?shù)量達(dá)不到對(duì)應(yīng)的預(yù)定像素?cái)?shù)值時(shí)，則令KL=HJow，如果在H—high到 1023區(qū)間累計(jì)像素?cái)?shù)量達(dá)不到對(duì)應(yīng)的預(yù)定像素?cái)?shù)值時(shí)，則令KH二H一high需要指出的 是當(dāng)出現(xiàn)KL〉KH的情況時(shí)，統(tǒng)一規(guī)定KI^KI^默認(rèn)值，默認(rèn)值可以是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，例 如(b-a) /2，其中待處理圖像灰度值的變化區(qū)間為a到b。
在本實(shí)施例中，計(jì)算出當(dāng)前幀/場(chǎng)的KL， KH后，將其分別更新到8階緩沖器KL—buf, KHjDuf中，用作后面模塊的計(jì)算。8階緩沖器用于存儲(chǔ)8幀/場(chǎng)的KL和KH值，新的 值存入時(shí)，最先存儲(chǔ)的幀/場(chǎng)的KL和KH被刪除以保證存儲(chǔ)空間。
6、 獲取圖像類(lèi)型
圖像直方圖代表圖像灰度整體信息，從其形狀可以判斷圖像偏亮還是偏暗，可以 為對(duì)比度增強(qiáng)提供有效信息。本步驟的目的是定量地給出待處理圖像類(lèi)型信息，即待 處理圖像是偏亮還是偏暗，灰度等級(jí)是多少。
將灰度范圍分成若干份，不限制等分或不等分。本實(shí)例中將灰度范圍0 1023等 分成6個(gè)子空間，分別為Ai (1=1，1...6),分別表示輸入灰度低頻值在第i個(gè)子空間中出現(xiàn) 的次數(shù)。
6
設(shè)M= '=1
i t z
令B一-2 Ak， B2=*=2 Ak， B3=*— Ak， B4=A1 + A6， B5=A2 + A3， B6=A4 + A5
然后按照以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待處理圖像進(jìn)行分類(lèi) 如果M-A1并且A1>B1
貝U圖像類(lèi)型PicType = 0 如果B2〉B4并且B5>B6并且
貝U圖像類(lèi)型PicType = 1 如果B2〉B4并且B5>B6并且
則圖像類(lèi)型PicType = 2 如果B2〉B4并且B5<B6并且
貝U圖像類(lèi)型PicType = 3 如果B2〉B4并且B5<B6并且
貝U圖像類(lèi)型PicType = 4 如果M二A6并且A6>B3
貝U圖像類(lèi)型PicType = 5 其他情況
則圖像類(lèi)型PicType = 6
7、 場(chǎng)景切換判斷及處理
13
,表示圖像偏暗，如圖3-a所示； B5>A1并且B5>A6并且A2>A3
，表示圖像中偏暗，如圖3-b所示；
B5>A1并且B5>A6并且A2<A3
,表示圖像中稍偏暗，如圖3-C所示;
A1<B6并且A6<B6并且A4〉A(chǔ)5
,表示圖像中稍偏亮，如圖3-d所示;
A1<B6并且A6<B6并且A4<A5 ,表示圖像中偏亮，如圖3-e所示；
，表示圖像偏亮，如圖3-f所示；
,表示圖像分布均勻。因?yàn)樾枰鶕?jù)前一幀/場(chǎng)的分段函數(shù)來(lái)增強(qiáng)當(dāng)前幀/場(chǎng)的灰度低頻分量，如果發(fā)生了 場(chǎng)景切換，當(dāng)前幀/場(chǎng)和前一幀/場(chǎng)圖像的對(duì)比度發(fā)生較大變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的增強(qiáng)。 因?yàn)橄噜張D像對(duì)比度變化較大時(shí)其直方圖差異也較大，所以根據(jù)相鄰圖像的基于壓縮 直方圖計(jì)算得到的圖像類(lèi)型來(lái)判斷是否發(fā)生場(chǎng)景切換。
在本實(shí)施例中，如果I當(dāng)前幀/場(chǎng)的圖像類(lèi)型-前一幀/場(chǎng)的圖像類(lèi)型I > Treshold_Pictype，則認(rèn)為發(fā)生場(chǎng)景切換。閾值Treshold—Pictype可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出，本方 法設(shè)為2。
如判斷發(fā)生場(chǎng)景切換，則將8階緩沖器KL一buf全部置為當(dāng)前計(jì)算得出的KL，將 8階緩沖器KH—buf全部置為當(dāng)前計(jì)算得出的KH。 如果沒(méi)有發(fā)生場(chǎng)景切換，則無(wú)須做出處理。
8、 防閃爍處理
因?yàn)镵L，KH是利用壓縮直方圖統(tǒng)計(jì)得出的，相鄰圖像的KL，KH難免會(huì)不同，如 果差異很小，則會(huì)造成幾乎相似的相鄰圖像其對(duì)比度增強(qiáng)卻有小幅不同，導(dǎo)致圖像序 列出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。同樣，如果差異較大，也會(huì)造成幾乎相似的相鄰圖像其對(duì)比度增強(qiáng) 卻有大幅不同，導(dǎo)致圖像序列出現(xiàn)增強(qiáng)效果突變的現(xiàn)象。故此，需要利用相鄰圖像的 壓縮直方圖得出的KL,KH判斷是否需要進(jìn)行防閃爍調(diào)整。
本實(shí)施例中，如果I當(dāng)前幀/場(chǎng)KL—前一幀/場(chǎng)KL I < Threshold—smallKL，則用8 階緩沖器KL—buf前一幀/場(chǎng)的KL代替當(dāng)前幀/場(chǎng)的KL。
如果I當(dāng)前幀/場(chǎng)KH -前一幀/場(chǎng)KH I < Threshold_smallKH，用8階緩沖器 KH一buf前一幀/場(chǎng)的KH代替當(dāng)前幀/場(chǎng)的KH。
如果I當(dāng)前幀/場(chǎng)KL-前一幀/場(chǎng)KL I > Threshold—largeKL，并且I當(dāng)前幀/場(chǎng)KH -前一幀/場(chǎng)KH I > Threshold—largeKH，則用8階緩沖器KL—buf存儲(chǔ)的8個(gè)KL的平 均值來(lái)代替當(dāng)前幀/場(chǎng)的KL，用8階緩沖器KH_buf存儲(chǔ)的8個(gè)KH的平均值來(lái)代替當(dāng) 前幀/場(chǎng)的KH。
其余情況，KL，KH保持不變。
9、 建立分段函數(shù)
本部分與圖1中建立分段函數(shù)的步驟相類(lèi)似。如果輸入的待處理圖像當(dāng)前幀/場(chǎng)的 灰度值Ylow—in在0 KL區(qū)間，則輸出的灰度低頻值Ylow—out = Ylowjn X S」ow; 如果輸入的當(dāng)前幀/場(chǎng)的灰度值Ylowjn在KL KH區(qū)間，則輸出的灰度值Ylow—out = (Ylow—in-KL)X S—mid + KLX S」ow;如果輸入的當(dāng)前幀/場(chǎng)的灰度值Ylow—in在KH 1023區(qū)間，則輸出的灰度值Ylow_out = (Ylow—in-KH) X S_high + (KH-KL) X S一mid + KLXS—low。
10、 低頻分量處理
低頻分量處理步驟選擇前一幀/場(chǎng)得到的分段函數(shù)對(duì)低頻分量進(jìn)行處理。
11、 高低頻分量合并
經(jīng)過(guò)上述步驟處理得到的高頻分量和低頻分量在本步驟進(jìn)行合并。具體合并方法 選擇將低頻分量與高頻分量相加，得到最終增強(qiáng)的灰度。
12、 待處理圖像色度處理色度對(duì)比度調(diào)整需要有同樣的增益，否則會(huì)造成色度色溫的偏差，導(dǎo)致圖像顏色 蒼白或者過(guò)于鮮艷。色度處理需要利用建立分段函數(shù)步驟得到的轉(zhuǎn)換斜率進(jìn)行，處理 后的色度可以與高低頻分量合并的結(jié)果融合，實(shí)現(xiàn)灰度和色度的對(duì)比度增強(qiáng)。
本實(shí)施例中，色度的取值范圍為一512 512，每個(gè)像素的色度根據(jù)對(duì)應(yīng)灰度低頻 分量的分段函數(shù)進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，即如果輸入的當(dāng)前幀/場(chǎng)的色度值C—in對(duì)應(yīng)的灰度低 頻值YlowJn在0 KL區(qū)間，則輸出的色度值C_out = C—in X S—low;如果輸入的當(dāng) 前幀/場(chǎng)的色度值C—in對(duì)應(yīng)的灰度低頻值Ylow_in在KL KH區(qū)間，則輸出的色度值 C一out = (C_in-KL-512)X S一mid + (KL-512)XS_low;如果輸入的當(dāng)前幀/場(chǎng)的色度值 C—in對(duì)應(yīng)的灰度低頻值Ylow一in在KH 1023區(qū)間，則輸出的色度值C—out =(C_in-KH-512) X S—high + (KH-KL) X S一mid + (KL-512)X S—low。
對(duì)圖2所示本發(fā)明自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法的過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
輸入的待處理圖像分離出的色度信號(hào)經(jīng)過(guò)色度處理后輸出。待處理圖像分離出的 灰度信號(hào)進(jìn)行高頻分量與低頻分量分離，高頻分量經(jīng)過(guò)高頻分量處理輸出；低頻分量 經(jīng)壓縮直方圖統(tǒng)計(jì)獲取KL、 KH。對(duì)從低頻分量獲取圖像類(lèi)型，進(jìn)行場(chǎng)景判斷及處理 步驟，隨后進(jìn)行防閃爍處理進(jìn)入到建立分段函數(shù)步驟。建立分段函數(shù)步驟的結(jié)果應(yīng)用 于低頻分量處理，低頻分量處理結(jié)果與高頻分量處理結(jié)果進(jìn)行高低頻分量合并。待處 理圖像色度處理要利用建立分段函數(shù)得到的分段函數(shù)。高低頻分量合并后的結(jié)果可以 與色度處理結(jié)果融合實(shí)現(xiàn)灰度色度的對(duì)比度增強(qiáng)。
圖2所示的方法步驟可以變形出多個(gè)實(shí)例，例如刪除高頻分量處理歩驟和/或場(chǎng)景 切換判斷及處理步驟和/或防閃爍處理步驟所構(gòu)成的新的技術(shù)方案。
下面通過(guò)圖6和圖7對(duì)本發(fā)明的技術(shù)效果進(jìn)一歩說(shuō)明。
現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換函數(shù)的方法，其方法就是將灰度范圍劃分幾個(gè)區(qū)間，并根據(jù)固定斜率 進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，例如將灰度范圍0 1023劃分三個(gè)區(qū)間，其轉(zhuǎn)換函數(shù)斜率并不能根 據(jù)圖像內(nèi)容自適應(yīng)調(diào)整，如圖6所示，灰度直方圖A到B區(qū)間為圖像較暗的區(qū)域，應(yīng) 該調(diào)整其對(duì)比度使其變的更暗，增加其層次感，但傳統(tǒng)方法的轉(zhuǎn)換函數(shù)卻在A到B區(qū) 間使灰度變的更亮，則增強(qiáng)后的圖像整體效果偏亮，對(duì)比度甚至比調(diào)整前更差。
本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法首先根據(jù)圖像內(nèi)容計(jì)算出參數(shù)KL,KH，并據(jù)此計(jì)算 出相應(yīng)的斜率生成分段轉(zhuǎn)換函數(shù)，如圖7所示，直方圖較暗的部分變得更暗，增強(qiáng)了 灰度較暗區(qū)域的層次感，同時(shí)由于輸入的待處理圖像整體偏亮，所以直方圖較亮區(qū)域 基本保持不變，這樣，經(jīng)過(guò)增強(qiáng)后的圖像對(duì)比度效果明顯，層次分明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示， 本發(fā)明的方法比現(xiàn)有方法更能適應(yīng)絕大部分圖像，并且效果更好。
圖8為本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置的原理圖。如圖8所示，本發(fā)明的裝置包括 順序連接的高低頻分離模塊、高頻降噪模塊、高低頻融合模塊。高低頻分離模塊的實(shí) 現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中待處理圖像高低頻分量步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；高頻降噪模塊 的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中高頻分量處理步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；高低頻融合模塊的 實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中高低頻分量合并步驟及實(shí)現(xiàn)的功能。
高低頻分離模塊還與直方圖統(tǒng)計(jì)模塊連接，直方圖統(tǒng)計(jì)模塊還與下述模塊順序連
接參數(shù)獲取模塊、場(chǎng)景切換判斷模塊、防閃爍模塊、建立分段函數(shù)模塊。直方圖統(tǒng)計(jì)模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中壓縮直方圖統(tǒng)計(jì)步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；參數(shù)獲取 模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中獲取KL、 KH步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；場(chǎng)景切換判斷 模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中場(chǎng)景切換判斷及處理步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；防閃爍 模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中防閃爍處理步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；建立分段函數(shù)模 塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中建立分段函數(shù)和低頻分量處理步驟及實(shí)現(xiàn)的功能。 建立分段函數(shù)模塊還與高低頻融合模塊連接。
色度處理模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中待處理圖像色度處理步驟及實(shí)現(xiàn)的 功能，色度處理模塊從輸入的待處理圖像中獲得色度信號(hào)。
圖像類(lèi)型判斷模塊與場(chǎng)景切換判斷模塊連接，圖像類(lèi)型判斷模塊還與直方圖統(tǒng)計(jì) 模塊連接獲取直方圖信息。圖像類(lèi)型判斷模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖2中獲取圖 像類(lèi)型步驟及實(shí)現(xiàn)的功能。
高低頻融合模塊輸出處理后的灰度信息，色度處理模塊輸出處理后的色度信息， 所述灰度信息與色度信息可以進(jìn)一步合并，實(shí)現(xiàn)灰度色度的對(duì)比度增強(qiáng)。
當(dāng)然，可以通過(guò)刪除以下模塊實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置實(shí)例高頻降噪模塊 和/或場(chǎng)景切換判斷模塊和/或防閃爍模塊。
對(duì)應(yīng)與圖1所示的方法，可以將本發(fā)明的裝置簡(jiǎn)化為順序連接的直方圖統(tǒng)計(jì)模塊、 參數(shù)獲取模塊和建立分段函數(shù)模塊。直方圖統(tǒng)計(jì)模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖1中 待處理圖像直方圖統(tǒng)計(jì)步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；參數(shù)獲取模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖1 中獲取KL、 KH步驟及實(shí)現(xiàn)的功能；建立分段函數(shù)模塊的實(shí)現(xiàn)手段及功能對(duì)應(yīng)于圖1 中建立分段函數(shù)步驟及實(shí)現(xiàn)的功能。在這一簡(jiǎn)化的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置基礎(chǔ)上可以增 加其他功能模塊進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)比度增強(qiáng)的效果。
應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明， 但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明已進(jìn) 行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者 等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和技術(shù)實(shí)質(zhì)的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于包括如下步驟A、從待處理圖像的灰度直方圖獲取KL值和KH值在所述直方圖最小灰度值點(diǎn)到峰值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)取KL值，在直方圖最大灰度值點(diǎn)到峰值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)取KH值，獲得峰值點(diǎn)包括如下步驟將灰度值數(shù)軸等分成若干區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量，具有像素點(diǎn)數(shù)量最大的區(qū)間為峰值區(qū)間，峰值區(qū)間內(nèi)任意一灰度值點(diǎn)為峰值點(diǎn)；B、設(shè)待處理圖像灰度值的變化區(qū)間為a到b，對(duì)比度增強(qiáng)后輸出圖像灰度區(qū)間為A到B，則灰度變換圖的輸入待處理圖像灰度坐標(biāo)軸上選定a、KL、KH、b四個(gè)數(shù)值，同時(shí)在輸出圖像灰度坐標(biāo)軸上根據(jù)對(duì)比度增強(qiáng)后灰度變化預(yù)期選擇L、H，點(diǎn)(a，A)、(KL，L)、(KH，H)、(b，B)確定了轉(zhuǎn)換斜率，從而確立了轉(zhuǎn)換函數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于步驟A所述獲取KL 值和KH值的方法包括如下步驟分別從以下兩個(gè)方向累計(jì)像素?cái)?shù)從待處理圖像灰 度最小值開(kāi)始增加灰度值方向、從待處理圖像灰度最大值開(kāi)始減少灰度值方向；當(dāng)兩 個(gè)方向累計(jì)像素?cái)?shù)分別達(dá)到預(yù)定值時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)分別對(duì)應(yīng)的灰度值，所述兩個(gè)對(duì)應(yīng)的灰 度值記為從灰度最小值方向開(kāi)始的對(duì)應(yīng)灰度值KL、從灰度最大值方向開(kāi)始的對(duì)應(yīng)灰 度值KH;當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH 小于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于步驟A所述獲取KL 值和KH值的方法包括如下步驟計(jì)算待處理圖像灰度值對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)量的平均值avg 及最大值max，設(shè)d為max對(duì)應(yīng)的灰度值，如果!1^乂-&乂§〉預(yù)設(shè)值，以d為計(jì)數(shù)的起點(diǎn) 統(tǒng)計(jì)灰度值對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，d點(diǎn)左、右兩個(gè)方向?yàn)橛?jì)數(shù)方向，在每個(gè)所述計(jì)數(shù)方向上第 一個(gè)對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)小于或等于avg的灰度值為KL、 KH;當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值 時(shí)，KL等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值 區(qū)間右側(cè)邊界值；如果max-avg《預(yù)設(shè)值，則待處理圖像無(wú)需進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于步驟A所述計(jì)數(shù)獲取 KL和KH的方法包括如下步驟計(jì)算待處理圖像灰度值對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)量的平均值avg及 最大值max，設(shè)d為max對(duì)應(yīng)的灰度值，如果max-avg〉預(yù)設(shè)值，則以直方圖左端點(diǎn)和 右端點(diǎn)作為計(jì)數(shù)的起點(diǎn)統(tǒng)計(jì)灰度值對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)，計(jì)數(shù)的起點(diǎn)朝向d的方向?yàn)橛?jì)數(shù)的 方向，在每個(gè)所述計(jì)數(shù)方向上第一個(gè)對(duì)應(yīng)像素?cái)?shù)大于或等于avg的灰度值為KL、 KH; 當(dāng)KL大于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間左側(cè)邊界值；當(dāng)KH小于峰值區(qū) 間右側(cè)邊界值時(shí)，KL等于峰值區(qū)間右側(cè)邊界值；如果max-avg《預(yù)設(shè)值，則待處理圖 像無(wú)需進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于步驟A所述計(jì)數(shù)獲取 KL和KH的方法包括如下步驟設(shè)峰值區(qū)間左右兩個(gè)邊界點(diǎn)分別為left, right,則<formula>formula see original document page 3</formula>,th2為預(yù)設(shè)值且不為負(fù)數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于步驟B所述 選擇L、 H的方法包括如下步驟根據(jù)預(yù)定的斜率，以(a， A)為起點(diǎn)確立射線，射線與平行于輸出圖像灰度坐標(biāo) 軸且與輸出圖像灰度坐標(biāo)軸的距離為KL的直線相交點(diǎn)為(KL， L)，得到選擇的L;根據(jù)預(yù)定的斜率，以(b， B)為起點(diǎn)確立射線，射線與平行于輸出圖像灰度坐標(biāo) 軸且與輸出圖像灰度坐標(biāo)軸的距離為KH的直線相交點(diǎn)為(KH， H)，得到選擇的H。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于在步驟A和步驟B 之間還包括如下步驟Al、如果I當(dāng)前KL一前一KL I <Threshokl—smallKL，則將前一KL作為后續(xù)步 驟采用的值；如果I當(dāng)前KH—前一KHl <Threshold—smallKH，則將前一KH作為后 續(xù)步驟采用的值；如果I當(dāng)前KL一前一KL I 〉Threshold—largeKL，且|當(dāng)前KH—前 一 KH I 〉ThresholdJargeKH,則選擇當(dāng)前KL和前若干幀或場(chǎng)KL的加權(quán)平均值作為 當(dāng)前的KL值，選擇當(dāng)前KH和前若干幀或場(chǎng)KH的加權(quán)平均值作為當(dāng)前的KH值；當(dāng) 前指當(dāng)前幀或場(chǎng)，前一指前一幀或場(chǎng)；Threshold_smallKL、 Threshold—smallKH、 Threshold」argeKL、 Threshold一largeKH為預(yù)定值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于還包括如下步驟給出待處理圖像灰度等級(jí)，根據(jù)當(dāng)前幀或場(chǎng)與前一幀或場(chǎng)的灰度等級(jí)差異程度判 斷當(dāng)前幀或場(chǎng)與前一幀或場(chǎng)之間是否存在場(chǎng)景切換，如果存在場(chǎng)景切換，則將前若干幀或場(chǎng)的KL和KH值均置為當(dāng)前幀或場(chǎng)的KL和KH值；將本步驟所得結(jié)果輸送給步 驟Al。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于所述給出待處理圖像 灰度等級(jí)的方法包括如下步驟將待處理圖像具有的灰度值區(qū)間分成6個(gè)子空間，Ai表示待處理圖像中具有對(duì)應(yīng) 子空間范圍內(nèi)灰度值的像素?cái)?shù)量，i所處位置表示對(duì)應(yīng)子空間的代表符號(hào)，i為1至6 自然數(shù)；<formula>formula see original document page 3</formula><formula>formula see original document page 3</formula>按照以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待處理圖像進(jìn)行分類(lèi)-如果M-A1，并且A1>B1，則圖像類(lèi)型PicType = 0;如果B2〉B4，并且B5>B6并且B5>A1并且B5>A6并且A2>A3， 則圖像類(lèi) 型PicType = 1;如果B2〉B4，并且B5>B6并且B5>A1并且B5>A6并且A2<A3， 則圖像類(lèi) 型PicType = 2;如果B2〉B4，并且B5<B6并且A1<B6并且A6<B6并且A4>A5， 則圖像類(lèi) 型PicType = 3;如果B2〉B4，并且B5<B6并且A1<B6并且A6<B6并且A4<A5， 則圖像類(lèi) 型PicType = 4;如果M二A6，并且A6>B3，則圖像類(lèi)型PicType = 5; 其他情況圖像類(lèi)型PicType = 6。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于所述直方圖為壓縮 直方圖。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于在執(zhí)行所述對(duì)比度 增強(qiáng)方法前將待處理圖像進(jìn)行高頻分量與低頻分量的分離，低頻分量作為所述對(duì)比度 增強(qiáng)方法的處理對(duì)象；在低頻分量完成所述對(duì)比度增強(qiáng)方法后與高頻分量合并后輸出 結(jié)果。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于所述高頻分量經(jīng)過(guò) 降噪處理和高頻增益后與處理完成的低頻分量合并。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于所述對(duì)高頻分量的 降噪處理和高頻增益包括如下步驟I高頻分量I《TreshokLnoise,則輸出高頻分量為0;如果|高頻分量I > Treshold—noise，則輸出高頻分量=高頻分量X Gain; Treshold—noise為預(yù)定的值， Gain為高頻增益系數(shù)，為預(yù)定值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，其特征在于待處理圖像的色度 根據(jù)步驟B的轉(zhuǎn)換斜率建立轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行色度的對(duì)比度增強(qiáng)。
15、 自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置，其特征在于包括順序連接的直方圖統(tǒng)計(jì)模塊、參數(shù)獲 取模塊和建立分段函數(shù)模塊；所述直方圖統(tǒng)計(jì)模塊用于獲取待處理圖像直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié) 果；所述參數(shù)獲取模塊在待處理圖像的灰度直方圖獲取KL值和KH值在所述直方圖 最小灰度值點(diǎn)到峰值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)取KL值，在直方圖最大灰度值點(diǎn)到峰值點(diǎn)的區(qū)域內(nèi) 取KH值，獲得峰值點(diǎn)包括如下步驟將灰度值數(shù)軸等分成若干區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)間 對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)量，具有像素點(diǎn)數(shù)量最大的區(qū)間為峰值區(qū)間，峰值區(qū)間內(nèi)任意一灰度 值點(diǎn)為峰值點(diǎn)；所述建立分段函數(shù)模塊根據(jù)輸出圖像灰度變化區(qū)間和參數(shù)獲取模塊得 到的KL、 KH值及預(yù)先選定的值L、 H確定灰度轉(zhuǎn)換圖的轉(zhuǎn)換斜率，進(jìn)而確定轉(zhuǎn)換函 數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置，其特征在于所述直方圖統(tǒng)計(jì)模 塊獲取的是壓縮直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括防閃爍模塊，防閃爍模塊分別與參數(shù)獲取模塊和建立分段函數(shù)模塊連接，防閃爍模塊執(zhí)行如下功能:如果I當(dāng)前KL一前一 KL I <Threshold—smallKL，則將前一 KL作為后續(xù)步驟采 用的值；如果I當(dāng)前KH—前一KHl <Threshold—smallKH，則將前一 KH作為后續(xù)步 驟采用的值；如果I當(dāng)前KL一前一 KL I 〉Threshold一largeKL,且|當(dāng)前KH—前一 KH I 〉Threshold—largeKH，則選擇當(dāng)前KL和前若干幀或場(chǎng)KL的加權(quán)平均值作為當(dāng) 前的KL值，選擇當(dāng)前KH和前若干幀或場(chǎng)KH的加權(quán)平均值作為當(dāng)前的KH值；當(dāng)前 指當(dāng)前幀或場(chǎng)，前一指前一幀或場(chǎng)；Threshold—smallKL、 Threshold_smallKH、 Threshold」argeKL、 Threshold—largeKH為預(yù)定值。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括圖像類(lèi)型判 斷模塊和場(chǎng)景切換判斷模塊，圖像類(lèi)型判斷模塊與場(chǎng)景切換判斷模塊連接，圖像類(lèi)型 判斷模塊還與直方圖統(tǒng)計(jì)模塊連接，場(chǎng)景切換判斷模塊還與防閃爍模塊連接；圖像類(lèi) 型判斷模塊給出待處理圖像灰度等級(jí)；場(chǎng)景切換判斷模塊根據(jù)當(dāng)前幀或場(chǎng)與前一幀或 場(chǎng)的灰度等級(jí)差異程度判斷當(dāng)前幀或場(chǎng)與前一幀或場(chǎng)之間是否存在場(chǎng)景切換，如果存 在場(chǎng)景切換，則將前若干幀或場(chǎng)的KL和KH值均置為當(dāng)前幀或場(chǎng)的KL和KH值；將 場(chǎng)景切換判斷模塊所得結(jié)果輸送給防閃爍模塊。
19 根據(jù)權(quán)利要求18所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括高低頻分離模 塊，高低頻分離模塊與直方圖統(tǒng)計(jì)模塊連接，高低頻分離模塊將待處理圖像分離成高 頻分量和低頻分量，低頻分量輸出給直方圖統(tǒng)計(jì)模塊；還包括高低頻融合模塊，高低 頻融合模塊與建立分段函數(shù)模塊和高低頻分離模塊連接，用于將高頻分量和低頻分量進(jìn)行合并。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括高頻降噪模 塊，高頻降噪模塊與高低頻分離模塊和高低頻融合模塊連接；高頻降噪模塊用于降低 高頻分量的噪聲和高頻增益。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)裝置，其特征在于還包括色度處理模 塊，色度處理模塊獲取待處理圖像的色度信號(hào)進(jìn)行處理；色度處理模塊用于根據(jù)建立 分段函數(shù)模塊得到的轉(zhuǎn)換斜率建立色度轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行色度的對(duì)比度增強(qiáng)。
全文摘要
為了解決現(xiàn)有轉(zhuǎn)換函數(shù)方法存在不能根據(jù)圖像內(nèi)容自適應(yīng)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)方法，該方法包括如下步驟根據(jù)待處理圖像的直方圖分別從以下兩個(gè)方向累計(jì)像素?cái)?shù)從灰度最小值向增加灰度值方向、從灰度最大值向減少灰度值方向；當(dāng)像素?cái)?shù)分別達(dá)到預(yù)定值時(shí)存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的灰度值KL、KH；設(shè)待處理圖像灰度值的變化區(qū)間為a到b，處理后輸出圖像灰度區(qū)間為A到B，則在輸出圖像灰度坐標(biāo)軸上根據(jù)對(duì)灰度變化預(yù)期選擇L、H，點(diǎn)(a，A)、(KL，L)、(KH，H)、(b，B)確定了轉(zhuǎn)換斜率，從而確立了分段函數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)比度增強(qiáng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了根據(jù)圖像具體內(nèi)容采用適應(yīng)的對(duì)比度增強(qiáng)方法。
文檔編號(hào)G06T5/40GK101599171SQ20081011046
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者柳崎峰, 宇 鄧, 閆建新 申請(qǐng)人:寶利微電子系統(tǒng)控股公司