專利名稱：圖像對比度增強裝置及增強方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像對比度增強裝置及增強方法，尤其是應(yīng)用于視頻圖像處理的，能有效防止閃爍的自適應(yīng)圖像對比度增強裝置及增強方法。
背景技術(shù)：
在人們對于媒體質(zhì)量要求越來越高的今天，視頻圖像的對比度成為很多電子視頻設(shè)備的性能的一個重要指標?，F(xiàn)在，一般的顯示設(shè)備中已經(jīng)具備了對圖像對比度進行手動調(diào)整的功能通過提高某些固定灰度區(qū)域的灰度映射區(qū)曲線斜率達到這些灰度等級上的對比度提升。這種調(diào)節(jié)方法必然壓縮了其他的灰度等級上的對比度，當視頻數(shù)據(jù)的灰度等級分部在在被壓縮灰度等級上時，對比度不但不會提升，反而會下降，甚至出現(xiàn)灰度合并。
現(xiàn)有技術(shù)多采用多條灰度映射曲線的方法來根據(jù)視頻圖像進行動態(tài)對比度調(diào)整，根據(jù)圖像的灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及場景的檢測信號，確定用于進行灰度映射的曲線，然后對圖像進行灰度映射，從而進行動態(tài)對比度調(diào)整。但是，該方法存在一些缺陷在場景中的灰度分布出現(xiàn)細微變化時，場景檢測信號在各種模式間出現(xiàn)頻繁切換，從而使圖像出現(xiàn)閃爍，而這一點在實際應(yīng)用中是不能接受的；同時，這種采用備選曲線的方式，不但動態(tài)調(diào)整的可選范圍有限，而且由于表格本身需要存儲，因此開銷也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種圖像對比度增強裝置，該裝置能動態(tài)地根據(jù)序列圖像的灰度等級分布提高有效灰度等級的對比度，并能對場景切換時的動態(tài)對比度調(diào)整曲線進行軟切換，從而有效防止自適應(yīng)動態(tài)對比度增強時的圖像閃爍。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種圖像對比度增強方法，該方法能動態(tài)地根據(jù)序列圖像的灰度等級分布提高有效灰度等級的對比度，并能對場景切換時的動態(tài)對比度調(diào)整曲線進行軟切換，從而有效防止自適應(yīng)動態(tài)對比度增強時的圖像閃爍。
為實現(xiàn)上述的第一個目的，本發(fā)明提供了一種圖像對比度增強裝置，該裝置包括一灰度分布統(tǒng)計電路，用于接收圖像亮度信號和計算所述圖像的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；一自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路，與所述灰度分布統(tǒng)計電路相連接，用于計算灰度映射曲線；一幀間曲線軟融合電路，與所述自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路相連接，用于對所述灰度映射曲線進行幀間融合；一灰度映射電路，與所述幀間曲線軟融合電路相連接，用于對輸入的所述圖像的亮度信號進行灰度映射。
所述圖像對比度增強裝置還包括一用于提供參考分量信息和場景切換信息的參考分量分布和場景檢測電路，與所述灰度分布統(tǒng)計電路、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路、幀間曲線軟融合電路和灰度映射電路相連接。
該裝置還包括一第一選擇開關(guān)，用于接收圖像亮度信號并選擇是否進行細節(jié)分離；一細節(jié)分離電路，與所述第一選擇開關(guān)相連接，用于將輸入的所述圖像亮度信號分解為細節(jié)信號和非細節(jié)信號；一第二選擇開關(guān)，與所述第一選擇開關(guān)、細節(jié)分離電路和灰度映射電路相連接，用于根據(jù)所述第一選擇開關(guān)的狀態(tài)選擇所述灰度映射電路的輸入信號；一細節(jié)合成電路，與所述細節(jié)分離電路和灰度映射電路相連接，用于將所述細節(jié)信號與所述非細節(jié)信號經(jīng)過所述灰度映射電路處理后得到的信號進行合成；一第三選擇開關(guān)，與所述細節(jié)合成電路和灰度映射電路相連接，用于根據(jù)所述第一選擇開關(guān)的狀態(tài)選擇輸出信號。
該裝置還包括一用于存儲前幀的軟融合結(jié)果的數(shù)據(jù)緩沖電路，與所述幀間曲線軟融合電路相連接。
為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供了一種圖像對比度增強方法，該方法包括以下步驟步驟1、灰度分布統(tǒng)計電路對當前幀的待處理的圖像亮度信號進行灰度分布統(tǒng)計，得到灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并將所述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)輸出到自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路；步驟2、所述自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路根據(jù)所述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算所述圖像亮度信號的灰度映射曲線，并將所述灰度映射曲線作為當前幀的灰度映射曲線輸出到幀間曲線軟融合電路；步驟3、所述幀間曲線軟融合電路將所述當前幀的灰度映射曲線與數(shù)據(jù)緩沖電路中存儲的前幀的軟融合結(jié)果進行軟融合，得到當前幀的軟融合結(jié)果，并將所述當前幀的軟融合結(jié)果輸出到灰度映射電路并存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖電路；步驟4、所述灰度映射電路根據(jù)所述軟融合得到的結(jié)果對輸入信號進行灰度映射，并將所述灰度映射的結(jié)果輸出。
所述圖像對比度增強方法的步驟2中，計算所述圖像亮度信號的灰度映射曲線時也計算場景切換增益系數(shù)，然后將所述灰度映射曲線乘以所述場景切換增益系數(shù)，并將得到的結(jié)果作為當前幀的灰度映射曲線輸出到幀間曲線軟融合電路。
該方法的步驟4具體為第一選擇開關(guān)選擇是否進行細節(jié)分離，若進行，細節(jié)分離電路對所述圖像亮度信號進行細節(jié)分離，將細節(jié)信號輸出到細節(jié)合成電路，并將非細節(jié)信號輸出到第二選擇開關(guān)；所述第二選擇開關(guān)選擇所述非細節(jié)信號作為所述灰度映射電路的輸入信號；所述灰度映射電路對所述輸入信號進行灰度映射并將所述灰度映射的結(jié)果輸出到第三選擇開關(guān)和所述細節(jié)合成電路；所述細節(jié)合成電路將所述細節(jié)信號和灰度映射結(jié)果進行合成，并將所述合成的結(jié)果輸出到所述第三選擇開關(guān)；所述第三選擇開關(guān)選擇所述合成結(jié)果作為亮度輸出信號；否則，所述第二選擇開關(guān)選擇所述圖像亮度信號作為所述灰度映射電路的輸入信號；所述灰度映射電路對所述輸入信號進行灰度映射并將所述灰度映射的結(jié)果輸出到所述第三選擇開關(guān)和細節(jié)合成電路；所述第三選擇開關(guān)選擇所述灰度映射結(jié)果作為亮度輸出信號。
因此，本發(fā)明實現(xiàn)了動態(tài)地根據(jù)序列圖像的灰度等級分布提高有效灰度等級的對比度，并實現(xiàn)了對場景切換時的動態(tài)對比度調(diào)整曲線進行軟切換，從而實現(xiàn)了有效防止閃爍的自適應(yīng)動態(tài)對比度增強。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明圖像對比度增強裝置的實施例1的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明圖像對比度增強方法的實施例1的流程圖。
圖3為本發(fā)明圖像對比度增強方法的實施例1的直方圖分布函數(shù)曲線和該曲線對應(yīng)的等效灰度映射曲線示意圖。
圖4為本發(fā)明圖像對比度增強方法的實施例1的圖像對比度增強方法的幀間曲線軟融合示意圖。
圖5為本發(fā)明圖像對比度增強裝置的實施例2的結(jié)構(gòu)框圖。
圖6為本發(fā)明圖像對比度增強方法的實施例2的流程圖。
圖7為本發(fā)明圖像對比度增強方法的實施例2的場景切換增益軟融合示意圖。
圖8為本發(fā)明圖像對比度增強方法的實施例2的帶有場景切換的幀間曲線軟融合示意圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1所示，本實施例的圖像對比度增強裝置包括一灰度分布統(tǒng)計電路1；一自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路2，與灰度分布統(tǒng)計電路1相連接；一幀間曲線軟融合電路3，與自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路2相連接；一數(shù)據(jù)緩沖器31，與幀間曲線軟融合電路3相連接；一灰度映射電路4，與幀間曲線軟融合電路3相連接；一第一選擇開關(guān)71；一細節(jié)分離電路5與第一選擇開關(guān)71相連接；一第二選擇開關(guān)72，與第一選擇開關(guān)71、細節(jié)分離電路5和灰度映射電路4相連接；一細節(jié)合成電路6，與細節(jié)分離電路5和灰度映射電路4相連接；一第三選擇開關(guān)73，與灰度映射電路4和細節(jié)合成電路6相連接。
灰度分布統(tǒng)計電路1用于接收圖像亮度信號并計算所述圖像的灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)；自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路2用于根據(jù)所述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算灰度映射曲線；幀間曲線軟融合電路3用于對所述灰度映射曲線進行幀間軟融合；數(shù)據(jù)緩沖器31用于存儲前幀的軟融合結(jié)果；灰度映射電路4用于根據(jù)所述幀間軟融合的結(jié)果對輸入信號進行灰度映射；細節(jié)分離電路5用于將輸入的圖像亮度信號分解為細節(jié)信號和非細節(jié)信號；第一選擇開關(guān)71用于選擇是否進行細節(jié)分離；細節(jié)合成電路6用于將所述細節(jié)信號與非細節(jié)信號經(jīng)過灰度映射電路4處理后的信號進行合成；第二選擇開關(guān)72用于根據(jù)第一選擇開關(guān)71的狀態(tài)選擇灰度映射電路4的輸入信號；第三選擇開關(guān)73用于根據(jù)第一選擇開關(guān)71的狀態(tài)選擇輸出信號；當?shù)谝贿x擇開關(guān)71接通圖示A1端時，選擇不進行細節(jié)分離，此時，第二選擇開關(guān)72相應(yīng)地接通圖示A2端，從而選擇圖像亮度信號作為灰度映射電路4的輸入，第三選擇開關(guān)73相應(yīng)地接通圖示A3端，從而選擇灰度映射電路4的輸出作為亮度信號輸出；當?shù)谝贿x擇開關(guān)71接通B1端時，選擇進行細節(jié)分離，此時，第二選擇開關(guān)72相應(yīng)地接通B2端，從而選擇細節(jié)分離電路5輸出的非細節(jié)信號作為灰度映射電路4的輸入，第三選擇開關(guān)相應(yīng)地接通B3端，從而選擇細節(jié)合成電路6的輸出作為亮度信號輸出。
如圖2所示，為本實施例的圖像對比度增強方法的流程圖，包括以下步驟步驟101、灰度分布統(tǒng)計電路對圖像幀樣本中的整幅圖像或圖像的特定區(qū)域的亮度信號進行直方圖統(tǒng)計，并將得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)輸出到自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路；實際輸入的亮度信號的灰度值Y的取值在區(qū)間
內(nèi)，本步驟中，灰度統(tǒng)計的具體內(nèi)容和方法為定義L＝8為Y的數(shù)據(jù)比特位寬，歸一化后得到相應(yīng)的直方圖分布函數(shù)f(n)，n＝0，1，L N，其中N是量化的直方圖柱數(shù)，例如N＝64；然后，計算出灰度分布的重心即一階矩所在柱的位置nG以及灰度分布的分散程度方差即二階矩的值σ2；步驟102、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路根據(jù)上述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自適應(yīng)地動態(tài)計算針對該圖像亮度信號的等效灰度映射曲線，并將計算結(jié)果作為當前幀的灰度映射曲線輸出到幀間曲線軟融合電路；本步驟中計算灰度映射曲線的一種方法為根據(jù)f(n)計算累積密度函數(shù)F(n)=Σk=0~nf(k),]]>k＝0，1，L N；用該累積密度函數(shù)F(n)的變形H(n)＝γ(n)·(F(n)-M(n))作為映射曲線，其中，γ(n)對應(yīng)各個灰度區(qū)間的增益，例如γ(n)=1.0n<101-(n-10)/22n≥10;]]>M(n)為對圖像整體亮度的補償曲線，例如M(n)=n·(a/n0)n<n0,α∈(0,1023)1023-(N-i)·(1023-a)/(N-n0)n≥n0,]]>其中n0為對應(yīng)直方圖中心所在的灰度等級區(qū)間；當然，最簡單的也可以是M(n)＝1023·n/N)；本步驟中計算灰度映射曲線的另一種方法為H(n)＝M(n)+k·Δ(f(n)，nG，σ2)，其中M(n)仍為對圖像整體亮度的補償曲線；Δ(f(n),nG,σ2)=Σi=1,...mλiΔi,]]>其中nG及σ2為步驟101中計算得到的圖像的灰度分布統(tǒng)計一階矩和二階矩，Δi(i＝1，L，m-1)是周期為2N，N，N/2，N/4，…的類似余弦的備選曲線，例如Δ1(n)＝sin(n/2N*2π)；Δ2(n)＝-sin(n/N*2π)等，Δm是動態(tài)計算的以nG附近為過零點的曲線，如過零點左右都采半個周期的正弦曲線，λi是各曲線的加權(quán)系數(shù)；H(n)可以作為當前幀計算出來的灰度映射曲線，同時也可用其等效表示HΔ(n)＝F(n)-M(n)作為當前幀的等效灰度映射曲線，f(n)和HΔ(n)的曲線如圖3所示；本實施例中應(yīng)用的是等效灰度映射曲線；步驟103、幀間曲線軟融合電路將當前幀的灰度映射曲線與數(shù)據(jù)緩沖電路中存儲的前幀的軟融合結(jié)果進行軟融合，得到當前幀的軟融合結(jié)果，并將當前幀的軟融合結(jié)果輸出到灰度映射電路并存儲于數(shù)據(jù)緩沖電路；本步驟中的軟融合方法如圖4所示將當前幀i計算出來的等效灰度映射曲線HΔ(n，i)與前幀(i-1)計算得到的結(jié)果進行軟融合，并用參數(shù)α和β控制軟融合的比重HΔ′(n，i)＝{α·HΔ(n，i)+β·HΔ′(n，i-1)}/(α+β)；α相對于β越大，則當前幀運算得到的映射曲線在融合中占的比重就越大，反之越少；參數(shù)α和β的選擇可以參照實際應(yīng)用中人眼的敏感程度來確定，一般情況下只要保證α/(α+β)≤1/16，則人眼就無法感覺到融合中的不連續(xù)特性；步驟104、用戶通過第一選擇開關(guān)選擇是否進行細節(jié)分離，若進行，執(zhí)行步驟105；否則，第二選擇開關(guān)將圖像亮度信號作為灰度映射電路的輸入，然后執(zhí)行步驟106；步驟105、細節(jié)分離電路對圖像亮度信號進行細節(jié)分離，將細節(jié)信號輸出到細節(jié)合成電路，并將非細節(jié)信號輸出到第二選擇開關(guān)，并且第二選擇開關(guān)選擇該非細節(jié)信號作為灰度映射電路的輸入信號；步驟106、灰度映射電路判斷當前幀的軟融合結(jié)果是否以亞采樣方式表示，若是，執(zhí)行步驟107，否則執(zhí)行步驟108；步驟107、灰度映射電路對當前幀的軟融合結(jié)果進行線性插值和平滑濾波，并用處理后的結(jié)果替代當前幀的軟融合結(jié)果；步驟108、灰度映射電路根據(jù)當前幀的軟融合結(jié)果對輸入信號進行灰度映射，并將灰度映射結(jié)果輸出到第三選擇開關(guān)和細節(jié)合成電路；步驟109、第三選擇開關(guān)根據(jù)第一選擇開關(guān)的狀態(tài)判斷是否進行了細節(jié)分離，若是，執(zhí)行步驟110；否則，執(zhí)行步驟111；步驟110、細節(jié)合成電路將灰度映射結(jié)果與細節(jié)信號合成，并且第三選擇開關(guān)選擇合成后的信號作為輸出的亮度信號；
步驟111、第三選擇開關(guān)選擇灰度映射結(jié)果作為輸出的亮度信號。
本實施例通過對等效灰度映射曲線的軟融合實現(xiàn)了動態(tài)地根據(jù)序列圖像的灰度等級分布提高有效灰度等級的對比度。
實施例2本實施例與實施例1基本相同，但更多地考慮了其他信號分量如飽和度分量的分布以及場景切換的情況。
如圖5所示，本實施例的圖像對比度增強裝置與實施例1的裝置的區(qū)別在于加入了一個參考分量分布及場景檢測電路8，該電路與灰度分布統(tǒng)計電路1、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路2、幀間曲線軟融合電路3以及灰度映射電路4相連接。
參考分量分布及場景檢測電路8用于為灰度分布統(tǒng)計電路1、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路2、幀間曲線軟融合電路3以及灰度映射電路4提供色飽和度分量和場景檢測信號；灰度分布統(tǒng)計電路1用于接收圖像亮度信號并根據(jù)色飽和度分量計算所述圖像的灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)；自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路2用于根據(jù)場景檢測信號計算場景切換增益系數(shù)，根據(jù)所述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算灰度映射曲線，并將二者相乘得到考慮場景切換的灰度映射曲線；幀間曲線軟融合電路3用于根據(jù)場景檢測信號計算軟融合控制參數(shù)并對所述灰度映射曲線進行幀間軟融合；數(shù)據(jù)緩沖器31用于存儲前幀的軟融合結(jié)果；灰度映射電路4用于根據(jù)所述幀間軟融合的結(jié)果和色飽和度分量對輸入信號進行灰度映射；第一選擇開關(guān)71用于選擇是否進行細節(jié)分離；細節(jié)分離電路5用于將輸入的圖像亮度信號分解為細節(jié)信號和非細節(jié)信號；第二選擇開關(guān)72用于根據(jù)第一選擇開關(guān)71的狀態(tài)選擇灰度映射電路4的輸出信號；細節(jié)合成電路6用于將所述細節(jié)信號與非細節(jié)信號經(jīng)過灰度映射電路4處理后得到的信號進行合成；第三選擇開關(guān)73用于根據(jù)第一選擇開關(guān)71的狀態(tài)選擇輸出信號；當?shù)谝贿x擇開關(guān)71接通圖示A1端時，選擇不進行細節(jié)分離，此時，第二選擇開關(guān)72相應(yīng)地接通圖示A2端，從而選擇圖像亮度信號為灰度映射電路4的輸入，第三選擇開關(guān)73相應(yīng)地接通圖示A3端，從而選擇灰度映射電路4的輸出作為亮度信號輸出；當?shù)谝贿x擇開關(guān)71接通B1端時，選擇進行細節(jié)分離，此時，第二選擇開關(guān)72相應(yīng)地接通B2端，從而選擇細節(jié)分離電路5輸出的非細節(jié)信號作為灰度映射電路4的輸入，第三選擇開關(guān)相應(yīng)地接通B3端，從而選擇細節(jié)合成電路6的輸出作為亮度信號輸出。
本實施例的圖像對比度增強方法比實施例1的方法更多地考慮了其他信號分量如飽和度分量的分布以及場景切換的情況。如圖6所示，本實施例的方法包括以下步驟步驟200、參考分量分布及場景檢測電路對圖像進行場景檢測和飽和度檢測，并將色飽和度分量參數(shù)S和表示圖像連續(xù)程度的場景檢測信號γi輸出到灰度分布統(tǒng)計電路、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路、幀間曲線軟融合電路和灰度映射電路；步驟201、灰度統(tǒng)計電路根據(jù)色飽和度分量參數(shù)S對輸入的亮度信號進行灰度分布統(tǒng)計，并將統(tǒng)計結(jié)果輸出到自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路；在灰度統(tǒng)計中考慮色飽和度分量例如，對于大飽和度的像素乘以衰減系數(shù)以使對比度增強相應(yīng)減??；實際輸入的亮度信號的灰度值Y的取值在區(qū)間
內(nèi)，本步驟中，灰度統(tǒng)計的具體內(nèi)容和方法為定義L＝8為Y的數(shù)據(jù)比特位寬，歸一化后得到相應(yīng)的直方圖分布函數(shù)f(n)，n＝0，1，L N，其中N是量化的直方圖柱數(shù)，例如N＝64；然后，計算出灰度分布的重心即一階矩所在柱的位置nG以及灰度分布的分散程度方差即二階矩的值σ2；步驟202、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路根據(jù)灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)自適應(yīng)地動態(tài)計算針對該幀圖像的等效灰度映射曲線HΔ(n，i)，將HΔ(n，i)乘上場景切換增益系數(shù)εi′，并將相乘的結(jié)果作為當前幀的灰度映射曲線輸出到幀間曲線軟融合電路；本步驟中的HΔ(n，i)的計算方法與上一實施例的步驟102的方法相同，場景切換增益系數(shù)εi′的計算步驟如圖7所示步驟2021、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路根據(jù)場景檢測信號γi計算場景切換增益系數(shù)εi，例如εi＝K-γi，其中K為大于γi的常數(shù)；步驟2022、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路對場景切換增益系數(shù)εi進行幀間軟融合εi′＝(α·εi+β·εi-1′)/(α+β)；步驟203、幀間曲線軟融合電路參考場景檢測信號γi將當前幀的灰度映射曲線與數(shù)據(jù)緩沖器中存儲的前幀的軟融合結(jié)果進行軟融合，得到當前幀的軟融合結(jié)果，并將當前幀的軟融合結(jié)果輸出到灰度映射電路并存儲于數(shù)據(jù)緩沖電路；本步驟中，參考場景檢測信號γi進行等效灰度映射曲線幀間軟融合的步驟如圖8所示步驟2031、根據(jù)γi和(αi-1，βi-1)計算(αi，βi)，例如αi＝αi-1-τ，βi＝βi-1+τ，其中，τ=γi/υ{αi-1-(γi/υ)}>00otherwise,]]>υ為常數(shù)；步驟2032、幀間曲線軟融合電路進行幀間映射曲線軟融合HΔ′(n，i)＝{αi·HΔ(n，i)+βi·HΔ′(n，i-1)}/(αi+βi)；步驟204、用戶通過第一選擇開關(guān)選擇是否進行細節(jié)分離，若進行，執(zhí)行步驟205；否則，第二選擇開關(guān)將圖像亮度信號作為灰度映射電路的輸入，然后執(zhí)行步驟206；步驟205、細節(jié)分離電路對圖像亮度信號進行細節(jié)分離，將細節(jié)信號輸出到細節(jié)合成電路，并將非細節(jié)信號輸出到第二選擇開關(guān)，并且第二選擇開關(guān)選擇該非細節(jié)信號作為灰度映射電路的輸入信號；步驟206、灰度映射電路判斷當前幀的軟融合結(jié)果是否以亞采樣方式表示，若是，執(zhí)行步驟207，否則執(zhí)行步驟208；步驟207、灰度映射電路對當前幀的軟融合結(jié)果進行線性插值和平滑濾波，并用處理后的結(jié)果替代當前幀的軟融合結(jié)果；步驟208、灰度映射電路根據(jù)當前幀的軟融合結(jié)果對輸入信號進行灰度映射，并將灰度映射結(jié)果輸出到第三選擇開關(guān)和細節(jié)合成電路；本步驟中的灰度映射考慮像素點對應(yīng)的色飽和度S，對于色飽和度S大的像素，乘以衰減系數(shù)以盡量減少信號的調(diào)整量，以避開風險。該衰減系數(shù)隨色飽和度S的增加而減小即可；步驟209、第三選擇開關(guān)根據(jù)第一選擇開關(guān)的狀態(tài)是否進行了細節(jié)分離，若是，執(zhí)行步驟210；否則，執(zhí)行步驟211；步驟210、細節(jié)合成電路將灰度映射結(jié)果與細節(jié)信號合成，并且第三選擇開關(guān)選擇合成后的信號作為輸出的亮度信號；步驟211、第三選擇開關(guān)選擇灰度映射結(jié)果作為輸出的亮度信號。
本實施例實現(xiàn)了動態(tài)地根據(jù)序列圖像的灰度等級分布提高有效灰度等級的對比度，并考慮序列圖像場景切換的特征以及人眼的視覺特性，對場景切換時的動態(tài)對比度調(diào)整曲線進行軟切換，從而實現(xiàn)了防閃爍的圖像動態(tài)對比度增強。
最后應(yīng)當說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種圖像對比度增強裝置，該裝置包括一灰度分布統(tǒng)計電路，用于接收圖像亮度信號和計算所述圖像的灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)；一自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路，與所述灰度分布統(tǒng)計電路相連接，用于計算灰度映射曲線；一幀間曲線軟融合電路，與所述自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路相連接，用于對所述灰度映射曲線進行幀間軟融合；一灰度映射電路，與所述幀間曲線軟融合電路相連接，用于對輸入的所述圖像亮度信號進行灰度映射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像對比度增強裝置，其中還包括一用于提供參考分量信息和場景切換信息的參考分量分布和場景檢測電路，與所述灰度分布統(tǒng)計電路、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路、幀間曲線軟融合電路和灰度映射電路相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像對比度增強裝置，其中還包括一第一選擇開關(guān)，用于接收圖像亮度信號并用于選擇是否進行細節(jié)分離；一細節(jié)分離電路，與所述第一選擇開關(guān)相連接，用于將輸入的所述圖像的亮度信號分解為細節(jié)信號和非細節(jié)信號；一第二選擇開關(guān)，與所述第一選擇開關(guān)、細節(jié)分離電路以及灰度映射電路相連接，用于根據(jù)所述第一選擇開關(guān)的狀態(tài)選擇所述灰度映射電路的輸入；一細節(jié)合成電路，與所述細節(jié)分離電路及灰度映射電路相連接，用于將所述細節(jié)信號與所述非細節(jié)信號經(jīng)過所述灰度映射電路處理后得到的信號進行合成；一第三選擇開關(guān)，與所述細節(jié)合成電路和灰度映射電路相連接，用于根據(jù)所述第一選擇開關(guān)的狀態(tài)選擇輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像對比度增強裝置，其中還包括一用于存儲前幀的軟融合結(jié)果的數(shù)據(jù)緩沖電路，與所述幀間曲線軟融合電路相連接。
5.一種圖像對比度增強方法，該方法包括以下步驟步驟1、灰度分布統(tǒng)計電路對當前幀的待處理的圖像亮度信號進行灰度分布統(tǒng)計，得到灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并將所述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)輸出到自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路；步驟2、所述自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路根據(jù)所述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算所述圖像亮度信號的灰度映射曲線，并將所述灰度映射曲線作為當前幀的灰度映射曲線輸出到幀間曲線軟融合電路；步驟3、所述幀間曲線軟融合電路將所述當前幀的灰度映射曲線與數(shù)據(jù)緩沖電路中存儲的前幀的軟融合結(jié)果進行軟融合，得到當前幀的軟融合結(jié)果，并將所述當前幀的軟融合結(jié)果輸出給灰度映射電路并存儲于所述數(shù)據(jù)緩沖電路；步驟4、所述灰度映射電路根據(jù)所述當前幀的軟融合結(jié)果對輸入信號進行灰度映射，并將所述灰度映射的結(jié)果輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像對比度增強方法，其中所述步驟2中，自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路還計算場景切換增益系數(shù)，然后將所述灰度映射曲線乘以所述場景切換增益系數(shù)，并將得到的結(jié)果作為當前幀的灰度映射曲線輸出到幀間曲線軟融合電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像對比度增強方法，其中所述計算場景切換增益系數(shù)采用軟融合方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像對比度增強方法，其中所述步驟3中的軟融合為將所述灰度映射曲線與所述前幀的軟融合結(jié)果加權(quán)求和。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像對比度增強方法，其中確定所述權(quán)的參考信息為場景切換的檢測值。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像對比度增強方法，其中所述步驟4具體為第一選擇開關(guān)選擇是否進行細節(jié)分離，若進行，細節(jié)分離電路對所述圖像亮度信號進行細節(jié)分離，將細節(jié)信號輸出到細節(jié)合成電路，并將非細節(jié)信號輸出到第二選擇開關(guān)；所述第二選擇開關(guān)選擇所述非細節(jié)信號作為所述灰度映射電路的輸入信號；所述灰度映射電路對所述輸入信號進行灰度映射并將所述灰度映射的結(jié)果輸出到所述第三選擇開關(guān)和細節(jié)合成電路；所述細節(jié)合成電路將所述細節(jié)信號和灰度映射結(jié)果進行合成，并將所述合成的結(jié)果輸出到所述第三選擇開關(guān)；所述第三選擇開關(guān)選擇所述合成結(jié)果作為亮度輸出信號；否則，所述第二選擇開關(guān)選擇所述圖像亮度信號作為所述灰度映射電路的輸入信號；所述灰度映射電路對所述輸入信號進行灰度映射并將所述灰度映射的結(jié)果輸出到所述第三選擇開關(guān)和細節(jié)合成電路；所述第三選擇開關(guān)選擇所述灰度映射結(jié)果作為亮度輸出信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像對比度增強方法，其中所述步驟2中當前幀的灰度映射曲線以全等級方式表示。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像對比度增強方法，其中所述步驟2中當前幀的灰度映射曲線以亞采樣方式表示；并且所述步驟4中進行所述灰度映射前先對所述軟融合的結(jié)果進行插值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像對比度增強方法，其中所述插值采用線性插值和平滑濾波相結(jié)合的方式。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像對比度增強方法，其中所述步驟1中的圖像亮度信號為所述當前幀的整幅圖像的亮度信號或所述當前幀的局部圖像的亮度信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像對比度增強裝置，該裝置包括灰度分布統(tǒng)計電路、自適應(yīng)對比度映射曲線計算電路、幀間曲線軟融合電路和灰度映射電路。本發(fā)明還涉及一種圖像對比度增強方法，該方法包括步驟1，對當前幀的圖像亮度信號進行灰度分布統(tǒng)計，得到灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)；步驟2，根據(jù)所述灰度統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算所述圖像亮度信號的灰度映射曲線；步驟3，將所述灰度映射曲線與前幀的軟融合結(jié)果進行軟融合，得到當前幀的軟融合結(jié)果；步驟4，根據(jù)所述當前幀的軟融合結(jié)果進行灰度映射。本發(fā)明能動態(tài)地根據(jù)序列圖像的灰度等級分布提高有效灰度等級的對比度，并能對場景切換時的動態(tài)對比度調(diào)整曲線進行軟切換，從而實現(xiàn)了能有效地防止閃爍的自適應(yīng)動態(tài)對比度增強。
文檔編號H04N5/57GK1929551SQ20051002973
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者王東建 申請人:逐點半導體(上海)有限公司