專利名稱：：數(shù)字圖像的曝光校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像處理方法，尤其涉及一種數(shù)字圖像的曝光校正方法。
背景技術(shù)：
：隨著數(shù)碼相機、掃描儀的普及，人們擁有數(shù)字圖像的機會越來越多，但是，這些照片有的拍攝時曝光量設(shè)置不當(dāng)，由于客觀條件限制或主觀失誤，有時會造成拍攝得到的素材畫面過亮(曝光過度)或過暗(曝光不足)，這些都會影響到圖像的視覺效果，因此需要進行曝光校正才能獲得更好的效果。曝光校正可以增加或減少圖像的感光量，多的曝光量顯示較亮的圖像，看到更多的細節(jié)；少的曝光量使圖像較暗，但細節(jié)不夠豐富?，F(xiàn)有的曝光校正的處理方法是在RGB格式下完成的，由于是對所有信道均優(yōu)化伽瑪(Gamma)曲線的方法來實現(xiàn)，因此耗費的時間相對較長，并且現(xiàn)有的方法通過整個圖像的亮度的最大與最小值來確定伽瑪曲線以及對照標(biāo)，這種處理方法的處理效果也不近理想。因此如何提供一種數(shù)字圖像的處理方法，在提高曝光校正處理速度的同時，增強圖像的處理效果，是當(dāng)前圖像處理技術(shù)中亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種數(shù)字圖像的曝光校正方法，對曝光不正常的像素進行快速的自動調(diào)節(jié)，從而使圖像具有更好的效果。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)字圖像的曝光校正方法，包括如下步驟將圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，計算圖像的灰度直方圖；根據(jù)該灰度直方圖判斷圖像的曝光是否正常，從而確定曝光閾值(Ratio_Threshold)；提取圖像的中心區(qū)域，同時計算該中心區(qū)域像素的平均亮度值(Iave)；根據(jù)該平均亮度值計算目標(biāo)亮度值Idest，同時根據(jù)該平均亮度值(Iave)以及該目標(biāo)亮度值(Idest)確定調(diào)整曲線y＝f(x)；根據(jù)調(diào)整曲線f(x)構(gòu)建對照表；及將圖像轉(zhuǎn)換為HIS格式，并根據(jù)該對照表對亮度信道進行調(diào)整。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中判斷圖像的曝光是否正常的步驟，包括如下步驟根據(jù)圖像的直方圖確定圖像中亮度低階區(qū)域像素個數(shù)比率(MinRatio)與亮度高級區(qū)域像素個數(shù)比率(MaxRatio)；計算低階區(qū)域像素個數(shù)比率(MinRatio)與高階區(qū)域像素個數(shù)比率(MaxRatio)的比值；及根據(jù)該比值確定曝光是否正常。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中低階區(qū)域像素個數(shù)比率(MinRatio)是通過公式MinRatio=Σk=0NHist(k)/Σm=0255Hist(m)]]>計算的；高階區(qū)域像素個數(shù)比率(MaxRatio)是通過公式MaxRatio=Σk=255-N255Hist(k)/Σm=0255Hist(m)]]>計算的。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中根據(jù)該比值確定曝光是否正常的步驟為若MinRatio/MaxRatio＞20或者MinRatio/MaxRatio＜1/20，則曝光正常；若1/20≤MinRatio/MaxRatio≤20，則曝光不正常。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中根據(jù)曝光是否正常，確定曝光閾值的步驟為若曝光正常，則曝光閾值為0.1；若曝光不正常，則曝光閾值為0.3。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中所述圖像的中心區(qū)域為總面積1/2的中間區(qū)域。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中所述調(diào)整曲線y＝f(x)為從x＝0到x＝255單調(diào)遞增，并且通過點(0，0)，(Iave，Idest)以及(255，255)。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中所述調(diào)整曲線f(x)的表達式為當(dāng)Iave＜Idest時，f(x)＝k*ln(a*x+1)；當(dāng)Iave＞Idest時，f(x)＝k*e(a*x)-k。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中所述表達式的系數(shù)k與系數(shù)a為通過二分法計算的。上述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其中還包括將圖像轉(zhuǎn)換為RGB格式的步驟。根據(jù)本發(fā)明所提的數(shù)字圖像的曝光校正方法，利用中心區(qū)域的亮度值來確定調(diào)整曲線，從而處理效果更加理想，并且通過得出的對照表，對HIS格式下的亮度信道I進行調(diào)整，在減少處理時間的同時，提高了處理效果。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。圖1為本發(fā)明所提的數(shù)字圖像的曝光校正方法的總體流程圖；圖2為本發(fā)明直方圖中低階區(qū)域與高階區(qū)域的示意圖；圖3為本發(fā)明中心區(qū)域示意圖；及圖4A以及圖4B為本發(fā)明調(diào)整曲線系數(shù)計算的流程圖。具體實施例方式本發(fā)明采用曲線調(diào)整方式，曲線調(diào)整方式就是利用亮度信道的直方圖進行曝光校正，請參見圖1，該圖為本發(fā)明所提的數(shù)字圖像的曝光校正方法總體流程圖，說明如下步驟110，將圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，計算圖像的灰度直方圖；步驟120，根據(jù)該灰度直方圖判斷圖像的曝光是否正常，從而確定曝光閾值(Ratio_Threshold)；步驟130，提取圖像的中心區(qū)域，同時計算該中心區(qū)域像素的平均亮度值(Iave)；步驟140，根據(jù)該平均亮度值計算目標(biāo)亮度值Idest，同時根據(jù)該平均亮度值(Iave)以及該目標(biāo)亮度值(Idest)確定調(diào)整曲線y＝f(x)；步驟150，根據(jù)調(diào)整曲線f(x)構(gòu)建對照表；及MinRatio=Σk=0NHist(k)/Σm=0255Hist(m)]]>高階區(qū)域220中的像素個數(shù)比率通過以下公式計算MaxRatio=Σk=255-N255Hist(k)/Σm=0255Hist(m)]]>這里需要滿足的條件是MinRatio/(N+1)＞MinRatio_Threshold或MaxRatio/(N+1)＜Minatio_Threshold，其中設(shè)定N＝4，低階區(qū)域像素比率閾值MinRatio_Threshold＝2.0/255。步驟160，將圖像轉(zhuǎn)換為HIS格式，并根據(jù)該對照表對亮度(I)信道進行調(diào)整?；叶戎狈綀D(histogram)是灰度級的函數(shù)，顯示了圖像中所有像素的灰度(亮度)的統(tǒng)計分布。它表示圖像中具有每種灰度級的像素的個數(shù)，反映圖像中每種灰度出現(xiàn)的頻率。橫軸從左至右代表灰度級由小到大，縱軸代表統(tǒng)計得到的每一灰度級處像素的數(shù)目。若圖像具有L(通常L＝256，即8位灰度級)級灰度，則灰度圖像f(x，y)的灰度直方圖為Hist[I]，其中I＝0，1，……，255。確定了灰度直方圖后，就可以根據(jù)圖像的灰度直方圖判斷圖像的曝光是否正常，請參見圖2，根據(jù)圖像中低階區(qū)域210與高階區(qū)域220中的像素個數(shù)比MinRatio/MaxRatio來確定圖像的曝光是否正常，通常所需曝光率NeedExposure_Ratio＝20，如果MinRatio/MaxRatio＞NeedExposure_Ratio或MinRatio/MaxRatio＜1/NeedExposure_Ratio，則曝光不正常，否則曝光基本正常。其中低階區(qū)域210中的像素個數(shù)比率通過以下公式計算然后根據(jù)圖像的曝光是否正常來確定圖像的曝光閾值Ratio_Threshold，當(dāng)圖像的曝光不正常時，圖像的曝光率閾值Ratio_Threshold＝0.3，當(dāng)圖像曝光基本正常時，圖像的曝光率閾值Ratio_Threshold＝0.1。然后提取圖像的中心區(qū)域，請參見圖3，所述中心區(qū)域300就是位于圖像正中，長與寬均為整體圖像1/2的區(qū)域，即為總面積1/2的中間區(qū)域。本發(fā)明計算中心區(qū)域300中像素的平均亮度Iave，然后根據(jù)該平均亮度Iave調(diào)整目標(biāo)亮度值Idest。確定目標(biāo)亮度值Idest的過程如下1、預(yù)設(shè)目標(biāo)亮度Idest＝1502、計算兩個中間參數(shù)IbaseanddeltaI當(dāng)Iave≤128時，Ibase＝Iave當(dāng)Iave＞128時，Ibase＝255-IavedeltaI＝abs(Iave-Idest)3、更新目標(biāo)亮度值Idest令fCurRatio＝deltaI/Ibase如果fCurRatio＞Ratio_Threshold，則fCurRatio＝Ratio_Threshold此時，當(dāng)Iave＞Idest時，Idest＝Iave+fCurRatio*Ibase當(dāng)Iave≤Idest時，Idest＝Iave-fCurRatio*Ibase從而得出目標(biāo)亮度值Idest的值。然后構(gòu)造出曲線y＝f(x)，使曲線通過以下點(0，0)，(Iave，Idest)以及(255，255)。這里曲線y＝f(x)在x＝0到255單調(diào)遞增，曲線y＝f(x)定義如下當(dāng)Iave＜Idest時，f(x)＝k*ln(a*x+1)當(dāng)Iave＞Idest時，f(x)＝k*e(a*x)-k因此確定了系數(shù)k與系數(shù)a的值，f(x)也就確定了。其中系數(shù)k與系數(shù)a的確定方法如圖4A以及圖4B所示，說明如下當(dāng)Iave＜Idest時，請參見圖4A，首先預(yù)設(shè)k＝10000(步驟411)，然后令k＝k/2(步驟412)，再通過k計算a的值，a＝[exp(Idest/k)-1]/Iave(步驟413)，從而根據(jù)K與a構(gòu)造出f(x)，f(x)＝k*ln(a*x+1)，(步驟414)，然后判斷f(x)的值(步驟415)，如果f(x)＞255，則返回步驟412，直到f(x)不大于255為止，此時令A(yù)(k)＝[exp(Idest/k)-1]/Iave，當(dāng)A(k)＜255，并且A(2k)＞255時，用二分法來計算系數(shù)k與系數(shù)a，使f(255)＝k*ln(a*x+1)＝255，從而更新系數(shù)k與a的值(步驟416)。當(dāng)Iave＞Idest時，系數(shù)k與系數(shù)a的確定方法請參見圖4B，如圖所示，首先預(yù)設(shè)k＝10000(步驟421)，然后令k＝k/2(步驟422)，再通過k計算a的值(步驟423)，a＝[ln(Idest/k)+1]/Iave，從而構(gòu)造出f(x)(步驟424)，f(x)＝k*exp(a*x)-k，然后判斷f(x)的值(步驟425)，如果f(x)＜255，則返回步驟422，直到f(x)不小于255為止，然后令A(yù)(k)＝[ln(Idest/k)+1]/Iave，當(dāng)A(k)＞255并且A(2k)＜255時，用二分法(Dichotomy)更新系數(shù)k與系數(shù)a(步驟426)，使f(255)＝k*exp(a*x)-k＝255。然后根據(jù)系數(shù)k與系數(shù)a構(gòu)造f(x)，根據(jù)f(x)創(chuàng)建對照表(lookuptable)Itbl[i]其中i＝0，1，…，255，Itbl[i]＝f(i)i＝0，1，…，255。用對照表Itbl映像亮度(I)信道，更新圖像的亮度值，更新后的亮度值Inew＝Itbl[I[i]]，其中I為圖像中像素的標(biāo)識(Index)。最后將圖像有HIS格式轉(zhuǎn)換為RGB格式。下面以一具體圖像為例，對本發(fā)明進行詳細說明計算圖像的灰度直方圖，得到的數(shù)據(jù)如下1507，268，703，1195，354，285，648，416，1252，537，1385，793，236，1018，988，774，1276，672，1206，1081，600，1408，1214，638，3008，644，1532，1618，1611，1590，970，1782，780，780，596，438，510，448，324，311，655，197，250，336，334，302，182，263，336，205，261，227，220，219，171，221，235，162，313，157，190，200，219，262，223，170，311，193，186，158，197，229，185，210，211，245，176，161，180，173，239，146，180，191，187，144，135，165，203，153，166，154，147，128，146，125，141，175，127，138，130，119，102，141，125，145，129，131，123，123，104，125，92，106，111，111，144，112，100，95，94，86，108，88，72，93，114，109，88，122，124，92，126，124，129，80，122，93，113，88，133，105，88，101，105，80，85，89，97，114，102，74，122，69，92，109，94，137，110，87，107，110，132，127，87，89，221，89，115，128，139，159，126，111，322，97，140，164，171，188，127，142，292，101，114，188，123，161，131，140，198，204，92，95，104，75，115，118，107，241，102，129，135，140，114，131，135，315，126，119，152，177，158，192，110，438，129，91，162，121，172，84，92，247，274，72，92，99，93，43，61，79，47，36，18，16，26，26，13，9，3，8，2，1，1，2，1，3，0，3，3，0，2，2，1，62，121，42，149，119，35，68，114，96，149，79，295，199，76，194，303，213，315，177，320，271，146，388，317，127，766，148，450，414，430，418，241，515，202，223，159，101，91，73，46，42，65，28，36，27，35，23，21，34，42，21，19，23，13，22，22，38，22，22，25，22，17，17，19，21，29，17，23，20，37，16，23，24，28，28，23，39，19，22，27，33，26，21，23，18，28，17，20，24，30，31，25，27，24，18，21，10，22，29，24，25，16，26，18，33，26，18，22，23，25，12，23，20，17，23，25，17，24，18，26，22，27，20，23，19，20，11，18，24，16，23，17，18，26，22，33，29，26，25，29然后根據(jù)上述資料判斷圖像的曝光是否正常，計算低階區(qū)域像素個數(shù)比率MinRatio與高階區(qū)域像素個數(shù)比率MaxRatio的比值，計算公式為MinRatio=Σk=0NHist(k)/Σm=0255Hist(m)]]>MaxRatio=Σk=255-N255Hist(k)/Σm=0255Hist(m)]]>設(shè)定N＝4，則得出MinRatio＝0.06，MaxRatio＝0.001由于0.06/(4+1)＞2.0/255，并且MinRatio/MaxRatio＝0.06/0.001＝60＞20，因此圖像曝光不正常，Ratio_Threshold＝0.3。然后提取圖像的中心區(qū)域，得到中心區(qū)域的平均亮度值Iave＝89，由于Iave≤128，因此Ibase＝89，于是可以得出deltaI＝abs(Iave-Idest)＝abs(89-150)＝61。其中Idest＝150是預(yù)設(shè)的值。然后更新目標(biāo)亮度值IdestfCurRatio＝deltaI/Ibase＝61/89＝0.69由于fCurRatio＝0.69＞Ratio_Threshold＝0.3因此fCurRatio＝Ratio_Threshold＝0.3又因為Iave＝89＜Idest＝150因此Idest＝Iave-fCurRatio*Ibase＝89-89*0.3＝63然后確定曲線y＝f(x)，首先設(shè)定k＝10000，由于Iave＜Idest，所以a＝[exp(63/k)-1]/89，f(x)＝k*ln(a*x+1)，如果f(x)＞255，k＝k/2，可最終得出k的值。A(k)＝[exp(63/k)-1]/89，當(dāng)A(k)＜255并且A(2k)＞255時，用二分法(Dichotomy)計算系數(shù)k與系數(shù)a，使f(255)＝k*ln(a*x+1)＝255，從而得出a的值。然后創(chuàng)建對照表，再將圖像轉(zhuǎn)換到HIS格式，用上述對照表映像I信道，完成所有像素的映像后，再將圖像轉(zhuǎn)換為RGB格式。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。權(quán)利要求1.一種數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，包括如下步驟將圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，計算圖像的灰度直方圖；根據(jù)該灰度直方圖判斷圖像的曝光是否正常，從而確定曝光閾值(Ratio_Threshold)；提取圖像的中心區(qū)域，同時計算該中心區(qū)域像素的平均亮度值(Iave)；根據(jù)該平均亮度值計算目標(biāo)亮度值Idest，同時根據(jù)該平均亮度值(Iave)以及該目標(biāo)亮度值(Idest)確定調(diào)整曲線y＝f(x)；根據(jù)調(diào)整曲線f(x)構(gòu)建對照表；及將圖像轉(zhuǎn)換為HIS格式，并根據(jù)該對照表對亮度信道進行調(diào)整。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，判斷圖像的曝光是否正常的步驟，包括如下步驟根據(jù)圖像的直方圖確定圖像中亮度低階區(qū)域像素個數(shù)比率(MinRatio)與亮度高級區(qū)域像素個數(shù)比率(MaxRatio)；計算低階區(qū)域像素個數(shù)比率(MinRatio)與高階區(qū)域像素個數(shù)比率(MaxRatio)的比值；及根據(jù)該比值確定曝光是否正常。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于低階區(qū)域像素個數(shù)比率(MinRatio)是通過公式MinRatio=Σk=0NHist(k)/Σm=0255Hist(m)]]>計算的；高階區(qū)域像素個數(shù)比率(MaxRatio)是通過公式MaxRatio=Σk=255-N255Hist(k)/Σm=0255hist(m)]]>計算的。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，根據(jù)該比值確定曝光是否正常的步驟為若MinRatio/MaxRatio＞20或者MinRatio/MaxRatio＜1/20，則曝光正常；若1/20≤MinRatio/MaxRatio≤20，則曝光不正常。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，根據(jù)曝光是否正常，確定曝光閾值的步驟為若曝光正常，則曝光閾值為0.1；若曝光不正常，則曝光閾值為0.3。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，所述圖像的中心區(qū)域為總面積1/2的中間區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，所述調(diào)整曲線y＝f(x)為從x＝0到x＝255單調(diào)遞增，并且通過點(0，0)，(Iave，Idest)以及(255，255)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，所述調(diào)整曲線f(x)的表達式為當(dāng)Iave＜Idest時，f(x)＝k*ln(a*x+1)；當(dāng)Iave＞Idest時，f(x)＝k*e(a*x)-k。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，所述表達式的系數(shù)k與系數(shù)a為通過二分法計算的。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像的曝光校正方法，其特征在于，還包括將圖像轉(zhuǎn)換為RGB格式的步驟。全文摘要本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像的曝光校正方法，首先計算圖像的灰度直方圖，根據(jù)圖像的曝光是否正常確定曝光閾值，然后提取圖像的中心區(qū)域，平均亮度值Iave再根據(jù)平均亮度值Iave以及目標(biāo)亮度值Idest確定調(diào)整曲線y＝f(x)，通過構(gòu)建的對照表對亮度信道進行調(diào)整，從而在減少處理時間的同時，提高了圖像的處理效果。文檔編號H04N5/232GK1671187SQ20041000890公開日2005年9月21日申請日期2004年3月15日優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日發(fā)明者吳尚云申請人:德鑫科技股份有限公司