圖像對比度增強方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像對比度增強方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像增強技術(shù)是圖像處理技術(shù)的一種，它可以顯著改善圖像質(zhì)量，使得圖像內(nèi)容 更有層次感并且主觀觀測效果更符合人們需求?，F(xiàn)實生活中，原始圖像往往存在各種問題， 例如：拍照時光圈偏小，導致圖像偏暗；場景的對比度較低，而使得圖像重點不突出；曝光 過度，導致影像失常，照片泛白等。通過圖像增強技術(shù)可以有效解決上述問題，提升顯示質(zhì) 量。
[0003] 常見的圖像增強技術(shù)包括：飽和度增強和對比度增強，相比于飽和度增強，對比度 增強受到的關(guān)注度更高。對比度增強是通過調(diào)節(jié)圖像的灰階分布，增加圖像灰階的分布范 圍，以提高圖像整體或部分的對比度，改善視覺效果。而對比度增強又分為：直方圖均衡 (Histogram Equalization)與伽馬校正，其中伽馬校正方法將伽馬函數(shù)作為映射函數(shù)使 用，從而提高圖像對比度，該方法在用于對比度增強時，很難設(shè)置一個適合于每幅圖像的伽 馬值，且當設(shè)置了錯誤的伽馬值時，原始色彩可能會發(fā)生變化。直方圖均衡方法是通過壓縮 像素數(shù)較少的灰階并擴展像素數(shù)較多的灰階，從而使得處理后圖像獲得較高的對比度。
[0004] 直方圖均衡方法又分為：全局直方圖均衡（Global Histogram Equalization， GHE)及局部直方圖均衡（Local Histogram Equalization，LHE)，全局直方圖均衡主要通過 修改圖像直方圖分布達到對比度增強的目的；而局部直方圖均衡是預先定義一個局部對比 度，然后增強該局部對比度達到增強圖像細節(jié)的效果。
[0005] 圖1、圖2所示分別為原始圖像的直方圖與顯示效果圖，能夠看出原始圖像的對比 度非常低，顯示效果差。
[0006] 采用現(xiàn)有的全局直方圖均衡方法對圖像做對比度增強通常包括以下步驟：
[0007] 步驟1、將圖像轉(zhuǎn)為灰階圖，轉(zhuǎn)換公式為：
[0008] Gray(i,j) = ((R(i, j)+G(i, j)+B(i, j))/3
[0009] 其中，Gray(i，j)為一像素的灰階值，R(i，j)、G(i，j)、和B(i，j)分別為該像素的 紅色、綠色、及藍色子像素對應(yīng)的灰階值；
[0010] 步驟2、如圖3所示，按照灰階值從0到255統(tǒng)計每一灰階值對應(yīng)的像素數(shù)量，并相 應(yīng)制作直方圖；
[0011] 步驟3、如圖4所示，將灰階值從0到255對每一灰階值對應(yīng)的像素數(shù)量做直方圖 累加計算，計算公式為：
[0013] 其中，H(j)表示對應(yīng)于灰階值j的像素數(shù)量；
[0014] 步驟4、如圖5所示，將直方圖累加的最大值歸一化，計算公式為：
[0016] 再將歸一化處理后的數(shù)據(jù)乘上255,得到：
[0017] out (X) = N(x) X 255 ;
[0018] 步驟5、依據(jù)out (X)通過查表獲得對應(yīng)的新的灰階值。
[0019] 圖6、圖7所示分別為經(jīng)上述現(xiàn)有的全局直方圖均衡方法對圖像做對比度增強后 圖像的直方圖與顯示效果圖，能夠看出對比度增強后圖像的對比度得到了一定程度的提 高，顯示效果得以改善，但對比度仍較低，顯示圖像存在失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本發(fā)明的目的在于提供一種圖像對比度增強方法，能夠提高圖像的對比度，減小 圖像失真，優(yōu)化顯示效果。
[0021] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種圖像對比度增強方法，包括如下步驟：
[0022] 步驟1、提供一由呈矩陣式排布的多個像素組成的圖像，并將該圖像轉(zhuǎn)換為灰階 圖；
[0023] 步驟2、計算每同一列相鄰兩行像素的灰階值的差的絕對值Ql和第一灰階值權(quán)重 kl ；
[0024] 每同一列相鄰兩行像素的灰階值的差的絕對值Ql的計算公式為：
[0025] Ql = abs (Gray (i，j) - Gray (i+1，j))
[0026] 第一灰階值權(quán)重kl的計算公式為：
[0028] 其中，同一列相鄰兩行像素的灰階值的差的絕對值Ql的取值范圍為0至255, η為 大于1的正整數(shù)；
[0029] 依據(jù)第一灰階值權(quán)重kl與每同一列相鄰兩行像素的灰階值進行累加計算，計算 公式為：
[0031] 其中，i、j為正整數(shù)，分別代表像素所在的行數(shù)與列數(shù)，Gray (i，j)為第i行第j列 像素的灰階值，Gray (i+1，j)為第i+1行第j列像素的灰階值，Hl (a)為灰階值為a的像素 數(shù)量，Cl(X)為從灰階值Gray (i，j)到灰階值Gray (i+1，j)之間各個灰階值對應(yīng)的像素數(shù) 量之和；
[0032] 步驟3、計算每同一行相鄰兩列像素的灰階值的差的絕對值Q2和第二灰階值權(quán)重 k2 ；
[0033] 每同一行相鄰兩列像素的灰階值的差的絕對值Q2的計算公式為：
[0034] Q2 = abs (Gray (i, j) - Gray(i, j+1))
[0035] 第二灰階值權(quán)重的計算公式為：
[0037] 其中，同一行相鄰兩列像素的灰階值的差的絕對值Q2的取值范圍為0至255, η為 大于1的正整數(shù)且與步驟2中的取值相同；
[0038] 依據(jù)第二灰階值權(quán)重k2與每同一行相鄰兩列像素的灰階值進行累加計算，計算 公式為：
[0040] 其中，i、j為正整數(shù)，分別代表像素所在的行數(shù)與列數(shù)，Gray (i，j)為第i行第j列 像素的灰階值，Gray (i，j+1)為第i行第j+1列像素的灰階值，H3 (a)為灰階值為a的像素 數(shù)量，C3 (X)為從灰階值Gray (i，j)到灰階值Gray (i，j+Ι)之間各個灰階值對應(yīng)的像素數(shù) 量之和；
[0041 ] 步驟4、將步驟2中的Cl⑴與步驟3中C3⑴相加得到C (X);
[0042] C(X) = Cl (X)+C3 (X)
[0043] 步驟5、最大值歸一化，計算公式為：
[0045] 再將N(X)乘以255計算得到增強灰階表out (X)，并通過查表得到新的輸出灰階值 out_gray(i, j)〇
[0046] 所述每一像素包括：紅色、綠色、和藍色子像素。
[0047] 該圖像轉(zhuǎn)為灰階圖的轉(zhuǎn)換公式為：
[0048] Gray(i,j) = (R(i, j)+G(i, j)+B(i, j))/3
[0049] 其中，R(i，j)、G(i，j)、和B(i，j)分別為第i行第j列像素的紅色、綠色、及藍色子 像素對應(yīng)的灰階值。
[0050] X為0到255之間的正整數(shù)。
[0051] 所述第一灰階值權(quán)重kl與第二灰階值權(quán)重k2相同或不同。
[0052] 所述步驟1中的圖像為平面顯示設(shè)備顯示的圖像。
[0053] 所述步驟2與步驟3中η為2、3、或4。
[0054] 所述第一灰階值權(quán)重kl和同一列相鄰兩行像素的灰階值的差的絕對值Ql的η次 方根成反比，所述第二灰階值權(quán)重k2和同一行相鄰兩列像素的灰階值的差的絕對值Q2的 η次方根成反比。
[0055] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的一種圖像對比度增強方法，通過分別計算同一 列相鄰兩行和同一行相鄰兩列的像素之間的灰階差的絕對值，依據(jù)該絕對值分別計算第 一、第二灰階值權(quán)重，再通過第一、第二灰階值權(quán)重進行累加計算和歸一化處理，最終獲得 增強灰階表，進而對各個像素的灰階值進行重新分配，能夠提高圖像的對比度，減小圖像失 真，優(yōu)化顯示效果。
[0056] 為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細 說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
【附圖說明】
[0057] 下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案 及其它有益效果顯而易見。
[0058] 附圖中，
[0059] 圖1為原始圖像的直方圖；
[0060] 圖2為原始圖像的顯示效果圖；
[0061] 圖3為采用現(xiàn)有的全局直方圖均衡方法對圖像做對比度增強的步驟2的示意圖；
[0062] 圖4為采用現(xiàn)有的全局直方圖均衡方法對圖像做對比度增強的步驟3的示意圖；
[0063] 圖5為采用現(xiàn)有的全局直方圖均衡方法對圖像做對比度增強的步驟4的示意圖；
[0064] 圖6為經(jīng)現(xiàn)有的全局直方圖均衡方法對圖像做對比度增強后圖像的直方圖；
[0065] 圖7為經(jīng)現(xiàn)有的全局直方圖均衡方法對圖像做對比度增強后圖像的顯示效果圖；
[0066] 圖8為本發(fā)明的圖像對比度增強方法的流程圖；
[0067] 圖9為本發(fā)明的圖像對比度增強方法的步驟4的示意圖；
[0068] 圖10為本發(fā)明的圖像對比度增強方法的步驟5的示意圖；
[0069] 圖11經(jīng)本發(fā)明的圖像對比度增強方法對圖像做對比度增強后圖像的直方圖；
[0070] 圖12經(jīng)