本實用新型涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置。

背景技術(shù)：

圖像的動態(tài)范圍指的是圖像最亮亮度值與最暗亮度值的比值。目前一般COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)輸出的原始圖像信號為10比特，12比特或14比特，而圖像存儲時為8比特，這樣需要經(jīng)過某種轉(zhuǎn)換來壓縮圖像的動態(tài)范圍，將高動態(tài)范圍的原始圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為低動態(tài)范圍的原始圖像數(shù)據(jù)，這個轉(zhuǎn)換過程稱為寬動態(tài)范圍壓縮。在實際的使用中，如顯示器、打印機(jī)等的動態(tài)范圍更窄，在圖像顯示和打印時也需要對圖像的動態(tài)范圍進(jìn)行壓縮。

寬動態(tài)范圍壓縮的目標(biāo)是盡量保留圖像的細(xì)節(jié)輪廓，以及盡量使圖像保持自然。目前通用的幾種動態(tài)范圍壓縮方式包括全局直方圖均衡，局部直方圖均衡和同態(tài)濾波器等，但直方圖均衡的方法輸出圖像過度不自然，人工痕跡較明顯，且圖像噪聲較大，同態(tài)濾波器的方式導(dǎo)致圖像過度不自然，且計算量較大，不便于集成電路的實現(xiàn)。

因此，如何設(shè)計一種裝置使輸出圖像過度自然，計算簡單變得十分重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于此，有必要針對輸出圖像過度不自然、計算量大的問題，提供一種輸出圖像過度自然、計算簡單，便于集成電路硬件實現(xiàn)的圖像寬動態(tài)范圍壓縮系統(tǒng)。

為達(dá)到實用新型目的，提供一種圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置，所述裝置包括：

計算模塊，用于接收圖像像素，并計算所述圖像像素的原始亮度值的局域 均值；

轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊，與所述計算模塊連接，用于根據(jù)所述局域均值計算得到所述圖像像素的轉(zhuǎn)換函數(shù)；

壓縮模塊，與所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊連接，用于接收輸入的所述圖像像素的原始亮度值，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)換函數(shù)對所述圖像像素暗區(qū)的原始亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，對所述圖像像素亮區(qū)的原始亮度值進(jìn)行衰減，得到將所述原始亮度值進(jìn)行壓縮后的第一亮度值；

對比度增強(qiáng)模塊，與所述計算模塊和所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊連接，用于根據(jù)所述局域均值和所述轉(zhuǎn)換函數(shù)對所述圖像像素的所述原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，得到將所述原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)后的第二亮度值；

第一合成模塊，與所述對比度增強(qiáng)模塊和所述壓縮模塊連接，用于將所述第一亮度值和所述第二亮度值進(jìn)行合成，得到將所述第一亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)后的第三亮度值；

第二合成模塊，與所述第一合成模塊連接，用于接收所述圖像像素的所述原始亮度值，并將所述第三亮度值和所述原始亮度值進(jìn)行合成，得到自然過度的第四亮度值。

在其中一個實施例中，所述計算模塊包括：

均值濾波單元，用于對輸入的圖像像素進(jìn)行均值濾波，得到所述圖像像素的所述原始亮度值的局域均值。

在其中一個實施例中，所述計算模塊還包括：

縮小單元，與所述均值濾波單元連接，用于在所述均值濾波單元對所述圖像像素進(jìn)行均值濾波之前，縮小輸入的所述圖像像素；

插值放大單元，與所述均值濾波單元連接，用于在所述均值濾波單元對所述圖像像素進(jìn)行均值濾波之后，對濾波后的圖像像素進(jìn)行插值放大，得到所述圖像像素的所述局域均值。

在其中一個實施例中，所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊包括：

計算單元，用于根據(jù)所述局域均值計算得到所述轉(zhuǎn)換函數(shù)的轉(zhuǎn)換參數(shù)；

轉(zhuǎn)換函數(shù)單元，與所述計算單元連接，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換參數(shù)獲得所述轉(zhuǎn)換函數(shù)。

在其中一個實施例中，所述壓縮模塊包括：

查表單元，與所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊連接，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換函數(shù)對輸入的所述圖像像素的所述原始亮度值進(jìn)行查表，確定所述原始亮度值的區(qū)域位置；

插值單元，與所述查表單元連接，用于獲取與所述原始亮度值相鄰的兩個采樣亮度值，并采用線性插值的方式計算得到所述第一亮度值。

在其中一個實施例中，所述對比度增強(qiáng)模塊包括：

轉(zhuǎn)換單元，與所述計算模塊和所述轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊連接，用于采用所述轉(zhuǎn)換函數(shù)對所述局域均值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換局域均值；

對比度系數(shù)單元，與所述轉(zhuǎn)換單元連接，用于計算所述轉(zhuǎn)換局域均值與所述局域均值的比值，得到對比度系數(shù)；

對比度增強(qiáng)單元，與所述對比度系數(shù)單元連接，用于采用所述對比度系數(shù)對所述原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，得到所述第二亮度值。

在其中一個實施例中，所述第一合成模塊包括：

第一獲取單元，用于獲取對比度強(qiáng)度參數(shù)，其中，所述對比度強(qiáng)度參數(shù)為大于等于0小于等于1的值，對比度強(qiáng)度參數(shù)的值越大，對比度增強(qiáng)效果越強(qiáng)。對比度強(qiáng)度參數(shù)的值越小，對比度增強(qiáng)效果越??；

第一合成單元，與所述第一獲取單元連接，用于采用所述對比度強(qiáng)度參數(shù)對所述第一亮度值和所述第二亮度值進(jìn)行合成，得到所述第三亮度值。

在其中一個實施例中，所述第二合成模塊包括：

第二獲取單元，用于獲取轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)，其中，所述轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)越大，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度越大，所述轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)越小，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度越??；

第二合成單元，與所述第二獲取單元連接，用于采用所述轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)對所述第三亮度值和所述原始亮度值進(jìn)行合成，得到所述第四亮度值，并輸出所述第四亮度值。

在其中一個實施例中，所述局域均值的亮度值越大，對應(yīng)的轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù) 的值越小，所述局域均值的亮度越小，對應(yīng)的轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)的值越大。

在其中一個實施例中，所述轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)為單調(diào)遞減函數(shù)。

本實用新型的有益效果包括：

上述圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置，通過轉(zhuǎn)換函數(shù)將圖像像素暗區(qū)的亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，將圖像像素亮區(qū)的亮度值進(jìn)行衰減，圖像像素的高動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換為低動態(tài)范圍，實現(xiàn)圖像像素的寬動態(tài)范圍壓縮。同時，通過對原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，并將對比度增強(qiáng)后的亮度值和壓縮后的亮度值合成的方式，來較好的保持圖像像素的對比度，進(jìn)而達(dá)到保持圖像清晰鮮明的效果。并且，通過將壓縮后和對比度增強(qiáng)后的亮度值與原始亮度值合成的方式達(dá)到圖像像素過度自然的效果，克服傳統(tǒng)對圖像像素處理時人工痕跡較明顯的缺陷。并且，采用上述方式輸出的亮度值可以很好的顯示器上顯示或者在打印機(jī)上打印，計算過程簡單，便于集成電路實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為一個實施例中的圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為另一個實施例中的圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一個實施例中的轉(zhuǎn)換函數(shù)的曲線示意圖；

圖4為一個實施例中的轉(zhuǎn)換參數(shù)的曲線示意圖；

圖5為一個實施例中的S型函數(shù)的曲線示意圖；

圖6為一個實施例中的轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)的曲線示意圖；

圖7為又一個實施例中的圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置的處理流程示意圖；

圖8為一個實施例中圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置的電路實現(xiàn)圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新 型。

在一個實施例中，如圖1、圖2所示，提供了一種圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置，該裝置包括：計算模塊100，用于接收圖像像素，并計算圖像像素的原始亮度值的局域均值。轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊200，與計算模塊100連接，用于根據(jù)局域均值計算得到圖像像素的轉(zhuǎn)換函數(shù)。壓縮模塊300，與轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊200連接，用于接收圖像像素的原始亮度值，并根據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素暗區(qū)的原始亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，對圖像像素亮區(qū)的原始亮度值進(jìn)行衰減，得到將原始亮度值進(jìn)行壓縮后的第一亮度值。對比度增強(qiáng)模塊400，與計算模塊100和轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊300連接，用于根據(jù)局域均值和轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素的原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，得到將原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)后的第二亮度值。第一合成模塊500，與對比度增強(qiáng)模塊和壓縮模塊連接，用于將第一亮度值和第二亮度值進(jìn)行合成，得到將第一亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)后的第三亮度值。第二合成模塊600，與第一合成模塊連接500，用于接收圖像像素的原始亮度值，并將第三亮度值和原始亮度值進(jìn)行合成，得到自然過度的第四亮度值。

本實施例中，計算模塊100計算圖像像素的局域均值，優(yōu)選的，計算模塊100中包括均值濾波單元120，用于對圖像像素的原始亮度值進(jìn)行均值濾波，計算出圖像像素局域范圍內(nèi)的局域均值。均值濾波單元120可以為低通濾波單元，如：低通濾波器(LPF，Low Pass Filter)。在對圖像像素進(jìn)行均值濾波時，一般采用較大的濾波器窗口(濾波器窗口越大，截止頻率越低，濾波效果越平滑)進(jìn)行均值濾波，這樣可以保證圖像相鄰像素之間局域均值的平滑過渡，即在圖像像素的局域范圍內(nèi)，相鄰像素之間的均值幾乎是一致的，因此，圖像像素的局域均值可表示為：I_lpf＝LPF(I)，其中，I＝I(x，y)，表示圖像像素局域范圍內(nèi)的待處理的原始亮度值。需要說明的是，低通濾波單元的濾波窗口大小與圖像的尺寸相關(guān)，圖像尺寸越大，濾波窗口也越大。傳統(tǒng)的低通濾波單元的窗口需要9×9以上，計算比較耗時，為了減少耗時，加速濾過過程，計算模塊100還包括縮小單元110，與均值濾波單元120連接，用于事先將圖像像素縮小，然后均值濾波單元120對縮小后的圖像像素進(jìn)行小窗口均值濾波。計算模塊100還 包括插值放大單元130，也與均值濾波單元120連接，用于將濾波后的圖像像素進(jìn)行插值放大，這樣不僅達(dá)到了均值濾波的效果，且加速了整個濾波過程。

得到圖像像素的局域均值之后，根據(jù)局域均值計算得到圖像像素的轉(zhuǎn)換函數(shù)T，并使用轉(zhuǎn)換函數(shù)對原始亮度值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素的原始亮度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，對圖像像素的亮度值較小(暗區(qū))的亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，對圖像像素的亮度值較大(亮區(qū))的亮度值進(jìn)行衰減，進(jìn)而將圖像像素的高動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換為低動態(tài)范圍，得到寬動態(tài)范圍壓縮后的第一亮度值，即I_t(x,y)＝T(I(x,y))，其中，I_t(x,y)為第一亮度值。局域均值越大，表示在該局域范圍內(nèi)的像素的亮度值較大，局域均值越小，表示該局域范圍內(nèi)的像素的亮度值越小。具體的，圖像像素的亮區(qū)指的是圖像像素的局域均值大于預(yù)設(shè)亮度值的區(qū)域，當(dāng)局域均值大于預(yù)設(shè)亮度值時，得到的轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素的亮度值進(jìn)行衰減，圖像像素的暗區(qū)指的是圖像像素的局域均值小于等于預(yù)設(shè)亮度值的區(qū)域，當(dāng)局域均值小于等于預(yù)設(shè)亮度值時，得到的轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素的亮度值進(jìn)行增強(qiáng)。

對比度增強(qiáng)模塊400用于對圖像像素的原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，得到第二亮度值。具體包括：轉(zhuǎn)換單元410，與計算模塊100和轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊200連接，用于采用轉(zhuǎn)換函數(shù)對局域均值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換局域均值。對比度系數(shù)單元420，與轉(zhuǎn)換單元410連接，用于計算轉(zhuǎn)換局域均值與所述局域均值的比值，得到對比度系數(shù)。對比度增強(qiáng)單元430，與對比度系數(shù)單元420連接，用于采用對比度系數(shù)對原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，得到第二亮度值I_c(x,y)。

下面通過推理的方式解釋采用上述方式增強(qiáng)圖像像素對比度的原理。

由于是采用低通濾波單元計算的局域均值，因此需每次對圖像像素的局域區(qū)域進(jìn)行對比度增強(qiáng)，然后達(dá)到對整個圖像像素的對比度增強(qiáng)，局部對比度的定義公式如下：

其中，I_avg為圖像像素點(diǎn)附近的局域均值。

為了保持圖像像素變換前后對比度相等，則需滿足以下等式：

$\frac{I(x,y)-I_{avg}}{I_{avg}}=\frac{I_c(x,y)-I_{cavg}}{I_{cavg}}$

其中，I_c(x,y)表示轉(zhuǎn)換函數(shù)T轉(zhuǎn)換后的像素值，I_cavg表示轉(zhuǎn)換函數(shù)轉(zhuǎn)換后的像素的局域均值，由于在像素(x，y)的鄰域的一定范圍內(nèi)I_avg保持一致，可以視為恒定，因此在鄰域的一定范圍內(nèi)T(I_avg)也可以視為是恒定的，可以將T(I_avg)作為T函數(shù)轉(zhuǎn)換后局部領(lǐng)域的期望均值，即I_cavg＝T(I_avg)，將上述等式進(jìn)行替換，可以得到：

$\frac{I(x,y)-I_{avg}}{I_{avg}}=\frac{I_c(x,y)-T\left(I_{avg}\right)}{T\left(I_{a\mathrm{\ν}g}\right)}$

$I_c(x,y)=\frac{I(x,y)-I_{avg}}{I_{avg}}*T\left(I_{avg}\right)+T\left(I_{avg}\right)=\frac{T\left(I_{avg}\right)}{I_{avg}}*I(x,y)$

I_avg為局域均值，可通過低通濾波單元計算得到，因此I_avg與I_lpf為同一值，則上述等式可轉(zhuǎn)換為：

其中，I_c(x,y)為對比度增強(qiáng)后圖像像素的亮度值，即對比度增強(qiáng)模塊400中得到的第二亮度值。表示對比度系數(shù)。

在得到第一亮度值和第二亮度值后，將第一亮度值和第二亮度值進(jìn)行合成，得到將第一亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)后的第三亮度值，具體包括：第一獲取單元510，用于獲取對比度強(qiáng)度參數(shù)。第一合成單元520，與第一獲取單元510連接，用于采用對比度強(qiáng)度參數(shù)對第一亮度值和第二亮度值進(jìn)行合成，得到第三亮度值。

其中，對比度強(qiáng)度參數(shù)A為大于等于0小于等于1的值，對比度強(qiáng)度參數(shù)的值越大，對第一亮度值的對比度增強(qiáng)效果越強(qiáng)。對比度強(qiáng)度參數(shù)的值越小，對第一亮度值的對比度增強(qiáng)效果越小。

由于直接采用轉(zhuǎn)換函數(shù)T轉(zhuǎn)換后的第一亮度值，是將原始圖像像素中的暗區(qū)進(jìn)行增強(qiáng)，對圖像像素中的亮區(qū)進(jìn)行衰減，從而達(dá)到對圖像像素壓縮的效果，但這樣勢必會降低圖像像素的對比度，而對比度降低會造成圖像模糊不清，色彩也會變得暗淡，為了使圖像像素保持清晰，色彩保持鮮明，需要對轉(zhuǎn)換后的圖像像素進(jìn)行對比度增強(qiáng)，對比度增強(qiáng)模塊400可以有效的增強(qiáng)圖像像素的對 比度。而采用對比度強(qiáng)度參數(shù)A將壓縮模塊300中轉(zhuǎn)換后的圖像像素的亮度值和對比度增強(qiáng)模塊400中對比度增強(qiáng)后的亮度值進(jìn)行合成，既能達(dá)到圖像像素壓縮的效果，又能保持相對的圖像對比度，保持圖像清晰鮮明。其中，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)對比度強(qiáng)度參數(shù)A的值，若想要對比度增強(qiáng)效果好些，可將對比度強(qiáng)度參數(shù)A的值設(shè)置的大些，若想要圖像像素的壓縮效果好些，可將對比度強(qiáng)度參數(shù)A的值設(shè)置的小些。

其中，采用對比度強(qiáng)度參數(shù)A將第一亮度值和第二亮度值進(jìn)行合成，得到第三亮度值采用的公式如下：I_o(x,y)＝I_c(x,y)*A+I_t(x,y)*(1-A)。

第一合成模塊500輸出的處理后的第三亮度值人工處理痕跡較明顯，為了克服人工痕跡明顯，圖像過度不自然的問題，將第三亮度值與圖像像素的原始亮度值進(jìn)行合成，可以有效的解決的人工痕跡明顯、圖像過度不自然的問題。

結(jié)合上述說明，可以得出本實施例中的圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置通過對圖像像素暗區(qū)的亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，對圖像像素亮區(qū)的亮度值進(jìn)行衰減，達(dá)到將高動態(tài)范圍的圖像像素轉(zhuǎn)換為低動態(tài)范圍的圖像像素的效果，實現(xiàn)圖像像素的寬動態(tài)范圍壓縮，同時，通過增強(qiáng)圖像像素對比度的方式達(dá)到保持圖像清晰鮮明的效果，通過將壓縮和對比度增強(qiáng)后的亮度值與原始亮度值合成的方式達(dá)到圖像像素過度自然的效果，克服傳統(tǒng)對圖像像素處理時人工痕跡較明顯的缺陷。并且，采用上述方式輸出的亮度值可以很好的顯示器上顯示或者在打印機(jī)上打印，計算過程簡單，便于集成電路實現(xiàn)。

其中，值得說明的是，該裝置中還包括輸入模塊010，分別與計算模塊100，壓縮模塊300和第二合成模塊600連接，用于輸入圖像像素的原始亮度值。輸出模塊700，用于輸出第四亮度值。輸出模塊700包括顯示器和打印機(jī)。

在一個實施例中，轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊200包括：計算單元210，用于根據(jù)局域均值計算得到所述轉(zhuǎn)換函數(shù)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換函數(shù)單元220，與計算單元210連接，用于根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)獲得所述轉(zhuǎn)換函數(shù)。

其中轉(zhuǎn)換參數(shù)b是與局域均值I_lpf相關(guān)聯(lián)的，其可以通過以下計算公式獲得：

其中，c為圖像像素的亮度增強(qiáng)或衰減的分界點(diǎn)，即預(yù)設(shè)亮度值，可通過預(yù)先實驗獲得；Ka為低亮度區(qū)域(暗區(qū))的增強(qiáng)參數(shù)，其值可以表示低亮度區(qū)域的增強(qiáng)的程度，Ka的取值范圍為[0，0.45]，0表示暗區(qū)不增強(qiáng)，Ka越大暗區(qū)增強(qiáng)的強(qiáng)度越大；Kb為高亮度區(qū)域(亮區(qū))的衰減系數(shù)，其值可以表示高亮度區(qū)域的衰減程度，Kb的取值范圍為[0，0.45]，0表示亮區(qū)不衰減，Kb越大亮區(qū)衰減的強(qiáng)度越大。圖4為一個實施例中的轉(zhuǎn)換參數(shù)b的曲線示意圖。

得到轉(zhuǎn)換參數(shù)b后，可得到轉(zhuǎn)換函數(shù)T。轉(zhuǎn)換函數(shù)可表示為：

轉(zhuǎn)換函數(shù)對應(yīng)的曲線示意圖如圖3所示，當(dāng)b<0.5時，轉(zhuǎn)換函數(shù)T對圖像像素的原始亮度值進(jìn)行衰減(圖3所示的下面5條曲線，橫軸表示轉(zhuǎn)換前的原始亮度值，縱軸表示轉(zhuǎn)換后的第一亮度值)，b值越小，當(dāng)b≥0.5時，轉(zhuǎn)換函數(shù)T對圖像像素的原始亮度值進(jìn)行增強(qiáng)(圖3所示的上面6條曲線，橫軸表示轉(zhuǎn)換前的原始亮度值，縱軸表示轉(zhuǎn)換后的第一亮度值)。圖3中示出了轉(zhuǎn)換參數(shù)b為0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，0.95(圖中曲線由下至上)，共11條曲線示意圖，每條曲線有65個抽樣點(diǎn)，11條曲線共715個點(diǎn)，組成轉(zhuǎn)換函數(shù)查找表。

優(yōu)選的，在一個實施例中，壓縮模塊300包括查表單元310，與轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊200連接，用于根據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)對輸入的圖像像素的原始亮度值進(jìn)行查表，確定原始亮度值的區(qū)域位置。插值單元320，與查表單元310連接，用于獲取與原始亮度值相鄰的兩個采樣亮度值，并采用線性插值的方式計算得到第一亮度值。

對于任何b、I參數(shù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)換函數(shù)，可以由相鄰的兩個采樣點(diǎn)采用雙線性線性插值來計算。如果查找表時直接查找到與原始亮度值相同的采樣亮度值，則該采樣亮度值對應(yīng)的轉(zhuǎn)換亮度值即為第一亮度值。采用查找表的方式簡便快捷，易于實施，采用雙線性線性插值的計算方式提高轉(zhuǎn)換精度。

在一個實施例中，第二合成模塊600包括：第二獲取單元610，用于獲取轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)。其中，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)越大，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度越大，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)越小，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度越小。第二合成單元620，與第二獲取單元610連接，用于采用轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)對第三亮度值和原始亮度值進(jìn)行合成，得到第四亮度值，并輸出第四亮 度值。

其中，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B可以為常數(shù)，也可以為函數(shù)曲線，優(yōu)選的，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)為單調(diào)遞減函數(shù)。即轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B的斜率為負(fù)。轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B在局域均值I_lpf越小時，對應(yīng)的B值越大，在局域均值I_lpf越大時，對應(yīng)的B值越小，這樣最終輸出圖像的結(jié)果是對圖像暗區(qū)增強(qiáng)效果明顯，對圖像亮區(qū)衰減效果作用小，可以減小輸出圖像的失真和引入噪聲的程度。在轉(zhuǎn)換強(qiáng)度和最終效果之間做一個折中。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B可以采用Sigmoid(S型函數(shù))曲線變換而來，Sigmoid曲線的一個實施例如圖5所示，Sigmoid曲線函數(shù)表示如下：

$Sigmoid\left(x\right)=\frac{1}{1+e^{-x}}$

采用Sigmoid函數(shù)的轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B表示為：B(I_lpf)＝Sigmiod(6*(0.5-I_lpf))。

圖6為一個實施例中的轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B(I_lpf)。

因此，采用上述圖像寬動態(tài)范圍壓縮技術(shù)得到的最終輸出結(jié)果為：

I_out(x,y)＝I_o(x,y)*B(I_lpf(x,y))+I(x,y)*(1-B(I_lpf(x,y)))

將I_o(x,y)＝I_c(x,y)*A+I_t(x,y)*(1-A)帶入后得到：

$I_{out}\left(x,y\right)=\&lsqb;\frac{T\left(I_{lpf}\left(x,y\right)\right)}{I_{lpf}\left(x,y\right)}*I\left(x,y\right)*A+T\left(I\left(x,y\right)\right)*\left(1-A\right)\&rsqb;*B\left(I_{lpf}\left(x,y\right)\right)+I\left(x,y\right)*\left(1-B\left(I_{lpf}\left(x,y\right)\right)\right)$

采用上述技術(shù)輸出的圖像過度自然，計算簡單，便于集成電路的硬件實現(xiàn)。

值得說明的是，若轉(zhuǎn)換器強(qiáng)度參數(shù)B為函數(shù)曲線時，B函數(shù)是與局域均值相關(guān)聯(lián)的函數(shù)，可以先將對B函數(shù)進(jìn)行抽樣，組成查找表，例如，對B函數(shù)抽樣為64個點(diǎn)，這64個點(diǎn)組成查找表。在獲取轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)時，在確定局域均值之后，通過查表的方式獲得轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B。若局域均值剛好為某一抽樣點(diǎn)，則該抽樣點(diǎn)對應(yīng)的函數(shù)值即為要獲取的轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B，若局域均值不是抽樣點(diǎn)，則由與局域均值相鄰的兩個抽樣點(diǎn)采用線性插值的方式計算得到轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B。

需要說明的是，在實現(xiàn)上述裝置時，計算模塊100中的計算圖像像素的局 域均值時可采用低通濾波器實現(xiàn)，即可通過硬件電路實現(xiàn)。轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊200與計算模塊100連接，用于接收計算模塊100輸出的局域均值，并根據(jù)局域均值生成圖像像素的轉(zhuǎn)換函數(shù)，其可通過一函數(shù)生成電路實現(xiàn)。壓縮模塊300與轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊200連接，用于根據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素暗區(qū)的原始亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，對圖像像素亮區(qū)的原始亮度值進(jìn)行衰減，得到壓縮后的第一亮度值，其可通過一函數(shù)轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)。對比度增強(qiáng)模塊400分別與壓縮模塊300和計算模塊100連接，用于對原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)以得到第二亮度值，可通過一對比度增強(qiáng)電路實現(xiàn)。第一合成模塊500與壓縮模塊300和對比度增強(qiáng)模塊400連接，用于將第一亮度值和第二亮度值進(jìn)行合成，得到第三亮度值，可通過加法電路實現(xiàn)。相似的，第二合成模塊600與第一合成模塊500連接，用于將原始亮度值和第三亮度值進(jìn)行合成，得到第四亮度值，可通過加法電路實現(xiàn)。圖7示出了一個具體實施例中的電路實現(xiàn)圖。其中，第一合成模塊500中的第一獲取單元510在獲取對比度強(qiáng)度參數(shù)A時，可通過一乘法電路實現(xiàn)，第二合成模塊600中第二獲取單元610在獲取轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B時，也可通過一乘法電路實現(xiàn)。

為了更好地解釋說明上述實施例中的圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置，以下結(jié)合該裝置的處理流程進(jìn)行詳細(xì)的說明：

在一個實施例中，參見圖8，圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置的處理流程，包括以下步驟：

S100，計算圖像像素的原始亮度值的局域均值。

S200，根據(jù)局域均值計算得到圖像像素的轉(zhuǎn)換函數(shù)。

S300，根據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素暗區(qū)的原始亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，對圖像像素亮區(qū)的原始亮度值進(jìn)行衰減，得到將原始亮度值進(jìn)行壓縮后的第一亮度值。

S400，根據(jù)局域均值和轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素的原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，得到將原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)后的第二亮度值。

S500，將第一亮度值和所述第二亮度值進(jìn)行合成，得到將第一亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)后的第三亮度值。

S600，將第三亮度值和圖像像素的原始亮度值進(jìn)行合成，得到自然過度的第四亮度值。

上述實施例中的圖像寬動態(tài)范圍壓縮裝置，通過轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像像素暗區(qū)的亮度值進(jìn)行增強(qiáng)，對圖像像素亮區(qū)的亮度值進(jìn)行衰減，達(dá)到將高動態(tài)范圍的圖像像素轉(zhuǎn)換為低動態(tài)范圍的圖像像素的效果，實現(xiàn)圖像像素的寬動態(tài)范圍壓縮，同時，通過對原始亮度值進(jìn)行對比度增強(qiáng)，并將對比度增強(qiáng)后的亮度值和壓縮后的亮度值合成的方式，來較好的保持圖像像素的對比度，進(jìn)而達(dá)到保持圖像清晰鮮明的效果。并且，通過將壓縮和對比度增強(qiáng)后的亮度值與原始亮度值合成的方式達(dá)到圖像像素過度自然的效果，克服傳統(tǒng)對圖像像素處理時人工痕跡較明顯的缺陷。并且，采用上述方式輸出的亮度值可以很好的顯示器上顯示或者在打印機(jī)上打印。

具體的，步驟S200包括：S210，根據(jù)局域均值計算得到轉(zhuǎn)換函數(shù)的轉(zhuǎn)換參數(shù)b。S220，根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)獲得轉(zhuǎn)換函數(shù)T。

具體的，步驟S400包括：S410，采用轉(zhuǎn)換函數(shù)對局域均值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換局域均值T(I_lpf)。

S420，計算轉(zhuǎn)換局域均值T(I_lpf)與局域均值I_lpf的比值，得到對比度系數(shù)

S430，采用對比度系數(shù)對原始亮度值進(jìn)行計算，得到第二亮度值I_c(x,y)。

具體的，步驟S500包括：S510，獲取對比度強(qiáng)度參數(shù)A。S520，采用對比度強(qiáng)度參數(shù)A對第一亮度值和第二亮度值進(jìn)行合成，得到第三亮度值。

具體的，步驟S600包括：S610，獲取轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B。S620，采用轉(zhuǎn)換強(qiáng)度參數(shù)B對第三亮度值和原始亮度值進(jìn)行合成，得到第四亮度值，并輸出第四亮度值。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達(dá)了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。因此，本實用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。