自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，特別是涉及一種可抑制副效應(yīng)的基于人類視覺系統(tǒng)(HVS)的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]影像強(qiáng)化經(jīng)常用以改善低對(duì)比度影像或非理想光照狀況所擷取的影像。傳統(tǒng)對(duì)比強(qiáng)化演算法經(jīng)常造成過度強(qiáng)化，使得影像看起來(lái)不自然且會(huì)有噪聲的放大。
[0003]直方圖強(qiáng)化(HE)是最常用以改善對(duì)比強(qiáng)化的方法之一。借由直方圖強(qiáng)化，可以讓影像強(qiáng)度更平均分布以達(dá)成較佳對(duì)比。直方圖強(qiáng)化演算法的整體復(fù)雜度低于其他方法。然而，直方圖強(qiáng)化容易產(chǎn)生過度強(qiáng)化、噪聲放大、細(xì)節(jié)漏失或者讓影像看起來(lái)不自然。
[0004]再者，人眼無(wú)法分辨飽和區(qū)域的強(qiáng)度變化。飽和區(qū)域通常被視為不含紋理信息的平滑區(qū)域。事實(shí)上，飽和區(qū)域經(jīng)常藏有微弱的強(qiáng)度變化與隨機(jī)分布的色度(hue)。如果直接使用對(duì)比強(qiáng)化，飽和區(qū)域會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的噪聲放大。
[0005]因此，適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化位準(zhǔn)與副效應(yīng)降低方法是對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)中不可或缺的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述，本發(fā)明的目的在于，提供一種自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，所要解決的技術(shù)問題是使其考量人類視覺靈敏度建立直方圖，根據(jù)其分布以自動(dòng)決定與裝置相關(guān)的強(qiáng)化位準(zhǔn)，對(duì)比強(qiáng)化后所產(chǎn)生的飽和退化可借由飽和強(qiáng)化以進(jìn)行補(bǔ)償，且可改善影像局部飽和而不會(huì)具有色度噪聲放大，再者，其演算法的整體復(fù)雜度很低，適于硬件實(shí)施與即時(shí)應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其包括基于人類視覺系統(tǒng)的局部差直方圖單元、直方圖分類器及直方圖等化單元?；谌祟愐曈X系統(tǒng)的局部差直方圖單元接收輸入影像的輸入像素，以建立相對(duì)于強(qiáng)度值的局部差直方圖。直方圖分類器根據(jù)分布特性對(duì)輸入影像的直方圖進(jìn)行分類，因而得到多個(gè)類別。直方圖等化單元根據(jù)該基于人類視覺系統(tǒng)的局部差直方圖單元的結(jié)果與直方圖分類器所決定的強(qiáng)化位準(zhǔn)，處理輸入影像。
[0008]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0009]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，使用色度-飽和度-亮度(HSL)色彩空間的亮度作為該強(qiáng)度。
[0010]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中所有該強(qiáng)度值根據(jù)人類視覺靈敏度被分割為多個(gè)區(qū)域。
[0011]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中在該基于人類視覺系統(tǒng)的局部差直方圖單元，當(dāng)該輸入影像的相鄰像素之間的強(qiáng)度差大于一預(yù)設(shè)臨界值時(shí)，目前像素的強(qiáng)度值即累計(jì)入該局部差直方圖。
[0012]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中具有較低強(qiáng)度值的區(qū)域的預(yù)設(shè)臨界值大于具有較高強(qiáng)度值的區(qū)域的預(yù)設(shè)臨界值。
[0013]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中該多個(gè)類別當(dāng)中之一的直方圖，其高強(qiáng)度值與低強(qiáng)度值的數(shù)量較大，而其他強(qiáng)度值的數(shù)量較少，其中，高強(qiáng)度值的平均值與低強(qiáng)度值的平均值兩者間的距離愈大，則決定得到較大的強(qiáng)化位準(zhǔn)。
[0014]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中該多個(gè)類別當(dāng)中之一的直方圖，其主要包含亮強(qiáng)度值或暗強(qiáng)度值，其中，亮強(qiáng)度的平均值愈接近最低強(qiáng)度值或者暗強(qiáng)度的平均值愈接近最高強(qiáng)度值，則決定得到較大的強(qiáng)化位準(zhǔn)。
[0015]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，還包括副效應(yīng)降低單元，用以降低因?qū)Ρ葟?qiáng)化所造成的副效應(yīng)。
[0016]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中該副效應(yīng)降低單元包括尖峰偵測(cè)次單元，用以辨識(shí)平滑區(qū)域的尖峰，并據(jù)以降低該平滑區(qū)域的噪聲放大。
[0017]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中該副效應(yīng)降低單元包括皮膚與梯度色彩偵測(cè)次單元，其偵測(cè)皮膚或/且梯度色彩區(qū)域，并據(jù)以抑制強(qiáng)化位準(zhǔn)，因而避免非預(yù)期或不自然的皮膚/梯度色彩。
[0018]前述的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其中該副效應(yīng)降低單元包括過度曝光防止次單元，在高強(qiáng)度區(qū)域消除過度曝光，其中，根據(jù)該輸入影像的高強(qiáng)度的分布內(nèi)容，適應(yīng)地決定高強(qiáng)度臨界值，如果強(qiáng)度值小于該臨界值，則施以直方圖等化；否則，直接從輸入強(qiáng)度映射至輸出強(qiáng)度。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)是考量人類視覺靈敏度建立直方圖，根據(jù)其分布以自動(dòng)決定與裝置相關(guān)的強(qiáng)化位準(zhǔn)，對(duì)比強(qiáng)化后所產(chǎn)生的飽和退化可借由飽和強(qiáng)化以進(jìn)行補(bǔ)償，且可改善影像局部飽和而不會(huì)具有色度噪聲放大，再者，其演算法的整體復(fù)雜度很低，適于硬件實(shí)施與即時(shí)應(yīng)用。
[0020]綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)，其包括:基于人類視覺系統(tǒng)的局部差直方圖單元，用以建立相對(duì)于強(qiáng)度值的局部差直方圖；直方圖分類器，根據(jù)分布特性對(duì)輸入影像的直方圖進(jìn)行分類；以及直方圖等化單元，根據(jù)該基于人類視覺系統(tǒng)的局部差直方圖單元的結(jié)果與直方圖分類器所決定的強(qiáng)化位準(zhǔn)，處理輸入影像。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0021]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)的方框圖。
[0023]圖2A是顯示根據(jù)人類視覺靈敏度的強(qiáng)度梯度的切割的示意圖。
[0024]圖2B至圖2E是顯示圖1的基于人類視覺系統(tǒng)的局部差直方圖單元在各處理階段的直方圖。
[0025]圖3A至圖3E是例示受到圖1的直方圖分類器進(jìn)行分類的直方圖。
[0026]圖4是例示直方圖在平滑區(qū)域具有噪聲放大的示意圖。
[0027]圖5是例示過度曝光區(qū)域的映射曲線的示意圖。
[0028]圖6A是顯示色度平面的示意圖。
[0029]圖6B是顯示圖6A的色度平面的圓形區(qū)域，用以分離色彩區(qū)域與低飽和區(qū)域的示意圖。
[0030]100:自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)
[0031]11:基于人類視覺系統(tǒng)的局部差直方圖單元
[0032]12:直方圖分類器
[0033]13:直方圖等化器
[0034]14:副效應(yīng)降低單元
[0035]141:尖峰偵測(cè)次單元
[0036]142:皮膚與梯度色彩偵測(cè)次單元
[0037]143:暗飽和區(qū)域預(yù)處理次單元
[0038]144:過度曝光防止次單元
[0039]DS:暗飽和區(qū)域
[0040]SV:緩變化區(qū)域
[0041]FV:快變化區(qū)域
[0042]BS:亮飽和區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0043]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0044]圖1是顯示本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)100的方框圖。自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)100的執(zhí)行可使用處理器(例如數(shù)字影像處理器)、電路或其組合。
[0045]自動(dòng)對(duì)比強(qiáng)化系統(tǒng)100包含基于人類視覺系統(tǒng)(HVS)的局部差(localdifference, LD)直方圖單元11，其接收輸入影像的輸入像素。根據(jù)本實(shí)施例的特征之一，使用色度-飽和度-亮度(HSL)色彩空間的亮度作為強(qiáng)度，而非如傳統(tǒng)強(qiáng)化系統(tǒng)所使用的色度-飽和度-明度(HSV)色彩空間。由于強(qiáng)度各具有不同特性，本實(shí)施例根據(jù)人類視覺靈敏度將所有強(qiáng)度值(例如O至255)切割為多個(gè)(例如四個(gè))區(qū)域:暗飽和(DS)區(qū)域、緩變化(SV)區(qū)域、