專利名稱：一種圖像增強(qiáng)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像增強(qiáng)方法及裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼攝像機(jī)，攝像頭等圖像捕獲設(shè)備開(kāi)始迅速普及，通過(guò)這些圖像捕獲設(shè)備可以獲取所需的數(shù)字圖像?，F(xiàn)有的圖像捕獲設(shè)備一般是通過(guò)其內(nèi)部的傳感器來(lái)捕獲彩色圖像信號(hào)，然后將所述彩色圖像信號(hào)經(jīng)分色及放大校正后輸出紅色綠色藍(lán)色(Red Green Blue，RGB)圖像。然而在利用一些圖像捕獲設(shè)備捕獲圖像的時(shí)候，常常會(huì)由于被攝場(chǎng)景中各方位的亮度之間差值過(guò)大，導(dǎo)致獲得的圖像為高反差圖像。
所謂高反差圖像是指捕獲的圖像中有過(guò)亮的圖像內(nèi)容，也有過(guò)暗的圖像內(nèi)容，圖像的亮部細(xì)節(jié)和暗部細(xì)節(jié)都不夠清晰。高反差圖像形成的典型場(chǎng)景是光線從被攝主體后照射過(guò)來(lái)，即在被攝主體逆光的情況下拍攝或同時(shí)拍攝室內(nèi)外的情況。在被攝主體逆光情況下拍攝時(shí)，由于背景光過(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致所得圖像中被攝主體的細(xì)節(jié)分辨不清；室內(nèi)外同時(shí)作為拍攝場(chǎng)景時(shí)，一般情況下由于室外光線較強(qiáng)而室內(nèi)較暗，使得拍攝圖像中室內(nèi)的細(xì)節(jié)分辨不清。因此，需要一種能消除圖像高反差情況或增強(qiáng)高反差圖像的細(xì)節(jié)的方法。
目前，可以通過(guò)使用高動(dòng)態(tài)范圍的圖像捕獲設(shè)備減小攝取圖像的亮度差，但是，高動(dòng)態(tài)圖像捕獲設(shè)備代價(jià)比較高昂，對(duì)于一般圖像捕獲設(shè)備使用者而言并不經(jīng)濟(jì)，因此，可采用一些對(duì)高反差圖像的圖像處理方法。
現(xiàn)有的多重曝光多幅圖像融合方法是用圖像捕獲設(shè)備的多個(gè)曝光級(jí)獲取同一個(gè)場(chǎng)景的多個(gè)圖像，其中，用大的曝光獲取暗部的細(xì)節(jié)，小的曝光獲取高亮部的細(xì)節(jié)，然后將具有各種細(xì)節(jié)的多張圖像進(jìn)行融合。多重曝光多幅圖像融合方法可以得到一幅場(chǎng)景的亮部細(xì)節(jié)和暗部細(xì)節(jié)都清晰的圖像，但是該方法需要捕獲多幅曝光圖像，程序比較復(fù)雜，另外，在獲取多幅曝光圖像的過(guò)程中，被攝場(chǎng)景必須是靜止的，否則對(duì)于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景或在相機(jī)有輕微抖動(dòng)的情況下，相應(yīng)的曝光圖像會(huì)產(chǎn)生模糊，導(dǎo)致最后得到的融合圖像與理想圖像存在一定的偏差。
針對(duì)上述多重曝光多幅圖像融合方法需要獲取多個(gè)曝光圖像后才能進(jìn)行處理的缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中已提出了對(duì)單幅高反差圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理的方法，如直方圖均衡法，該方法對(duì)高反差圖像進(jìn)行直方圖均衡后能得到一幅灰度級(jí)豐富且動(dòng)態(tài)范圍大的圖像，雖然該方法能恢復(fù)出高反差圖像中的一些細(xì)節(jié)，但是在直方圖均衡過(guò)程中，該方法在擴(kuò)大原始圖像灰度級(jí)的同時(shí)會(huì)將原始圖像中的噪聲放大，因此得到的增強(qiáng)圖像的視覺(jué)效果仍不夠好。
由上可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)均不能簡(jiǎn)單、有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)高反差圖像的增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種圖像增強(qiáng)方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要獲取多幅靜止場(chǎng)景的曝光圖像才能進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理以及對(duì)單幅圖像進(jìn)行處理時(shí)會(huì)放大原始圖像中的噪聲，圖像增強(qiáng)效果不好的問(wèn)題。
一種圖像增強(qiáng)方法，包括A、提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量；B、將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量轉(zhuǎn)化為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量；C、根據(jù)所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
一種圖像增強(qiáng)裝置，包括亮度分量提取單元、亮度分量轉(zhuǎn)化單元和增強(qiáng)圖像生成單元，其中，所述亮度分量提取單元用于提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量；所述亮度分量轉(zhuǎn)化單元用于將所述原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量分別轉(zhuǎn)化為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量；所述增強(qiáng)圖像生成單元用于根據(jù)所述所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
本發(fā)明實(shí)施例的有益效果如下由于本發(fā)明實(shí)施例提供的方案是針對(duì)一幅原始圖像進(jìn)行的圖像增強(qiáng)處理，因此無(wú)需獲取多幅曝光圖像，同時(shí)對(duì)被攝場(chǎng)景的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒(méi)有要求。此外，本發(fā)明實(shí)施例中最終的增強(qiáng)圖像本質(zhì)上是由原始圖像去掉相對(duì)低頻分量后得到的，在圖像處理過(guò)程中沒(méi)有對(duì)灰度級(jí)進(jìn)行灰度范圍擴(kuò)大操作，因此在圖像增強(qiáng)處理過(guò)程中就不會(huì)像直方圖均衡法那樣由于變換原始圖像的灰度級(jí)而將噪聲放大?？梢?jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例提供的方案能簡(jiǎn)便、有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)高反差圖像的增強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中圖像增強(qiáng)方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量進(jìn)行轉(zhuǎn)化的流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像的流程圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中圖像增強(qiáng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中亮度分量轉(zhuǎn)化單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中原始圖像為彩色圖像時(shí)增強(qiáng)圖像生成單元結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供一種圖像增強(qiáng)方法，首先提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量，然后將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)該像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量，最后根據(jù)所有像素點(diǎn)的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
下面結(jié)合附圖，以m*n像素點(diǎn)大小的原始圖像為例具體說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像增強(qiáng)方法。
請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例中圖像增強(qiáng)方法的流程圖，具體包括S101提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量。
提取像素點(diǎn)的亮度分量是因?yàn)槿搜蹖?duì)亮度信息很敏感，亮度分量是描述圖像內(nèi)容的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)原始圖像不是亮度色度分離形式的彩色圖像時(shí)，例如RGB圖像，需要將原始圖像轉(zhuǎn)化至亮度色度分離形式的圖像。亮度色度分離形式的圖像中表述圖像的亮度分量和色度分量是分離的，例如，YUV、YCbCr、YIQ或Lab等形式的圖像，以YUV圖像為例，每一個(gè)顏色有一個(gè)亮度分量Y和兩個(gè)色度分量U、V。Y表示亮度分量，也就是灰度值，表現(xiàn)的是強(qiáng)度的感覺(jué)，U和V表示的是色度分量，用于描述每個(gè)像素點(diǎn)的顏色。
下面以RGB形式的圖像為原始圖像，YUV形式的圖像為亮度色度分離形式的圖像為例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量為原始圖像在相應(yīng)像素點(diǎn)的RGB分量的加權(quán)和，對(duì)于m*n的原始圖像上像素點(diǎn)(p，q)的亮度為Y(p，q)＝y(tǒng)1*R(p，q)+y2*G(p，q)+y3*B(p，q) 式(1)式(1)中，y1，y2，y3分別是原始圖像像素點(diǎn)(p，q)對(duì)應(yīng)亮度Y的紅色(Red，R)分量、綠色(Green，G)分量、藍(lán)色(Blue，B)分量加權(quán)系數(shù)。p的取值為1至m間的任意正整數(shù)，q的取值為1至n間的任意正整數(shù)。
此外，在提取原始圖像每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量的同時(shí)提取原始圖像在該像素點(diǎn)的色度分量，對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例中m*n的原始圖像上像素點(diǎn)(p，q)的色度分量U、V為U(p，q)＝u1*R(p，q)+u2*G(p，q)+u3*B(p，q) 式(2)V(p，q)＝v1*R(p，q)+v2*G(p，q)+v3*B(p，q) 式(3)式(2)中，u1，u2，u3分別是原始圖像的像素點(diǎn)(p，q)對(duì)應(yīng)色度U的R分量、G分量、B分量加權(quán)系數(shù)。式(3)中v1，v2，v3分別是原始圖像的像素點(diǎn)(p，q)對(duì)應(yīng)色度V的R分量、G分量、B分量加權(quán)系數(shù)。p的取值為1至m間的任意正整數(shù)，q的取值為1至n間的任意正整數(shù)。
當(dāng)原始圖像為單色圖像時(shí)，單色圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值即為所述每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量Y。
S102將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)該像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量。
一幅圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量可由捕獲圖像時(shí)場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)該像素點(diǎn)的位置的光照度和該位置的反射系數(shù)的乘積表示。如果用Y(p，q)表示原始圖像中任一像素點(diǎn)的亮度分量，用L(p，q)表示捕獲圖像時(shí)場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)該像素點(diǎn)的位置的光照度，Ref(p，q)表示對(duì)應(yīng)該位置的場(chǎng)景的反射系數(shù)，則原始圖像中該像素點(diǎn)的亮度分量為Y(p，q)＝L(p，q)*Ref(p，q) 式(4)式(4)中，p的取值為1至m間的任意正整數(shù)，q的取值為1至n間的任意正整數(shù)。
由于所述光照度L(p，q)在空間變化非常平緩，非均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)Ref(p，q)在空間中的變化是相對(duì)劇烈的，因此一幅圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)決定了圖像的內(nèi)容和細(xì)節(jié)，。由于均勻場(chǎng)景是指整塊的白板或是黑板等單一場(chǎng)景，而通常所見(jiàn)的場(chǎng)景都是非均勻場(chǎng)景，因此為表述方便，本文中所指的反射系數(shù)為非均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)，即Ref(p，q)為原始圖像任一像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的非均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)。因此，要從原始圖像中恢復(fù)出圖像的內(nèi)容和細(xì)節(jié)，可提取該幅原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)，再將所有像素點(diǎn)的反射系數(shù)轉(zhuǎn)化為新的亮度分量。
對(duì)于一幅已知的原始圖像，很容易計(jì)算出該幅原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量，但是場(chǎng)景中每個(gè)位置的光照度和對(duì)應(yīng)該位置的反射系數(shù)是難以測(cè)定的，因此式(4)中的Y(p，q)為已知參數(shù)，L(p，q)和Ref(p，q)為未知參數(shù)，要解決的問(wèn)題就是，從Y(p，q)中提取出Ref(p，q)，或者，從Y(p，q)中消除L(p，q)的影響，將Ref(p，q)保留下來(lái)，最后可將得到的每個(gè)像素點(diǎn)的Ref(p，q)作為對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的新的亮度分量，得到所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量。
要從式(4)中提取原始圖像中各像素點(diǎn)的反射系數(shù)，可以采用頻率域?yàn)V波的方式，而頻率域?yàn)V波的基礎(chǔ)是對(duì)圖像函數(shù)的離散傅里葉變換。對(duì)于Y(p，q)＝L(p，q)*Ref(p，q)形式的Y(p，q)，離散傅里葉變換后F[Y(p，q)]不等于F[L(p，q)]和F[Ref(p，q)]的乘積，即L(p，q)、Ref(p，q)對(duì)Y(p，q)的表示是非線性的，因此對(duì)原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量直接進(jìn)行離散傅里葉變換后無(wú)法準(zhǔn)確提取對(duì)應(yīng)該像素點(diǎn)的反射系數(shù)，在此F[Y(p，q)]、F[L(p，q)]和F[Ref(p，q)]分別表示原始圖像中任一像素點(diǎn)的Y(p，q)、L(p，q)和Ref(p，q)的離散傅里葉變換結(jié)果。由離散傅里葉變換的性質(zhì)可知，離散傅里葉變換不改變?cè)瓉?lái)函數(shù)中變量間的加法關(guān)系，因此為了解決上述問(wèn)題，可先將L(p，q)和Ref(p，q)對(duì)Y(p，q)的表示形式由乘法形式轉(zhuǎn)化為加法形式，即可對(duì)Y(p，q)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換后將L(p，q)和Ref(p，q)對(duì)Y(p，q)的表示形式從乘法轉(zhuǎn)變?yōu)榧臃?，然后通過(guò)后續(xù)濾波操作獲取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)。
S103根據(jù)所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
當(dāng)原始圖像是單色圖像時(shí)，將每個(gè)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量直接作為增強(qiáng)圖像中各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值，得到增強(qiáng)圖像。
當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)，根據(jù)所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量生成亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像，再將亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像轉(zhuǎn)換為需要形式的增強(qiáng)圖像。例如當(dāng)亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像為YUV形式的圖像時(shí)，可將其轉(zhuǎn)換為RGB形式的增強(qiáng)圖像，RGB形式的增強(qiáng)圖像可方便地用于顯示或存儲(chǔ)等操作。
根據(jù)前面所述，為了將L(p，q)和Ref(p，q)對(duì)Y(p，q)的表示形式由乘法形式轉(zhuǎn)化為加法形式，實(shí)現(xiàn)上述S102的具體流程請(qǐng)參看圖2，包括以下步驟
S201對(duì)原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，得到一個(gè)和原始圖像同樣大小的對(duì)數(shù)圖像S，對(duì)數(shù)變化公式為S(p，q)＝log[Y(p，q)]＝log[L(p，q)*Ref(p，q)]＝log[L(p，q)]+log[Ref(p，q)]＝L’(p，q)+R’(p，q) 式(5)式(5)中，p的取值為1至m間的任意正整數(shù)，q的取值為1至n間的任意正整數(shù)。式(5)中，S(p，q)表示對(duì)數(shù)圖像S上任一像素點(diǎn)的亮度值，它等于原始圖像中任一像素點(diǎn)的亮度分量的對(duì)數(shù)，L’(p，q)表示原始圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的光照度的對(duì)數(shù)，R’(p，q)表示原始圖像中對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)。顯然，由于對(duì)數(shù)函數(shù)的特性，對(duì)數(shù)變換后L’(p，q)和L(p，q)的變化趨勢(shì)一致，R’(p，q)和Ref(p，q)的變化趨勢(shì)一致。
從式(5)可見(jiàn)，對(duì)數(shù)變換將L(p，q)和Ref(p，q)對(duì)Y(p，q)的表示形式由乘法形式轉(zhuǎn)化成了加法形式。
S202根據(jù)對(duì)數(shù)變換后得到的對(duì)數(shù)圖像S確定原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)。
其中，原始圖像中所有像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)可通過(guò)兩種方式獲取，以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
方式一使用高通濾波器直接對(duì)對(duì)數(shù)圖像S進(jìn)行高通濾波得到對(duì)數(shù)圖像S的每個(gè)像素點(diǎn)高頻分量，以下用hf_S(p，q)表示對(duì)數(shù)圖像S上任一像素點(diǎn)的高頻分量值；方式二先對(duì)對(duì)數(shù)圖像S進(jìn)行低通濾波得到對(duì)數(shù)圖像S的每個(gè)像素點(diǎn)低頻分量，再分別用對(duì)數(shù)圖像S中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度值減去濾波后得到的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的低頻分量值，獲得對(duì)數(shù)圖像S的每個(gè)像素點(diǎn)高頻分量值。
如果用lp_S(p，q)表示對(duì)數(shù)圖像S上任一像素點(diǎn)的低頻分量值，則上述方式二中獲取對(duì)數(shù)圖像S的高頻分量的操作可用式(6)表示hf_S(p，q)＝S(p，q)-lp_S(p，q) 式(6)其中，p的取值為1至m間的任意正整數(shù)，q的取值為1至n間的任意正整數(shù)。
從濾波原理而言，上述高通濾波或低通濾波操作在開(kāi)始時(shí)會(huì)對(duì)對(duì)數(shù)圖像S進(jìn)行離散傅里葉變換，即F[S(p，q)]＝F[L’(p，q)+R’(p，q)]＝F[L’(p，q)]+F[R’(p，q)]式(7)式(6)中F表示離散傅里葉變換操作，其中F[S(p，q)]、F[L’(p，q)]和F[R’(p，q)]分別表示對(duì)數(shù)圖像S中任一像素點(diǎn)的S(p，q)、L’(p，q)和R’(p，q)的離散傅里葉變換結(jié)果。
可見(jiàn)，執(zhí)行式(7)操作后通過(guò)高通濾波可以得到R’(p，q)，或者通過(guò)低通濾波可以得到L’(p，q)。因此結(jié)合式(5)可知，經(jīng)過(guò)上述濾波操作，得到的對(duì)數(shù)圖像S中每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量值對(duì)應(yīng)原始圖像在對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)，即每個(gè)像素點(diǎn)的hf_S(p，q)對(duì)應(yīng)相應(yīng)像素點(diǎn)的R’(p，q)，根據(jù)前面所述，由于R’(p，q)和Ref(p，q)的變化趨勢(shì)一致，因此hf_S(p，q)對(duì)應(yīng)表征了原始圖像中相應(yīng)像素點(diǎn)的Ref(p，q)。
因此，通過(guò)S201-S202，可以獲得原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)。
值得說(shuō)明的是，由于均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)變化緩慢，因此，在上述濾波及減法運(yùn)算操作中，均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)已經(jīng)作為低頻分量被消除了，最后得到的為非均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)，即均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)對(duì)本實(shí)施例的實(shí)施結(jié)果不會(huì)造成影響，而非均勻場(chǎng)景的反射系數(shù)在前文中已經(jīng)統(tǒng)一表述為反射系數(shù)。
S203對(duì)原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)進(jìn)行反對(duì)數(shù)變換，得到對(duì)應(yīng)該像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量Y_out(p，q)，即Y_out(p，q)＝exp[hf_S(p，q)] 式(8)式(8)中，p的取值為1至m間的任意正整數(shù)，q的取值為1至n間的任意正整數(shù)。此時(shí)，得到的所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量包含原始圖像亮部區(qū)域和暗部區(qū)域的所有內(nèi)容和細(xì)節(jié)。
請(qǐng)參看圖3，當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)，上述S103進(jìn)一步包括
S301處理原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量。
其中，對(duì)色度分量的處理方式有兩種直接輸出S101中得到的原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量作為增強(qiáng)圖像在各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的色度分量；或?qū)⒃紙D像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量都設(shè)定為固定值，例如對(duì)于原始圖像轉(zhuǎn)化后得到的YUV形式的圖像，設(shè)定其色度分量U(p，q)＝128，V(p，q)＝128，則增強(qiáng)圖像被轉(zhuǎn)化為灰度圖像。
S302將每個(gè)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量與各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量合并后得到亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像。
S303將亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像變換成需要形式的增強(qiáng)圖像。
例如，將YUV形式的增強(qiáng)圖像變換為RGB形式的增強(qiáng)圖像時(shí)，每個(gè)像素點(diǎn)的圖像變換公式為R＝r1*Y(p，q)+r2*U(p，q)+r3*V(p，q) 式(9)G＝g1*Y(p，q)+g2*U(p，q)+g3*V(p，q) 式(10)B＝b1*Y(p，q)+b2*U(p，q)+b3*V(p，q) 式(11)式(9)中，r1，r2，r3分別是YUV圖像在對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)處對(duì)應(yīng)R分量的Y分量、U分量、V分量的加權(quán)系數(shù)；式(10)中，g1，g2，g3分別是YUV圖像在對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)處對(duì)應(yīng)G分量的Y分量、U分量、V分量的加權(quán)系數(shù)；式(11)中，b1，b2，b3分別是YUV圖像在對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)處對(duì)應(yīng)R分量的Y分量、U分量、V分量的加權(quán)系數(shù)。p的取值為1至m間的任意正整數(shù)，q的取值為1至n間的任意正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例提供的圖像增強(qiáng)方法，本實(shí)施例還提供的一種圖像增強(qiáng)裝置，如圖4所示，該裝置主要包括亮度分量提取單元、亮度分量轉(zhuǎn)化單元和增強(qiáng)圖像生成單元。其中，各單元的具體作用如下亮度分量提取單元用于提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量，并將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量提供給亮度分量轉(zhuǎn)化單元，此外，當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)，亮度分量提取單元在提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量時(shí)還用于提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量，并將原始圖像中所有像素點(diǎn)的色度分量提供給增強(qiáng)圖像生成單元。
亮度分量轉(zhuǎn)化單元用于將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量分別轉(zhuǎn)化為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量，并將所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量提供給增強(qiáng)圖像生成單元。
增強(qiáng)圖像生成單元用于根據(jù)所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
其中，當(dāng)原始圖像為單色圖像時(shí)，增強(qiáng)圖像生成單元可直接將每個(gè)像素點(diǎn)的新的亮度分量作為增強(qiáng)圖像中各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值后得到增強(qiáng)圖像。
另外，當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)，增強(qiáng)圖像生成單元可根據(jù)所有像素點(diǎn)的新的亮度分量和原始圖像中所有像素點(diǎn)的色度分量確定增強(qiáng)圖像。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中亮度分量轉(zhuǎn)化單元的結(jié)構(gòu)示意圖，包括對(duì)數(shù)變換子單元、反射系數(shù)對(duì)數(shù)提取子單元和反對(duì)數(shù)變換子單元。其中，對(duì)數(shù)變換子單元用于計(jì)算原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量的對(duì)數(shù)，并根據(jù)得到的原始圖像中所有像素點(diǎn)的亮度分量的對(duì)數(shù)確定一幅和原始圖像同樣大小的對(duì)數(shù)圖像，將該對(duì)數(shù)圖像提供給反射系數(shù)對(duì)數(shù)提取子單元。
反射系數(shù)對(duì)數(shù)提取子單元用于提取對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量，將所述每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量作為原始圖像中各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)，并將原始圖像中所有像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)提供給反對(duì)數(shù)變換子單元。
其中，對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量的提取可通過(guò)一個(gè)高通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如可采用典型的巴特沃思高通濾波器或高斯高通濾波器，濾波器的門限根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)獲得。
另外，反射系數(shù)對(duì)數(shù)提取子單元還可通過(guò)一個(gè)低通濾波器和一個(gè)減法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，低通濾波器用于提取對(duì)數(shù)圖像中所有像素點(diǎn)的低頻分量，并將所述各像素點(diǎn)的低頻分量提供給減法器；減法器用于將對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量減去所述各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的低頻分量，得到對(duì)數(shù)圖像中各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的高頻分量。例如，低通濾波器可采用典型的高斯低通濾波器，由于低通濾波器的卷積核的尺寸越大，低通濾波器的濾波效果越強(qiáng)，因此可以通過(guò)控制低通濾波器的卷積核的大小來(lái)控制濾波門限。
反對(duì)數(shù)變換子單元用于將原始圖像中所有像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)變換為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量。
如圖6所示，原始圖像為彩色圖像時(shí)前面所述增強(qiáng)圖像生成單元包括色度分量處理子單元、亮度色度圖像生成子單元和圖像轉(zhuǎn)換子單元。各子單元的具體作用如下色度分量處理子單元可直接將亮度分量提取單元提供的原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量作為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量；或者，色度分量處理單元將原始圖像中所有像素點(diǎn)的兩個(gè)色度分量都設(shè)定為固定值，得到各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量。最后色度分量處理子單元將每個(gè)像素點(diǎn)的處理后的色度分量提供給亮度色度圖像生成子單元。
亮度色度圖像生成子單元用于將所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量和各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量合并，得到亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像并提供給圖像轉(zhuǎn)換子單元。
圖像轉(zhuǎn)換子單元用于將亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像轉(zhuǎn)換成需要形式的增強(qiáng)圖像。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟A、提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量；B、將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量轉(zhuǎn)化為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量；C、根據(jù)所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟B包括B1、對(duì)所述原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量進(jìn)行對(duì)數(shù)變換得到原始圖像中各像素點(diǎn)的亮度分量的對(duì)數(shù)，并根據(jù)得到的原始圖像中所有像素點(diǎn)的亮度分量的對(duì)數(shù)確定一幅和原始圖像同樣大小的對(duì)數(shù)圖像；B2、根據(jù)所述對(duì)數(shù)圖像確定原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)；B3、對(duì)所述原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)進(jìn)行反對(duì)數(shù)變換，得到所述各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述步驟B2包括對(duì)所述對(duì)數(shù)圖像進(jìn)行高通濾波得到對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量，或者，對(duì)所述對(duì)數(shù)圖像進(jìn)行低通濾波得到對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的低頻分量，再將對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量減去各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的低頻分量后得到各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的高頻分量；將所述每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量作為原始圖像中各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，當(dāng)原始圖像為單色圖像時(shí)，所述步驟C包括將所述每個(gè)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量直接作為增強(qiáng)圖像在各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值，得到增強(qiáng)圖像。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)，所述步驟A進(jìn)一步包括將原始圖像轉(zhuǎn)換為亮度色度分離形式的圖像，提取亮度色度分離形式的圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量和色度分量；所述步驟C包括將所述原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量作為增強(qiáng)圖像在各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量，或者，將所述原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量設(shè)置為固定值得到處理后的色度分量；分別將所述每個(gè)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量與所述各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量結(jié)合，得到亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像；將所述亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像變換成需要形式的增強(qiáng)圖像。
6.一種圖像增強(qiáng)裝置，其特征在于，該裝置包括亮度分量提取單元、亮度分量轉(zhuǎn)化單元和增強(qiáng)圖像生成單元；所述亮度分量提取單元用于提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量；所述亮度分量轉(zhuǎn)化單元用于將所述原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量分別轉(zhuǎn)化為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量；所述增強(qiáng)圖像生成單元用于根據(jù)所述所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像增強(qiáng)裝置，其特征在于，當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)，所述亮度分量提取單元進(jìn)一步用于提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量。
8.如權(quán)利要求6所述的圖像增強(qiáng)裝置，其特征在于，所述亮度分量轉(zhuǎn)化單元包括對(duì)數(shù)變換子單元、反射系數(shù)對(duì)數(shù)提取子單元和反對(duì)數(shù)變換子單元；所述對(duì)數(shù)變換子單元，用于確定原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量的對(duì)數(shù)，并根據(jù)得到的原始圖像中所有像素點(diǎn)的亮度分量的對(duì)數(shù)確定一幅和原始圖像同樣大小的對(duì)數(shù)圖像；所述反射系數(shù)對(duì)數(shù)提取子單元，用于提取對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量，將所述對(duì)數(shù)圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的高頻分量作為原始圖像中各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)；所述反對(duì)數(shù)變換子單元，用于將所述原始圖像中所有像素點(diǎn)的反射系數(shù)的對(duì)數(shù)變換為新的亮度分量。
9.如權(quán)利要求6所述的圖像增強(qiáng)裝置，其特征在于，當(dāng)原始圖像為單色圖像時(shí)，所述增強(qiáng)圖像生成單元直接將每個(gè)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量作為增強(qiáng)圖像在各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值，得到增強(qiáng)圖像。
10.如權(quán)利要求7所述的圖像增強(qiáng)裝置，其特征在于，當(dāng)原始圖像為彩色圖像時(shí)，所述增強(qiáng)圖像生成單元包括色度分量處理子單元、亮度色度圖像生成子單元和圖像轉(zhuǎn)換子單元；所述色度分量處理子單元，用于將所述亮度分量提取單元提供的原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的色度分量作為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量；或者，所述色度分量處理單元用于將所述原始圖像的兩個(gè)色度分量都設(shè)定為固定值并作為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量；所述亮度色度圖像生成子單元，用于將所述每個(gè)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量和各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的處理后的色度分量合并，得到亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像；所述圖像轉(zhuǎn)換子單元，用于將所述亮度色度分離形式的增強(qiáng)圖像轉(zhuǎn)換成需要形式的增強(qiáng)圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像增強(qiáng)方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要獲取多幅靜止場(chǎng)景的曝光圖像才能進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理以及對(duì)單幅圖像進(jìn)行直方圖均衡處理時(shí)會(huì)放大原始圖像中的噪聲導(dǎo)致圖像增強(qiáng)效果不好的問(wèn)題。本發(fā)明提供的方法包括A、提取原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量；B、將原始圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度分量轉(zhuǎn)化為各對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量；C、根據(jù)所有像素點(diǎn)的由反射系數(shù)所表征的新的亮度分量確定增強(qiáng)圖像。
文檔編號(hào)H04N9/77GK101035300SQ20071006530
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
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