專利名稱：用于生成增強(qiáng)圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像增強(qiáng)，并且特別地而非排他地涉及數(shù)字視頻信號(hào)的例如數(shù)字圖片或幀的對(duì)比度增強(qiáng)。
背景技術(shù)：
圖像的對(duì)比度增強(qiáng)近年來已變得日益重要和可行。特別地，諸如視頻信號(hào)的幀或照片之類的數(shù)字圖像能夠利用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行處理，以生成具有改進(jìn)對(duì)比度的增強(qiáng)圖像，從而通常導(dǎo)致這些圖像被感知為具有更高的質(zhì)量。圖像的對(duì)比度增強(qiáng)通常涉及亮度值的直方圖的分析和修改。實(shí)施這樣的對(duì)比度增強(qiáng)算法的便利方法是將(非)線性傳遞函數(shù)應(yīng)用于視頻信號(hào)的灰度級(jí)。例如，諸如眾所周知的伽馬校正之類的冪律變換是流傳廣泛的。諸如直方圖均衡化之類的自適應(yīng)方法可以應(yīng)用于確定將像素的輸入亮度與輸出亮度相關(guān)聯(lián)的非線性傳遞函數(shù)的形狀。直方圖均衡化已被成功地應(yīng)用于諸如醫(yī)學(xué)成像和遙感之類的許多領(lǐng)域中。其在可用亮度水平上最優(yōu)地分布信號(hào)變化的能力對(duì)于其中特征識(shí)別是主要目標(biāo)的圖像而言是特別吸引人的。但是，將直方圖均衡化應(yīng)用于自然圖像通常導(dǎo)致次優(yōu)和過增強(qiáng)的信號(hào)。對(duì)于全局對(duì)比度增強(qiáng)方法的主要限制是典型的圖像通常包含靠近動(dòng)態(tài)范圍邊界的局部亮和/或暗區(qū)域。因此，全局對(duì)比度增強(qiáng)時(shí)常以低到中等增益被應(yīng)用來防止剪切 (clipping)或包括某種形式的軟剪切，但是這也降低靠近動(dòng)態(tài)范圍的邊界的效力。這個(gè)缺陷能夠通過以空間局部化與自適應(yīng)方式增強(qiáng)圖像對(duì)比度來減輕。局部對(duì)比度增強(qiáng)技術(shù)旨在通過放大像素的亮度值與其局部平均值之間的差異來增強(qiáng)局部細(xì)節(jié)的可視性。用于局部對(duì)比度增強(qiáng)的一種方案是提升較高空間頻率。這種方法以及類似方法的缺點(diǎn)是其趨向于在高對(duì)比度邊緣周圍引入暈偽像(halo artifact)，并因而導(dǎo)致次優(yōu)圖像。已建議通過使用非線性邊緣保持低通濾波器或通過采用多尺度(multi-scale)方案來減少暈偽像。但是，這樣的方法傾向于時(shí)常引入剪切偽像，并且通常不會(huì)導(dǎo)致暈偽像的完全去除。此外，這些方案易于由于平淡(flat)區(qū)域的過增強(qiáng)而遭受降級(jí)，而過增強(qiáng)對(duì)于這樣的區(qū)域?qū)е略黾拥脑肼?。因此，改進(jìn)的對(duì)比度增強(qiáng)將是有利的，并且特別地，允許增加靈活性、改善增強(qiáng)質(zhì)量、改進(jìn)圖像質(zhì)量、簡(jiǎn)化實(shí)施方式、降低復(fù)雜度和/或改進(jìn)性能的方案將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明尋求優(yōu)選地單獨(dú)地或以任何組合形式來緩和、減輕或消除上述缺陷之中的一個(gè)或多個(gè)缺陷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種生成增強(qiáng)圖像的方法，該方法包括以下步驟接收?qǐng)D像；從該圖像中生成一組子圖像，其中該組子圖像中的不同子圖像對(duì)應(yīng)于用于該圖像的不同空間頻帶；以及對(duì)于該圖像的至少第一像素區(qū)域確定第一像素區(qū)域的鄰近區(qū)域中的像素值變化量度，以及響應(yīng)于像素值變化量度，通過組合第一像素區(qū)域和子圖像的相應(yīng)像素區(qū)域，為增強(qiáng)圖像生成增強(qiáng)像素區(qū)域。本發(fā)明可以提供改進(jìn)的和/或便利的圖像增強(qiáng)。特別地，在很多情況中，并且對(duì)于許多圖像而言，可以實(shí)現(xiàn)圖像的改進(jìn)對(duì)比度增強(qiáng)。特別地，對(duì)比度增強(qiáng)在許多情況中可以利用減少的諸如暈效應(yīng)和/或噪聲之類的偽像在平淡區(qū)域中的引入來實(shí)現(xiàn)。
適應(yīng)于圖像的具體特性的增強(qiáng)算法能夠利用低復(fù)雜度和低資源需求來實(shí)現(xiàn)，由此減少存儲(chǔ)器與計(jì)算資源使用和/或允許更快的操作。像素值變化量度可以特別地是像素能量變化量度，例如亮度變化量度。每一個(gè)像素可以與代表視覺特性的一個(gè)或多個(gè)像素值相關(guān)聯(lián)。像素值變化量度可以響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)這樣的像素值來確定。特別地，像素值變化量度可以被確定為表示一組像素值中的一個(gè)像素值的變化。另外，像素值變化量度可以被確定為表示一組像素值中的多個(gè)像素值的變化。像素值變化量度可以特別地響應(yīng)于某一參數(shù)來確定，其中該參數(shù)是一組像素值中的多個(gè)像素值的函數(shù)。對(duì)于某像素而言的該組像素值可以表征該像素的視覺特性。例如，像素的視覺特性可以利用RGB值來表示(即，一個(gè)值用于紅色分量，一個(gè)值用于綠色分量，以及一個(gè)值用于藍(lán)色分量)。在這種情況下，像素值變化量度可以例如被確定為代表R值、G值或 B值的變化。但是，作為另一個(gè)示例，可以對(duì)這些RGB值應(yīng)用某一函數(shù)來確定用于該像素的能量(或振幅)值。例如，可以確定RGB值的平方和，并且可以確定像素值變化量度，以響應(yīng)這個(gè)值(其表示該像素的發(fā)光度)。在其他情況中，每一個(gè)像素可以例如被表示在YUV色空間中，即，利用一個(gè)亮度(Y)和兩個(gè)餼度(UV)值來表示。在這種情況下，像素值變化量度可以例如被確定為僅反映亮度Y值的變化。鄰近區(qū)域可以包括這樣的圖像區(qū)域，對(duì)于該圖像區(qū)域而言，滿足相對(duì)于像素區(qū)域的距離標(biāo)準(zhǔn)。例如，具有小于閾值的距離的像素可以被認(rèn)為屬于該鄰近區(qū)域。該組子圖像可以包括與不同的但是有可能重疊的空間頻帶相對(duì)應(yīng)的子圖像。在一些實(shí)施例中，通過將不同的空間頻率濾波應(yīng)用于該圖像，可以生成子圖像。特別地，通過利用第一空間低通濾波器來濾波該圖像并且減去使用第二空間低通濾波器生成的子圖像，可以生成指定的子圖像，其中第二空間低通濾波器具有比第一空間低通濾波器更低的截止頻率。在一些實(shí)施例中，該圖像可以被劃分為該組子圖像。這些子圖像可以是不相交的子圖像。在一些實(shí)施例中，這些子圖像之和等于該圖像。該組合可以例如是這些子圖像的加權(quán)和。在一些實(shí)施例中，作為該組合的一部分， 一些或所有的子圖像可以個(gè)別地進(jìn)行處理。例如，在進(jìn)行組合/求和之前，可以將非線性傳遞函數(shù)應(yīng)用于這一個(gè)或多個(gè)子圖像的相應(yīng)像素區(qū)域中的像素的亮度。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，生成增強(qiáng)像素區(qū)域的步驟包括響應(yīng)于像素值變化量度， 確定一組增強(qiáng)參數(shù)，該組增強(qiáng)參數(shù)包括用于該組子圖像中的每個(gè)子圖像的增強(qiáng)參數(shù)；通過將用于每個(gè)子圖像的增強(qiáng)參數(shù)應(yīng)用于與第一像素區(qū)域相對(duì)應(yīng)的該子圖像中的像素區(qū)域，為每一個(gè)子圖像生成修改的像素區(qū)域；以及通過組合第一像素區(qū)域和修改的像素區(qū)域，生成增強(qiáng)像素區(qū)域。這可以提供特別有利的圖像增強(qiáng)，并且可以特別地提供一種用于使得圖像增強(qiáng)處理與該圖像的具體特性相適應(yīng)的實(shí)際且靈活的方案。用于第一子圖像的增強(qiáng)參數(shù)可以特別地(至少部分地)控制應(yīng)用于子圖像的像素亮度的操作。例如，增強(qiáng)參數(shù)可以規(guī)定用于該圖像的亮度的亮度傳遞函數(shù)或增益。用于子圖像的增強(qiáng)參數(shù)可以具體地是作為組合的一部分而被應(yīng)用于該子圖像的增益/加權(quán)。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，生成增強(qiáng)像素區(qū)域的步驟包括通過利用響應(yīng)于像素值變化量度而確定的加權(quán)組合的加權(quán)進(jìn)行的第一像素區(qū)域和相應(yīng)像素區(qū)域的加權(quán)組合，生成增強(qiáng)像素區(qū)域。這可以提供特別有利的圖像增強(qiáng)，并且可以特別地提供一種用于使得圖像增強(qiáng)處理與圖像的具體特性相適應(yīng)的實(shí)際且靈活的方案。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，相對(duì)于對(duì)于較低像素值變化量度而言的較高頻率子圖像相對(duì)于較低頻率子圖像的加權(quán)，對(duì)于較高像素值變化量度，增加較高頻率子圖像相對(duì)于較低頻率子圖像的加權(quán)。這可以提供圖像的改進(jìn)對(duì)比度增強(qiáng)，并且可以特別地緩解或減少由于增強(qiáng)操作而引入的偽像。特別地，該方案可以提供一種自動(dòng)地使得對(duì)比度增強(qiáng)操作與局部圖像特性相適應(yīng)的易于實(shí)施的系統(tǒng)。特別地，該方案可以在具有高度細(xì)節(jié)與圖像的區(qū)域中產(chǎn)生增加對(duì)比度增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)于平淡圖像區(qū)域，減少對(duì)比度增強(qiáng)(并因而減少噪聲)。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，生成增強(qiáng)像素區(qū)域的步驟包括相對(duì)于較低像素值變化量度，對(duì)于較高像素值變化量度，增加至少一個(gè)較高頻率子圖像的偏置(bias)。這可以提供圖像的改進(jìn)對(duì)比度增強(qiáng)，并且可以特別地緩解或減少由于增強(qiáng)操作而引入的偽像。特別地，該方案可以提供一種自動(dòng)地使得對(duì)比度增強(qiáng)操作與局部圖像特性相適應(yīng)的易于實(shí)施的系統(tǒng)。特別地，該方案可以在具有高度細(xì)節(jié)與圖像的區(qū)域中產(chǎn)生增加對(duì)比度增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)于平淡圖像區(qū)域，減少對(duì)比度增強(qiáng)(并因此減少噪聲)。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，鄰近區(qū)域只包括至第一像素區(qū)域的距離小于50個(gè)像素的像素。這可以在很多情況中提供改進(jìn)的性能，并且可以特別地允許有效的適應(yīng)于該圖像的局部特性。在很多情形中，當(dāng)鄰近區(qū)域只包括至第一像素區(qū)域的距離小于20個(gè)像素的像素時(shí)，實(shí)現(xiàn)特別有利的性能。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，確定像素值變化量度的步驟包括在確定像素值變化量度之前，對(duì)鄰近區(qū)域進(jìn)行子采樣。這可以在許多實(shí)施例中有助于增強(qiáng)操作，并且可以在減少復(fù)雜度和資源需求的同時(shí)提供高質(zhì)量的增強(qiáng)圖像。特別地，計(jì)算資源需求可以顯著地得以減少。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，該方法進(jìn)一步包括為一組能量變化類中的每一類，提供一組組合參數(shù)；響應(yīng)于像素值變化量度，從用于該像素區(qū)域的一組能量變化類中選擇第一能量變化類；檢索與第一能量變化類相對(duì)應(yīng)的第一組組合參數(shù)；以及其中該組合響應(yīng)于第一組組合參數(shù)。這可以在許多情況中有助于操作，并且可以特別地減少計(jì)算資源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。在許多實(shí)施例中，該方案可以有助于合適參數(shù)的設(shè)計(jì)和所需的確定。這些組合參數(shù)可以特別地是用于子圖像的增強(qiáng)參數(shù)和/或加權(quán)(或增益)。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，確定像素值變化量度的步驟包括提供一組像素能量間隔；將鄰近區(qū)域的像素劃分到該組像素能量間隔中；以及響應(yīng)于該組像素能量間隔中的至少一個(gè)像素能量間隔中的多個(gè)像素，確定像素值變化量度。這可以提供特別有效的實(shí)施方式，同時(shí)仍允許高質(zhì)量的增強(qiáng)圖像。像素值變化量度可以特別地作為具有最高數(shù)量像素的N個(gè)像素能量間隔中像素的數(shù)量來確定或根據(jù)該數(shù)量來確定。在許多實(shí)施例中，N可以有利地是1，即，像素值變化量度可以作為具有最高數(shù)量像素的像素能量間隔中像素的數(shù)量來確定或根據(jù)該數(shù)量來確定。在一些實(shí)施例中，數(shù)量N 可以響應(yīng)于像素能量間隔中像素的分布來確定。例如，數(shù)量N可以對(duì)應(yīng)于包含的像素多于像素總數(shù)的給定比例(例如，30%)的像素能量間隔的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，作為包括最多像素的多個(gè)間隔中像素的比例的函數(shù)來確 定像素值變化量度。這可以提供特別有效的實(shí)施方式，同時(shí)仍允許高質(zhì)量的增強(qiáng)圖像。像素值變化量度可以具體地作為具有最高像素?cái)?shù)量的N個(gè)像素能量間隔中像素的比例來確定或根據(jù)該比例來確定。在許多實(shí)施例中，N可以有利地是1，即，像素值變化量度可以作為在具有最高像素?cái)?shù)量的像素能量間隔中像素的比例來確定或根據(jù)該比例來確定。在一些實(shí)施例中，數(shù)量N可以響應(yīng)于像素在像素能量間隔中的分布來確定。例如，數(shù)量N可以對(duì)應(yīng)于包含的像素多于像素總數(shù)的給定比例(例如，30%)的像素能量間隔的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，確定像素值變化量度包括響應(yīng)于用于鄰近區(qū)域的像素的像素能量，確定像素值變化量度。這可以在許多實(shí)施例中提供改進(jìn)的圖像增強(qiáng)。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，該方法進(jìn)一步包括在確定像素值變化量度之前，衰減低于第一頻率的空間頻率。這可以在許多實(shí)施例中提供改進(jìn)的圖像增強(qiáng)。特別地，該方案可以為包含能量梯度的圖像提供改進(jìn)的性能。在一些實(shí)施例中，像素值變化量度可以在空間高通濾波之后響應(yīng)于圖像的像素能量來確定。在一些實(shí)施例中，確定像素值變化量度可以包括確定像素值變化量度，以響應(yīng)不包括低于閾值頻率的空間頻率的空間頻帶中的像素能量。在一些實(shí)施例中，確定像素值變化量度可以包括響應(yīng)于至少一個(gè)子圖像的像素能量(并且具體地響應(yīng)于排除包括最低空間頻率的子圖像之外的一組子圖像的組合)，確定像素值變化量度。在一些實(shí)施例中，確定像素值變化量度可以包括響應(yīng)于通過從圖像中減去該組子圖像中具有最低空間頻率的子圖像而生成的該圖像的像素能量，確定像素值變化量度。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，該方法進(jìn)一步包括為該圖像生成噪聲估計(jì)的步驟，并且其中該組合進(jìn)一步響應(yīng)于該噪聲估計(jì)。這可以進(jìn)一步改善圖像的增強(qiáng)，并且可以允許一種有效的且低復(fù)雜度方案，用于在適配圖像增強(qiáng)操作時(shí)考慮多個(gè)特性。特別地，該特征可以允許減少的噪聲偽像作為(對(duì)比度)增強(qiáng)操作的一部分而被引入。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于執(zhí)行上述方法的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于生成增強(qiáng)圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括用于接收?qǐng)D像的裝置；用于從該圖像中生成一組子圖像的裝置，其中該組子圖像中的不同子圖像對(duì)應(yīng)于用于該圖像的不同空間頻帶；以及用于對(duì)于該圖像的至少第一像素區(qū)域執(zhí)行以下步驟的裝置確定在第一像素區(qū)域的鄰近區(qū)域中的像素值變化量度，以及響應(yīng)于像素值變化量度，通過組合第一像素區(qū)域和子圖像的相應(yīng)像素區(qū)域，為增強(qiáng)圖像生成增強(qiáng)像素區(qū)域。本發(fā)明的這些與其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)從下文描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中將是清楚的，并且本發(fā)明的這些與其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將參考下文描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例來闡述。


將參考附圖、僅利用示例來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中
圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例生成增強(qiáng)圖像的方法的示例； 圖2圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例生成增強(qiáng)圖像的設(shè)備的示例； 圖3圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例生成增強(qiáng)圖像的方法的步驟的示例；和圖4顯示包括亮度梯度的圖像的示例。
具體實(shí)施例方式以下描述集中于可應(yīng)用于數(shù)字圖像的對(duì)比度增強(qiáng)的本發(fā)明的實(shí)施例，其中所述數(shù)字圖像是視頻信號(hào)的幀。但是，將意識(shí)到，本發(fā)明并不局限于這種應(yīng)用。圖1圖解說明用于生成增強(qiáng)圖像的方法的示例。該方法可以特別地利用圖2所示的設(shè)備來執(zhí)行，并且將參考該設(shè)備來描述。該方法開始于步驟101，在該步驟中圖像接收機(jī)201接收將要增強(qiáng)的圖像。在該具體示例中，圖像接收機(jī)201接收視頻信號(hào)并著手解碼該視頻信號(hào)，以生成被個(gè)別增強(qiáng)的各個(gè)視頻幀/圖像。圖像接收機(jī)201被耦合到子圖像處理器203，其中該子圖像處理器被饋送將要增強(qiáng)的圖像。該子圖像處理器203進(jìn)而執(zhí)行步驟203，在該步驟中從接收到的圖像中生成一組子圖像。該子圖像處理器203生成該組子圖像，以使得不同的子圖像包括用于該圖像的不同的空間頻帶。例如，每個(gè)子圖像可以通過將濾波操作應(yīng)用于該圖像來生成。例如，第一子圖像可以通過對(duì)該圖像進(jìn)行空間低通濾波來生成，第二子圖像可以通過空間高通濾波該圖像來生成，并且剩余子圖像可以通過對(duì)該圖像進(jìn)行帶通濾波來生成。子圖像的頻帶可以例如被認(rèn)為是其中該子圖像的空間頻率相對(duì)于該圖像被衰減小于指定閾值的頻帶(除了可能地對(duì)于所有的頻率而言是恒定的擴(kuò)縮因子之外)。用于不同子圖像的頻帶是不同的，但是這些頻帶有可能在某種程度上進(jìn)行重疊。因而，該子圖像處理器生成一組子圖像，其代表該圖像的不同空間頻率間隔/頻帶。例如，一個(gè)子圖像可以代表低頻，另一個(gè)可以代表高頻，并且多個(gè)子圖像可以代表中間的空間頻帶。子圖像處理器203耦合到增強(qiáng)處理器205。該增強(qiáng)處理器205從子圖像處理器203 接收子圖像和原始圖像，并且進(jìn)而生成增強(qiáng)圖像。所增強(qiáng)的圖像通過迭代地且順序地處理和增強(qiáng)該圖像的不同像素區(qū)域來生成。特別地，增強(qiáng)處理器205首先執(zhí)行其中選擇像素區(qū)域的步驟105。在許多實(shí)施例中，每一個(gè)像素區(qū)域僅包括單個(gè)像素，但是將意識(shí)到，在其他實(shí)施例中，在每一次迭代中可以處理包括多個(gè)像素的像素區(qū)域。在步驟105之后，增強(qiáng)處理器205執(zhí)行步驟107，在該步驟中在第一像素區(qū)域的鄰近區(qū)域中為該圖像生成像素值變化量度。因而，對(duì)于當(dāng)前正被處理的像素區(qū)域(并且在許多實(shí)施例中，對(duì)于該像素)，增強(qiáng)處理器205首先確定鄰近區(qū)域。該鄰近區(qū)域通常是這樣的圖像區(qū)域，其包括滿足所給定的相對(duì)于被處理的 像素區(qū)域的距離標(biāo)準(zhǔn)的像素。例如，鄰近區(qū)域可以包括這樣的一些或所有像素，對(duì)于這些像素而言，至被處理的像素區(qū)域的距離小于給定的預(yù)定值，但是該鄰近區(qū)域不包括位于更遠(yuǎn)距離上的任何像素。在許多實(shí)施例中，已發(fā)現(xiàn)確定鄰近區(qū)域以排除至該像素區(qū)域的距離(例如，被測(cè)量為像素寬度、高度和/或?qū)蔷€)大于50個(gè)像素的所有像素是特別有利的。已發(fā)現(xiàn)對(duì)于鄰近區(qū)域而言，排除至該像素區(qū)域的距離大于20個(gè)像素的所有像素是特別有利的性能。像素值變化量度指示在該鄰近區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)像素值的變化。每一個(gè)像素值可以提供該像素的視覺特性的(局部)表示。特別地，像素值變化量度可以表示該鄰近區(qū)域內(nèi)的像素能量的變化。特別地，像素值變化量度可以是表示該鄰近區(qū)域內(nèi)的像素亮度的變化的亮度變化量度。將意識(shí)到，在不同的實(shí)施例中，可以確定不同類型的像素值變化量度。 作為具體的示例，像素值變化量度可以被確定為該鄰近區(qū)域內(nèi)的亮度方差。在步驟107之后是步驟109，在該步驟中通過組合該圖像和子圖像的相應(yīng)像素區(qū)域來生成增強(qiáng)像素區(qū)域。該組合響應(yīng)于像素值變化量度進(jìn)行適配。特別地，原始圖像與子圖像的選擇性組合可以允許修改不同的空間頻帶，并因而允許修改特性，從而產(chǎn)生感知的增強(qiáng)圖像。特別地，通過對(duì)較高頻率引入偏置，可以生成增強(qiáng)對(duì)比度圖像像素區(qū)域。相反，通過減小較高頻率的偏置并且有可能偏置較低頻率，可以在平淡圖像區(qū)域中產(chǎn)生降低的噪聲。對(duì)于該像素區(qū)域的子圖像和該圖像的組合根據(jù)像素值變化量度來改變。特別地， 對(duì)于指示鄰近區(qū)域中的高能量變化的像素值變化量度來說，有可能該像素區(qū)域是極有可能具有銳利邊緣的高細(xì)節(jié)區(qū)域的一部分。因此，與高頻相對(duì)應(yīng)的子圖像被強(qiáng)烈地偏置，以提供對(duì)比度增強(qiáng)。但是，對(duì)于指示鄰近區(qū)域中的低能量變化的像素值變化量度來說，有可能該像素區(qū)域是不太可能具有銳利邊緣的平淡細(xì)節(jié)區(qū)域的一部分。因此，相對(duì)于較高頻率子圖像， 與低頻相對(duì)應(yīng)的子圖像被強(qiáng)烈地偏置，從而減少所引入的噪聲。在具體示例中，該組合可以通過加權(quán)組合并且具體地通過原始圖像的像素區(qū)域與子圖像的相應(yīng)(即，位于該圖像中的相同位置上)像素區(qū)域的加權(quán)和來實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)示例中， 加權(quán)組合的加權(quán)基于像素值變化量度來確定。特別地，對(duì)于給定子圖像而言，用于該像素區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)像素的加權(quán)或增益根據(jù)像素值變化量度來確定。例如，對(duì)于像素值變化量度的高變化值，用于較高頻率子圖像的加權(quán)被設(shè)置為相對(duì)高，而用于較低頻率子圖像的加權(quán)被設(shè)置為相對(duì)低。相反，對(duì)于像素值變化量度的低變化值，用于較高頻率子圖像的加權(quán)被設(shè)置為相對(duì)低，而用于較低頻率子圖像的加權(quán)被設(shè)置為相對(duì)高。因此，在該示例中，相比于對(duì)于至少一個(gè)較低像素值變化量度而言的較高頻率子圖像(相對(duì)于較低頻率子圖像)的加權(quán)，對(duì)于至少一個(gè)較高像素值變化量度而言，較高頻率子圖像(相對(duì)于較低頻率子圖像)的加權(quán)是較高的。因而，至少兩個(gè)子圖像的相對(duì)偏置取決于像素值變化量度，以致相比于對(duì)于像素值變化量度的至少一個(gè)較低值，對(duì)于像素值變化量度的至少一個(gè)值來說，包含具有的空間頻率(至少平均)高于另一子圖像的頻帶的子圖像被偏置得更高。注意，在這樣的示例中，認(rèn)為哪一個(gè)子圖像是較高頻率子圖像以及哪一個(gè)子圖像是較低頻率子圖像不是實(shí)質(zhì)性的，只是存在具有如此關(guān)系的兩個(gè)子圖像(即，一個(gè)子圖像包含比另一子圖像(平均)更高的頻率)，并且這二個(gè)子圖像的偏置被修改，以致與至少第二像素值變化量度值相比，對(duì)于至少第一像素值變化量度值而言，用于較高頻帶的偏置是更高的，這才是實(shí)質(zhì)性的，其中第一像素值變化量度值指示比第二像素值變化量度更高的變化。在步驟109之后，增強(qiáng)處理器205進(jìn)而執(zhí)行步驟111，在該步驟中確定是否應(yīng)處理另外的像素區(qū)域。在該特定示例中，該處理被應(yīng)用于整個(gè)圖像，并因而步驟111評(píng)估在該圖像中是否遺留有任何先前尚未被處理的像素(即，先前尚未被包括在像素區(qū)域中的像素)。 如果是這樣的話，則該方法返回到步驟105，在該步驟中選擇下一個(gè)像素區(qū)域，否則，該方法進(jìn)入步驟113，在步驟中該方法停止(或者例如，在視頻信號(hào)的情況下，該方法可以返回到步驟101，以處理該視頻信號(hào)的下一幀)。所描述的方案可以提供改進(jìn)的圖像增強(qiáng)。特別地，它可以為圖像提供有效的對(duì)比度增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)于平淡圖像區(qū)域保持低噪聲。實(shí)際上，強(qiáng)對(duì)比度增強(qiáng)可以自動(dòng)地集中于其有可能是細(xì)節(jié)程度高且有可能包含眾多邊緣的區(qū)域，而對(duì)比度增強(qiáng)不會(huì)導(dǎo)致(較)平淡區(qū)域的顯著增加的噪聲。通過基于像素值變化量度組合不同空間頻率帶寬的子圖像來實(shí)現(xiàn)對(duì)比度增強(qiáng)的控制，這允許對(duì)比度增強(qiáng)的特別有效的適配，同時(shí)允許不需要過多計(jì)算資源的切實(shí)可行的實(shí)施方式。特別地，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的局部自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)，這在很多情況中甚至可以允許對(duì)視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)對(duì)比度增強(qiáng)。此外，使用像素值變化量度來局部適配各個(gè)空間頻帶的重要性(significance)提供特別高的圖像質(zhì)量和有效的實(shí)施方式。也將意識(shí)到，該方案可以允許不同形式的圖像增強(qiáng)，并且特別地，對(duì)比度增強(qiáng)能夠通過偏置較高頻率子帶來實(shí)現(xiàn)，而噪聲的增強(qiáng)(減少)能夠通過偏置較低頻率子帶來實(shí)現(xiàn)。 也將意識(shí)到，術(shù)語“增強(qiáng)”并不暗示最終圖像必然得到改善。實(shí)際上，也將意識(shí)到，在本領(lǐng)域中，將增強(qiáng)算法應(yīng)用于圖像在一些情況中可能導(dǎo)致改進(jìn)，而在其他情況中可能導(dǎo)致降級(jí)，并且例如，根據(jù)該圖像的特性、可能以其他參數(shù)的降級(jí)為代價(jià)而導(dǎo)致一些參數(shù)的改善。例如， 雖然對(duì)比度增強(qiáng)算法設(shè)法增加所感知的圖像的對(duì)比度，但是將該算法應(yīng)用于一些圖像可能導(dǎo)致某些特性的降級(jí)，例如偽像的引入。實(shí)際上，對(duì)于一些圖像而言，圖像內(nèi)容甚至可能使得對(duì)比度增強(qiáng)降低所感知的對(duì)比度(例如，對(duì)于兩個(gè)具有相對(duì)類似亮度的亮(或暗)圖像區(qū)域之間的邊緣來說，伽馬對(duì)比度增強(qiáng)算法可能降低對(duì)比度)。因此，術(shù)語“增強(qiáng)”可被認(rèn)為等價(jià)于“修改”或“處理”。在下面，將描述增強(qiáng)處理器205的操作的具體示例。特別地，以下的描述將提供有關(guān)圖1的方法中的一些步驟的可能實(shí)施方式的更多細(xì)節(jié)。在詳細(xì)的示例中，步驟103中子圖像的生成通過使用不同的空間低通濾波器對(duì)輸入圖像進(jìn)行濾波來執(zhí)行。特別地，子圖像處理器203可以通過首先應(yīng)用根據(jù)下式的連續(xù)的低通濾波器來實(shí)施多尺度(multi-scale)方案
其中K代表輸入圖像的亮度值，F(xiàn)^代表對(duì)于尺度i的低通濾波器的空間濾波器內(nèi)核
(kernel)，而Rip表示對(duì)于尺度i的低通濾波輸出。
隨后通過對(duì)于下一較低尺度子圖像，減去如下的子圖像，能夠從這些低通圖像中生成子圖像
權(quán)利要求
1.一種生成增強(qiáng)圖像的方法，該方法包括以下步驟 接收(101)圖像；從該圖像中生成(103)—組子圖像，其中該組子圖像中的不同子圖像對(duì)應(yīng)于用于該圖像的不同空間頻帶；以及對(duì)于該圖像的至少第一像素區(qū)域確定(107)在第一像素區(qū)域的鄰近區(qū)域中的像素值變化量度，和響應(yīng)于像素值變化量度，通過組合第一像素區(qū)域和子圖像的相應(yīng)像素區(qū)域，為增強(qiáng)圖像生成(109)增強(qiáng)像素區(qū)域。
2.權(quán)利要求1的方法，其中生成增強(qiáng)像素區(qū)域的步驟包括確定(301-307) —組增強(qiáng)參數(shù)，以響應(yīng)像素值變化量度，該組增強(qiáng)參數(shù)包括用于該組子圖像中的每個(gè)子圖像的增強(qiáng)參數(shù)，通過將用于每個(gè)子圖像的增強(qiáng)參數(shù)應(yīng)用于與第一像素區(qū)域相對(duì)應(yīng)的每個(gè)子圖像中的像素區(qū)域，為每個(gè)子圖像生成(309)修改的像素區(qū)域，以及通過組合第一像素區(qū)域和修改的像素區(qū)域，生成(311)增強(qiáng)像素區(qū)域。
3.權(quán)利要求1的方法，其中生成(109)增強(qiáng)像素區(qū)域的步驟包括通過利用響應(yīng)于像素值變化量度而確定的加權(quán)組合的加權(quán)進(jìn)行的第一像素區(qū)域和相應(yīng)像素區(qū)域的加權(quán)組合，生成增強(qiáng)像素區(qū)域。
4.權(quán)利要求3的方法，其中相對(duì)于對(duì)于較低像素值變化量度而言、較高頻率子圖像相對(duì)于較低頻率子圖像的加權(quán)，對(duì)于較高像素值變化量度，增加較高頻率子圖像相對(duì)于較低頻率子圖像的加權(quán)。
5.權(quán)利要求1的方法，其中生成(109)增強(qiáng)像素區(qū)域的步驟包括相對(duì)于較低像素值變化量度，對(duì)于較高像素值變化量度，增加至少一個(gè)較高頻率子圖像的偏置。
6.權(quán)利要求1的方法，其中鄰近區(qū)域只包括至第一像素區(qū)域的距離小于50個(gè)像素的像ο
7.權(quán)利要求1的方法，其中確定(107)像素值變化量度的步驟包括在確定像素值變化量度之前，對(duì)鄰近區(qū)域進(jìn)行子采樣。
8.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括為一組能量變化類中的每一個(gè)類，提供一組組合參數(shù)；響應(yīng)于像素值變化量度，為該像素區(qū)域從一組能量變化類中選擇(305)第一能量變化類；檢索(307)與第一能量變化類相對(duì)應(yīng)的第一組組合參數(shù)；以及其中所述組合(309，311)響應(yīng)于第一組組合參數(shù)。
9.權(quán)利要求1的方法，其中確定(107)像素值變化量度的步驟包括 提供(301)—組像素能量間隔；將鄰近區(qū)域的像素劃分(301)到該組像素能量間隔中；以及響應(yīng)于該組像素能量間隔中的至少一個(gè)像素能量間隔中像素的數(shù)量，確定(303)像素值變化量度。
10.權(quán)利要求9的方法，其中像素值變化量度根據(jù)包括最多像素的多個(gè)間隔中像素的比例來確定。
11.權(quán)利要求1的方法，其中確定(107)像素值變化量度包括響應(yīng)于用于鄰近區(qū)域的像素的像素能量，確定像素值變化量度。
12.權(quán)利要求11的方法，進(jìn)一步包括在確定像素值變化量度之前，衰減低于第一頻率的空間頻率。
13.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟為該圖像生成噪聲估計(jì)，以及其中所述組合進(jìn)一步響應(yīng)于該噪聲估計(jì)。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于執(zhí)行權(quán)利要求1-13之中任一權(quán)利要求的方法。
15.一種用于生成增強(qiáng)圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括 用于接收?qǐng)D像的裝置(201);用于從該圖像中生成一組子圖像的裝置(203)，其中該組子圖像中的不同子圖像對(duì)應(yīng)于用于該圖像的不同空間頻帶；以及用于對(duì)于該圖像的至少第一像素區(qū)域執(zhí)行以下步驟的裝置(205) 確定在第一像素區(qū)域的鄰近區(qū)域中的像素值變化量度，和響應(yīng)于像素值變化量度，通過組合第一像素區(qū)域和子圖像的相應(yīng)像素區(qū)域，為增強(qiáng)圖像生成增強(qiáng)像素區(qū)域。
全文摘要
提供用于生成增強(qiáng)圖像的方法和設(shè)備。該方法包括接收(101)待增強(qiáng)的圖像。從該圖像中生成(103)一組子圖像，其中不同的子圖像對(duì)應(yīng)于用于該圖像的不同空間頻帶。對(duì)于該圖像的至少第一像素區(qū)域，在第一像素區(qū)域的鄰近區(qū)域中確定(107)像素值變化。隨后，響應(yīng)于像素值變化，通過組合第一像素區(qū)域和子圖像的相應(yīng)像素區(qū)域，為增強(qiáng)圖像生成(109)增強(qiáng)像素區(qū)域。特別地，利用響應(yīng)于鄰近區(qū)域中的亮度方差而確定的加權(quán)，可以生成輸入圖像和子圖像的加權(quán)和。本發(fā)明可以例如利用減少的偽像和/或噪聲來提供改進(jìn)的對(duì)比度增強(qiáng)。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102292741SQ201080004992
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者德哈恩 G., A. 達(dá)羅查萊陶 J. 申請(qǐng)人:Nxp有限公司, 皇家飛利浦電子股份有限公司