專利名稱：自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理與視頻顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提升圖像的膚色顯示效果 的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在圖像處理中，膚色分割是希望在某一色度空間用一種合適的模型來描述膚色的區(qū)域分 布及膚色與非膚色的重疊有多少，通過大量的膚色像素集進(jìn)行統(tǒng)計分析，確定一個模型能描 述輸入的像素與膚色的相似程度，分割出膚色區(qū)域。膚色處于一個固定的頻域，像素相對集 中、穩(wěn)定，種族、年齡、性別的不同，在膚色上的差異主要體現(xiàn)在亮度上，而在色度上十分 緊湊，所以可以通過像素的色度對膚色區(qū)域和非膚色區(qū)域進(jìn)行區(qū)分。因為膚色按正態(tài)分布， 并且除去亮度后的兩維色度分量的聯(lián)合分布服從二維高斯分布。所以進(jìn)行膚色區(qū)域劃分的方 法可以依據(jù)膚色概率分布公式和非膚色的概率公式
P(r， g/wl)= (l麵l) XHwl (r， g) P(r， g/w2)= (l麵2) XHw2(r， g)
上式中，wl為膚色，w2為非膚色，Nwl為區(qū)域wl的像素個數(shù)，Nw2為區(qū)域w2的像素的個數(shù) ，Hwl (r， g)是區(qū)域wl中顏色為(r， g)的像素的個數(shù)；Hw2 (r， g)是區(qū)域w2中顏色為(r， g)的像素 的個數(shù)。再運(yùn)用協(xié)方差通過取閾值的辦法就可以分割出膚色。膚色分割的方法有基于RGB ( red ， green and blue, 紅綠藍(lán)三原色)、基于HSB ( (hue, saturation and brightness, 色調(diào)、飽和度和亮度)、基于YCbCr (隔行掃描色差信號，Y-亮度、Cb藍(lán)色色度分量、Cr紅 色色度分量)等色度空間上的方法，為了利用膚色在色度空間的聚類性， 一般采用YCbCr色 度空間。
在YCbCr色彩空間建立膚色模型首先選取大量彩色圖片進(jìn)行手工處理只保留人體皮膚 區(qū)域，接下來將彩色圖片顏色空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)cbCr空間，然后對該區(qū)域的CbCr值進(jìn)行統(tǒng)計處理 。處理時使用高斯法m=E(x)， x=(CbCr) T， C為協(xié)防矩陣，C=E{(x-m) (x-m) T} ， T為閾值 。通過這個膚色高斯分布可得到待檢測彩色圖像中任意一個像素點屬于皮膚的概率。對于某 像素點s，從RGB空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)cbCr空間得到色度值(Cb， Cr)，該像素的膚色概率密度可由公 式P(Cb，Cr^exp[-0. 5 (x-m) TC—、x-m)]計算得到，其中，x=(CbCr)T， P (Cb， Cr)表示像素點 的似然值。為了減少圖像高頻噪聲的影響，先采用低通濾波器對圖像進(jìn)行處理。采用的低通濾波器的沖擊響應(yīng)矩陣為:
<formula>formula see original document page 5</formula>
由于拍攝時，儀器、光線環(huán)境、拍攝人等因素的影響，使得所顯示的圖像(視頻等)發(fā) 生色彩方面的偏差，特別是膚色方面，最常見的是灰暗、發(fā)黃、蒼白等。膚色補(bǔ)償是從人們 的視覺、感官方面出發(fā)，提升或者降低一些不適合人眼視覺習(xí)慣的像素值，使得所出現(xiàn)的膚 色更加紅潤、逼真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對圖像顯示時出現(xiàn)膚色的色彩偏差顯示的問題，提供 一種自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，包括
下列步驟；
a、 將圖像信號的色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間；
b、 對圖像信號的每個像素點進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分；
c、 對在所選區(qū)域的像素點的藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理；
d、 輸出圖像信號。
所述步驟c中，對藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理的計算公式為
CbCora =Cb+ Cb' ; Cb' =(fa/tl)l-((th一—Cb)/FU)
CrCom =Cr+ Cr' ; Cr' = (fb/t2) !-(他esh—Cr圃+ (緣3) l—( (thresh—Cb)/FU)
上式中，Cbc。ra 、 Crc。鵬分別為藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr的膚色補(bǔ)償結(jié)果；Cb' 、Cr'分別為藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr的自適應(yīng)增量；thresh為閾值；fa、 fb、 FU、 FN 、 tl、 t2、 t3為實驗參數(shù)，其取值范圍分別為4<fa<8、 0. 8<fb<1.2、 45 < FU < 55、 35 < FN < 45， 0. 300 < tl < 0. 400、 1. 35 < t2 < 1. 45、 0. 60 < t3 < 0. 80，其中 MAX=tl+t2+t3， 1.8<MAX< 3.00。
可選的，步驟c所述所選區(qū)域為膚色區(qū)域。
可選的，步驟c中所述所選區(qū)域為膚色區(qū)域與非膚色區(qū)域；步驟b中對根據(jù)膚色區(qū)域劃分 后，還生成每個像素點的膚色指示信號并輸入至處理器；步驟c中膚色補(bǔ)償處理后將像素點 的藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr和藍(lán)色色度信號的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cba^ 、紅色色度信號 的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cro^—同送入處理器；步驟d中根據(jù)膚色指示信號選擇輸出圖像信號，若像素點在膚色區(qū)域，則輸出藍(lán)色色度信號的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cbc。m 、紅色色度信號的膚色補(bǔ)償結(jié)
果Crc^，否則輸出藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr。
本發(fā)明的有益效果是，矯正、補(bǔ)償了圖像顯示時膚色區(qū)域的色彩失真。


圖l是具體實施方式
的流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，禾IJ用沖擊響應(yīng)矩陣對RGB格式的圖像信號進(jìn)行低通濾波，然后進(jìn)行色彩空間 轉(zhuǎn)換，從RGB轉(zhuǎn)換為YCbCr空間。接著進(jìn)行膚色檢測，通過公式P(Cb， Cr) =exp[-0. 5 (x-m)TC—、x-m)]， x=(CbCr)T，計算出每一個像素點的似然值P，大于或等于閾值thresh為膚 色區(qū)域，進(jìn)行膚色補(bǔ)償；小于閾值thresh為非膚色區(qū)。在計算時，均值111= [121.1315 146. 6512]，協(xié)方差矩陣
「 73.284 43.3016、
C=
、43.3016 252(X)87;
為了減小運(yùn)算量，閾值thresh采用固定閾值。對圖像信號的每個像素點進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分后 ，就對在膚色區(qū)域的像素點的色度信號Cb、 Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理，在膚色補(bǔ)償處理中，根據(jù) 輸入像素點的Cb、 Cr值自適應(yīng)地確定不同像素點的補(bǔ)償量大小。對Cb、 Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理 的計算公式為
CbCora《b+(fa/t1)1-((thresh-Cb) /FU)
CrCom《r+(fb/t2)1—((thresh—Cr) /FN)屮(fa/t3)1—((thresh—Cb) /FU) 上式中，CbCora 、 Crc。m表示Cb、 Cr的膚色補(bǔ)償結(jié)果，thresh為閾值，fa、 fb、 FU、 FN 、tl、 t2、 t3為實驗參數(shù)，其取值范圍分別為4<fa<8、 0. 8<fb<1.2、 45<FU<55、 35 <FN<45， 0. 300 < tl < 0. 400、 1. 35 < t2 < 1. 45、 0. 60 < t3 < 0. 80，其中MAX二tl+t2+t3， 1. 8 < MAX < 3. 00;膚色補(bǔ)償效果較佳的各參數(shù)的取值分別為fa二5 ， fb=0. 9 ， FU=50. 0， FN=40.0， tl=0.344、 t2=1.41、 t3=0.71。
在實現(xiàn)的過程中，為了節(jié)約硬件資源和滿足系統(tǒng)對處理速度的要求，設(shè)Cb'、 Cr'為 在膚色區(qū)域的像素點的Cb、 Cr的自適應(yīng)增量值，Cb' =(fa/tl)i-((th"sh-Cb)/Fu)、 Cr'=
(fb/t2) 1-((thresh-Cr)/FN) + (fa/t3) 1-((thresh-Cb)/FU)，各素點的cb、 Cr所對應(yīng)的自適應(yīng)增量
值Cb' 、 Cr'存放到圖l所示的査找表中。自適應(yīng)增量值Cb' 、 Cr'通過査找表的方式生成， 為了保證運(yùn)算精度，査找表的數(shù)據(jù)寬度設(shè)為12bit，其中高8bit為整數(shù)部分，低4bit為小數(shù) 部分。在査找表的實現(xiàn)中，根據(jù)輸入像素值生成一個地址值A(chǔ)DDR，將這個ADDR作為査找表R0M的訪問地址，在相應(yīng)地址的存儲空間存有對應(yīng)像素點的自適應(yīng)增量值，讀出這個自適應(yīng) 增量值，與輸入的原始像素值Cb， Cr進(jìn)行相應(yīng)的加操作，即得所對應(yīng)的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cbc。m 、Crc。ra。最后，為了配合好電路中各個路徑的時序，對于每一個象素點均進(jìn)行了膚色補(bǔ)償， 同時將輸入的原始像素值Cb， Cr和膚色補(bǔ)償結(jié)果Cbc。m 、 Cro^—同送入處理器，處理器根據(jù) 在進(jìn)行膚色區(qū)域劃分時產(chǎn)生的膚色指示信號(膚色指示信號用O、 l表示，O表示非膚色區(qū)域 ，l表示膚色區(qū)域)來選擇輸出，若像素點的膚色指示信號為O，則輸出原始像素值；若像素 點的膚色指示信號為l，則輸出膚色補(bǔ)償后的膚色補(bǔ)償結(jié)果。經(jīng)過發(fā)明的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償后 ，圖像的膚色比原來更加紅潤，更接近于真實的膚色，得到更好的視覺效果。
權(quán)利要求
1.自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，包括下列步驟；a、將圖像信號的色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間；b、對圖像信號的每個像素點進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分；c、對在所選區(qū)域的像素點的藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理；d、輸出圖像信號。
2.如權(quán)利要求l所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟c中，對藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理的計算公式為 CbCom =Cb+ CV ;Cb' —fa/tl)"(t^sh-^)冊)Crc。m =Cr+ Cr' ; Cr' = (fb/t2) "(t1^1^) ) + (f a/t3) "(t^sh-^) )上式中，Cbc 、 C^;。m分別為藍(lán)色色度信號cb、紅色色度信號Cr的膚色補(bǔ)償結(jié)果； Cb' 、 Cr'分別為藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr的自適應(yīng)增量；thresh為閾值；fa、 fb 、FU、 FN 、 tl、 t2、 t3為實驗參數(shù)，其取值范圍分別為4<fa<8、 0. 8<fb<1.2、 45 < FU<55、 35 < FN < 45， 0. 300 < tl < 0. 400、 1. 35 < t2 < 1. 45、 0. 60 < t3 < 0. 80， 1.8< tl+t2+t3 < 3. 00。
3.如權(quán)利要求2所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，所述tl、 t2 、t3的值分別為th0. 344、 t2=1.41、 t3=0. 71。
4.如權(quán)利要求l、 2或3所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟 c所述所選區(qū)域為膚色區(qū)域。
5.如權(quán)利要求l、 2或3所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于， 步驟b中對根據(jù)膚色區(qū)域劃分后，還生成每個像素點的膚色指示信號并輸入至處理器； 步驟c中所述所選區(qū)域為膚色區(qū)域與非膚色區(qū)域，膚色補(bǔ)償處理后將像素點的藍(lán)色色度 信號Cb、紅色色度信號Cr和藍(lán)色色度信號的膚色補(bǔ)償結(jié)果^^M、紅色色度信號的膚色補(bǔ)償結(jié)果Oc。m一同送入處理器；步驟d中根據(jù)膚色指示信號選擇輸出圖像信號，若像素點在膚色區(qū)域，則輸出藍(lán)色色度 信號的膚色補(bǔ)償結(jié)果^^^、紅色色度信號的膚色補(bǔ)償結(jié)果erC。"S否則輸出藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr。
6.如權(quán)利要求5所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，所述藍(lán)色色 度信號的自適應(yīng)增量Cb'和紅色色度信號的自適應(yīng)增量Cr'存儲在査找表中；步驟c中從査 找表中讀取藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr所對應(yīng)的自適應(yīng)增量Cb' 、 Cr'，再與原始像 素值的藍(lán)色色度信號Cb、紅色色度信號Cr進(jìn)行加操作得到膚色補(bǔ)償結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理與視頻顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提升圖像的膚色顯示效果的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。本發(fā)明針對圖像顯示時出現(xiàn)膚色的色彩偏差顯示的問題，提供一種自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。本發(fā)明的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，包括下列步驟；a.將圖像信號的色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間；b.對圖像信號的每個像素點進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分；c.對在膚色區(qū)域的像素點的色度信號Cb、Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理；d.輸出圖像信號。本發(fā)明用于圖像顯示領(lǐng)域，本發(fā)明的有益效果是，矯正、補(bǔ)償了圖像顯示時膚色區(qū)域的色彩失真。
文檔編號H04N9/64GK101287134SQ20081030180
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者勃 趙, 高福均 申請人:四川虹微技術(shù)有限公司