專利名稱：圖像處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于改進(jìn)獲取的圖像質(zhì)量的圖像處理方法和裝置。
背景技術(shù)：
對圖像應(yīng)用濾波器以改進(jìn)其特性是公知的。在US 7，072，525中，Covell公開了一種自適應(yīng)濾波器，用于對通過處理可視圖像 原始版本而產(chǎn)生的可視圖像目標(biāo)版本進(jìn)行濾波，該自適應(yīng)濾波器的特性按照可視圖像原始 版本的一個或多個特性來確定?；谠紙D像的局部屬性來調(diào)整該自適應(yīng)濾波器的濾波的 朝向和/或強度，這可以使自適應(yīng)濾波器避免跨圖像中的真實邊緣而引入模糊。在US 6，823，086中，Dolazza公開了一種系統(tǒng)，用于對圖像進(jìn)行自適應(yīng)濾波從而 降低與該圖像相關(guān)聯(lián)的噪聲分量。該系統(tǒng)包括圖像分析器，用于確定與圖像有關(guān)的圖像參 數(shù)。該系統(tǒng)還包括空間濾波器，其具有響應(yīng)于圖像參數(shù)的可調(diào)節(jié)內(nèi)核，用于對圖像序列進(jìn)行 濾波。圖像分析器根據(jù)圖像參數(shù)來操縱濾波器內(nèi)核，使得系統(tǒng)根據(jù)未濾波圖像、外部規(guī)則、 預(yù)定約束或其組合，來產(chǎn)生可實時自適應(yīng)的已濾波圖像。該空間濾波器包括非時變部分和 自適應(yīng)部分。非時變部分對圖像應(yīng)用多個濾波器，每個濾波器具有不同的頻率響應(yīng)，從而產(chǎn) 生多個不同的已濾波輸出。自適應(yīng)部分利用相應(yīng)的不同加權(quán)值來縮放該多個不同已濾波輸 出中的每一個，以產(chǎn)生多個經(jīng)過縮放的已濾波輸出，并且組合該多個經(jīng)過縮放的已濾波輸 出，從而產(chǎn)生合成的已濾波輸出。在Covell和Dolazza中，對圖像應(yīng)用多個2_D低通濾波器，每個2_D低通濾波器 具有不同的頻率響應(yīng)，并且對輸出進(jìn)行加權(quán)，以產(chǎn)生合成的已濾波輸出。由此，US 7，072，525和US 6，823，086的復(fù)雜性較高。而且，這些專利需要圖像分 析器或者另一圖像來確定自適應(yīng)濾波器的行為，也即，需要對原始圖像和目標(biāo)圖像的至少 一輪通過(one pass)。在US 6，335，990中，Chen等公開了利用濾波系數(shù)在單個步驟中在空間域和時間 域中進(jìn)行濾波，其中濾波系數(shù)可以根據(jù)視頻的復(fù)雜性以及相鄰幀之間的運動而變化。濾波 器包括IIR濾波器、閾值單元以及系數(shù)寄存器。IIR濾波器和閾值單元相耦合，以接收視 頻數(shù)據(jù)。IIR濾波器還與系數(shù)寄存器以及閾值單元相耦合。IIR濾波器從系數(shù)寄存器接收 系數(shù)a，并且使用這些系數(shù)對接收的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。IIR濾波器在單個步驟中在垂直維 度、水平維度和時間維度中對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。由IIR濾波器輸出的已濾波數(shù)據(jù)被發(fā)送到閾 值單元。閾值單元將已濾波數(shù)據(jù)與未加工視頻數(shù)據(jù)之間差的絕對值與來自系數(shù)寄存器的閾 值進(jìn)行比較，繼而輸出未加工視頻數(shù)據(jù)或者已濾波數(shù)據(jù)。Chen使用IIR濾波器和閾值單元，并且輸出未加工視頻數(shù)據(jù)或者已濾波數(shù)據(jù)。由 此，IIR濾波器對其先前的輸出和像素值進(jìn)行操作。參考圖1，在US 2004/0213478中，Chesnokov公開了 一種圖像處理方法，包括步 驟處理輸入信號以生成經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出信號，其中按照以下公式對圖像的不同位置(X，y) 的強度值I (χ，y)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以生成經(jīng)調(diào)節(jié)的強度值I’(χ，y)
Iout = Σ i = 0Ν α i (I) LPF Ω i [Pi (F (I) ] .Qi (F (I) + (1_ α》I，其中 Pi ( γ )是定義在范 圍0< γ < 1中的γ的函數(shù)的正交基AC )是PiC)的反導(dǎo)數(shù)=Qi(Fd)) = / OpwPi(Ii) dn或其近似；LPFJ.]是低通空間濾波算子；Qi是低通濾波器的截斷頻率；F(.)是加權(quán) 函數(shù)；并且其中0< α <1。加權(quán)函數(shù)F(.)的輸出隨著較高的像素值而單調(diào)遞減。存在來自已濾波序列的輸 出的反饋，并且該方法可以從除圖像之外的其他地方接收信息。例如，可以向線性或者對 數(shù)乘法塊添加放大因子，并且該放大因子可以根據(jù)使用整個圖像的預(yù)覽來計算。由此，在 Chesnokov中，對輸入信號應(yīng)用重要的處理步驟，這使得該方法相當(dāng)復(fù)雜，并且輸出圖像是 原始圖像和經(jīng)處理圖像的加權(quán)和。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供一種根據(jù)權(quán)利要求1的處理圖像的方法。本發(fā)明提供一輪通過的圖像技術(shù)，其僅使用一個圖像以及通過對處理器資源的有 效使用，使用IIR濾波器來改進(jìn)圖片的質(zhì)量。本發(fā)明的第一實施方式提供了對圖像的前景/背景中的不均勻照度的自動修正。 該實現(xiàn)改進(jìn)了質(zhì)量，特別是在背景比前景更亮和/或更暗的情況下。第一實施方式的優(yōu)選實現(xiàn)提供對紅、綠和藍(lán)通道的平均的估計，而另一遞歸濾波 器對具有與每個顏色平面像素值或者強度值成反比的分量的項進(jìn)行濾波。其輸出與取決于 顏色通道并且優(yōu)選地由兩個閾值加以限制的一個或多個修正項相乘。通過使用線性或者對 數(shù)模型，獲得增強的像素值。使用此實施方式以及對前景/背景中的不均勻照度的自動修正，還獲得了顏色增進(jìn)。在第一實施方式中，每個顏色通道的平均值不用于比較目的，并且其可以由結(jié)束 在正在處理的像素上的滑動平均窗口來替代。在任何情況下，這些平均值被用來確定修正 項，修正項繼而被用來避免對紅通道或者藍(lán)通道的過度放大。與現(xiàn)有技術(shù)不同，IIR濾波器的系數(shù)是固定的，而不是采用自適應(yīng)濾波器。由此， 本方法僅需要對圖像進(jìn)行一輪通過，并且一個濾波器的輸出無須被用作對另一濾波器的輸 入。


現(xiàn)在將參考附圖，以示例的方式來描述本發(fā)明的實施方式，在附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的圖像增強系統(tǒng)的框圖；以及圖2是按照本發(fā)明一個實施方式的圖像增強系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖2，按照本發(fā)明，提供獲取的圖像G以用于濾波。盡管實施方式是按照 在RGB空間中處理圖像來描述的，但是本發(fā)明可以僅應(yīng)用于照度通道，或者應(yīng)用于其他顏 色空間。僅僅使用一個輸入圖像G，并且在讀取每個像素值時，計算(20)每個顏色通道上
6的移動平均。因此，對于每個平面k = 1. . . 3的每個像素G (i，j，k)，計算G=0G +(\-fi)c(ija)B = β-B+(\-β) ( , /,3),其中β是0到1之間的系數(shù)。另一變量是在每個顏色通道上計算像素G(i，j，k)周圍的2N+1個像素值的和，并 且除以2N+1。根據(jù)移動平均值及，療，§，在步驟25如下計算修正項YK，Yb 叫以及 &:竺|-今 +255乂 H R |l-e)'G+255 aJ ,B B |l-a)-G+255 α優(yōu)選地，兩個修正項Yk和Yb值都限制在選定的區(qū)間內(nèi)(例如，在0.95至IJ 1.05 之間；如果Yk和Yb值中任何一個小于0.95，則將其值設(shè)為0.95;如果^和Yb值中任 何一個大于1. 05，則將其值設(shè)為1. 05)。這防止了在進(jìn)一步處理中對紅通道和藍(lán)通道的過 度放大。與生成移動平均值并行地，在行或列上對像素進(jìn)行解析，并且對于顏色平面的每 個像素G(i，j，k)，如下計算系數(shù)H(i，j) 在圖2中，該過程被分解為步驟30
則/(魄諷明+,^^^^^^此后是遞歸濾波器，步驟40 H(i，j) = aH(i，j-l) + (l-a) (f(G(i，j，k)，a，δ))其中a是小于1的正值(例如，a = 0. 125)；并且α是相應(yīng)遞歸濾波的極點(例如，α可以具有0. 05到0. 8之間的值)。使用與δ的比較來避免除零，以及放大暗像素(例如，δ =15)。初始值H(l，l) 可以具有1到2之間的值。使用該濾波器，由于取反值平均，對較暗區(qū)域的放大比明亮區(qū)域要大，并因此獲得 了對前景/背景中不均勻照度的自動修正。通過上文將會看到，遞歸濾波器H不對像素值進(jìn)行濾波。例如，如果a= α = 1/8 且δ = 15，則濾波器30/40對數(shù)目在1到3之間變化的序列進(jìn)行濾波，這取決于實際的像 素值G(i，j，k)以及圖像的先前值。如果濾波器40簡單地使用像素值G(i，j，k)作為輸入， 則其生成簡單的經(jīng)過低通濾波的圖像，不進(jìn)行照度修正。在實施方式的一個實現(xiàn)中，在步驟50，通過濾波器參數(shù)H與修正項Y κ、Y B的線性 組合，給出經(jīng)修改的像素值G1G, j，k)
G1(Hl) =G(i，j，l) · H(i, j) · yEG1 (i, j，2) = G(i，j，2) · H(i，j)G1 (i，j，3) = G(i，j，3) · H(i，j) · yB.線性模型的一個較為復(fù)雜的備選是對數(shù)模型。在這種實現(xiàn)中，對應(yīng)于增強顏色平 面(R/G/B顏色平面)的輸出像素G1 (i，j，k)如下
權(quán)利要求
一種處理圖像的方法，包括a)在對所述圖像的單次通過中，遍歷所述圖像的每個像素；b)對每個像素應(yīng)用取反函數(shù)；c)對每個取反的像素值應(yīng)用遞歸濾波器，所述濾波器具有根據(jù)所述圖像的先前遍歷的像素值導(dǎo)出的參數(shù)；以及d)將所述像素值與用于所述像素的所述濾波器參數(shù)組合，以提供經(jīng)處理圖像的像素值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述圖像是YCC或者RGB格式之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述圖像是RGB格式，并且其中所述取反函數(shù)對像 素的每個顏色平面值的組合進(jìn)行取反。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述圖像是YCC格式，并且其中所述取反函數(shù)對像 素的強度值進(jìn)行取反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述遍歷是以下之一行方向；列方向；或者遍歷 跨所述圖像的任何路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所述圖像的先前遍歷的像素值，提供對紅、綠和藍(lán)平面的平均的估計； 提供用于所述平面中一個或多個的修正項，所述修正項取決于所述顏色通道平均估 計；以及其中所述組合包括將像素值與修正項相乘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述修正項由相應(yīng)的高閾值和低閾值來限制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述組合包括線性組合或者對數(shù)組合之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述組合包括將所述像素值、修正項與用于所述 像素的所述濾波器參數(shù)相乘，以提供經(jīng)處理圖像的像素值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述提供對所述紅、綠和藍(lán)通道的平均的估計如下
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中用于所述紅顏色平面和藍(lán)顏色平面中每一個的 所述修正項YK，Yb如下
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中YK、Yb限制在0.95到1.05之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述遞歸濾波器參數(shù)H(i，j)是 H(i，j) = aH(i, j-l) + (l-a) (f(G(i, j,k)))其中α是所述濾波器的極點；G(i，j，k)是相應(yīng)的紅(R)、綠(G)或者藍(lán)⑶顏色平面的像素值；并且 f(G(i，j，k))是所述取反函數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中α在0.05到0.8之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述取反函數(shù)是
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述取反函數(shù)是其中Y(i，j)是所述像素強度值； a是小于1的正值；并且 δ用來防止除零以及放大暗像素。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中組合包括 G1 (i，j，l) = G(i，j，l) · H(i，j) · yEG1 (i，j，2) = G(i，j，2) · H(i，j) G1 (i，j，3) = G(i，j，3) · H(i，j) · yB 其中Yr, Yb是所述修正項； H(i，j)是所述濾波器參數(shù)；以及G(i，j，k)是相應(yīng)的紅(R)、綠(G)或者藍(lán)⑶顏色平面的像素值。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中組合包括
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述圖像是YCC格式，并且所述遞歸濾波器參數(shù) H(i，j)是H(i，j) = aH(i, j-l) + (l-a) (f(Y(i, j))) 其中α是IIR濾波器的極點； Y(i，j)是所述像素強度值；并且 f(Y(i, j))是所述取反函數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述取反函數(shù)是 其中δ用來防止除零。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述組合包括 Y1(Lj) =Y(i，j)[l+￡ (i，j) · (l_H(i，j))]其中H(i，j)是所述濾波器參數(shù)；并且 ε (i，j)是增益因子。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中ε(i，j)是常數(shù)或者針對所述圖像變化。
23.一種方法，包括對一個或多個相繼處理的圖像迭代應(yīng)用步驟a)到d)，步驟b)、c) 和d)中的每一個分別適于改進(jìn)圖像照度或者圖像銳度之一。
24.—種圖像處理設(shè)備，包括 圖像獲取裝置；以及 處理器，用于在單次通過中遍歷圖像的每個像素； 對每個像素應(yīng)用取反函數(shù)；對每個取反的像素值應(yīng)用遞歸濾波器，所述濾波器具有根據(jù)所述圖像的先前遍歷的像 素值導(dǎo)出的參數(shù)；以及將所述像素值與用于所述像素的所述濾波器參數(shù)組合，以提供經(jīng)處理圖像的像素值。
全文摘要
一種處理圖像的方法，包括在對圖像的單次通過中，遍歷圖像的每個像素；對每個像素應(yīng)用取反函數(shù)；對每個取反的像素值應(yīng)用遞歸濾波器，所述濾波器具有根據(jù)圖像的先前遍歷的像素值導(dǎo)出的參數(shù)；以及將像素值與用于所述像素的所述濾波器參數(shù)組合，以提供經(jīng)處理圖像的像素值。
文檔編號H04N1/56GK101981911SQ200880125064
公開日2011年2月23日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者A·德里姆巴雷安, A·扎姆菲爾, C·弗羅雷亞, F·阿爾布 申請人:泰塞拉技術(shù)愛爾蘭有限公司