專利名稱：用于調節(jié)圖像亮度的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像處理，更具體地，涉及一種用于調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度的方法和裝置。
背景技術：
近來，圖像處理裝置，例如數(shù)碼相機和可攜式攝像機(camcorder)，使用戶很容易獲得高分辨率的圖像。通常，這些圖像被加載到個人計算機(PC)并且被編輯，以及隨后被存儲在PC的存儲空間內或者由例如打印機或者多功能外圍裝置(MFP)的打印裝置打印。
但是，在這樣的圖像的情況下，在一個特定區(qū)域中，亮度的高和低難于區(qū)分。尤其是，由于人的視覺特性，一個低亮度區(qū)域(黑色區(qū)域)可能難于區(qū)分。因此，在圖像的低亮度區(qū)域中，亮和暗不能清晰區(qū)分。如果完全增加圖像的亮度，則圖像的高亮度區(qū)域的亮度也會增加。因此，高亮度區(qū)域就會顯示為無法作為圖像而被辨認的白色。
因此，需要一種用于調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度的改進方法和裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的示范性實施例的一個方面是至少要解決上述問題和/或缺點，并至少提供下述優(yōu)點。相應地，本發(fā)明的示范性實施例的一個方面提供一種用于調節(jié)圖像的亮度來補償人對一個特定區(qū)域的圖像辨別特性下降的方法和裝置。
根據本發(fā)明的示范性實施例的一個方面，提供一種調節(jié)圖像亮度的方法，該方法包括檢測象素亮度的數(shù)量(number)分布信息；和根據檢測到的數(shù)量分布信息的分布特性利用特征值來調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度。
根據本發(fā)明的示范性實施例的另一個方面，提供一種用于調節(jié)圖像亮度的裝置，該裝置包括一個檢測象素亮度的數(shù)量分布信息的分布信息檢測器；和一個根據檢測到的數(shù)量分布信息的分布特性利用特征值來調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度的亮度調節(jié)器。
根據結合附圖的對公開本發(fā)明的示范性實施例的如下詳細描述，對本領域的技術人員來說，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和突出特征將變得很明顯。


根據結合附圖的如下描述，使得本發(fā)明的一些示范性實施例上述和其它目的、特征和優(yōu)點變得更為清楚，其中附圖1是根據本發(fā)明的一個示范性實施例的調節(jié)圖像亮度的方法的流程圖；附圖2是示出附圖1中的操作14的詳細流程圖；附圖3A和3B示出一個圖像和該圖像的數(shù)量分布信息的條帶圖(histogram)；附圖4是示出附圖1中的操作16的詳細流程圖；附圖5是一個示為條帶圖的數(shù)量分布信息的示意圖，其基于亮度被分為第一到第三分割區(qū)域；附圖6是示出附圖4的操作52的詳細流程圖；附圖7A-D示出通過執(zhí)行附圖4的操作而獲得的圖像；附圖8是根據本發(fā)明示范性實施例用于比較特定區(qū)域的圖像亮度的示意圖；附圖9是根據本發(fā)明的示范性實施例調節(jié)圖像亮度的裝置的方框圖；附圖10是附圖9的對比度調節(jié)器的方框圖；和附圖11是附圖9的亮度調節(jié)器的方框圖。
遍及各附圖，應理解相同的附圖標記指相同的元件、特征和結構。
具體實施例在如下的描述中提供限定的例如詳細的結構和元件的內容，有助于全面理解本發(fā)明的實施例。因此，本領域的技術人員將會認識到，在不脫離本發(fā)明的范圍和構思的情況下，可以對其中所述的實施例進行各種改變和改進。此外，為了簡明和扼要省略對公知的功能和結構的描述。
附圖1是示出根據本發(fā)明的一個示范性實施例調節(jié)圖像亮度的方法的流程圖。
參考附圖1，在操作10中，檢測圖像的象素亮度的數(shù)量分布信息。數(shù)量分布信息是關于具有相同亮度的象素的數(shù)量的信息，其通過根據每一個象素的亮度來分類圖像的象素而獲得。因此，數(shù)量分布信息適于由一個直方示意圖示。
在操作12中，確定是否需要進行圖像的對比度調節(jié)。如果不需要圖像的對比度調節(jié)，該處理進行到操作16，其利用特征值來調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度。如果需要圖像的對比度調節(jié)，在操作14中，調節(jié)圖像的對比度。
附圖2是示出附圖1的操作14的詳細流程圖。
參考附圖2，在操作30中，從圖像中檢測到一個指示低亮度的第一參考亮度值和一個指示高亮度的第二參考亮度值。
當亮度值中的一個對應于最小象素數(shù)量的亮度值小于一個第一閾值亮度值時，其中象素數(shù)量大于第一閾值數(shù)量，則小于第一閾值亮度值的亮度值被當作第一參考亮度值檢測。當從圖像的低亮度區(qū)域獲得第一參考亮度值時，第一閾值數(shù)量是一個被用作比較參考的預定數(shù)量，并且當從圖像的低亮度區(qū)域獲得第一參考亮度值時，第一閾值亮度值是一個被用作另一個比較參考的預定亮度值。利用公式1獲得第一參考亮度值。
low＝min(i)H(i)＞N1和i≤T1(1)在公式1中，low表示第一參考亮度值，H(i)表示對應于亮度值i的象素數(shù)量，N1表示第一閾值數(shù)量，并且T1表示第一閾值亮度值。
此外，當亮度值中的一個對應于最大象素數(shù)量的亮度值大于一個第二閾值亮度值時，其中象素數(shù)量大于一個第二閾值數(shù)量，大于第二閾值亮度值的亮度值被當作第二參考亮度值檢測。當在圖像的高亮度區(qū)域中獲得第二參考亮度值時，第二閾值數(shù)量是一個被用作比較參考的預定數(shù)量，并且當在圖像的高亮度區(qū)域獲得第二參考亮度值時，第二閾值亮度值是一個被用作另一個比較參考的預定亮度值。利用公式2獲得第二參考亮度值。
high＝max(i)H(i)＞N2和i≤T2(2)在公式中，high表示第二參考亮度值，H(i)表示對應于亮度值i的象素數(shù)量，N2表示第二閾值數(shù)量，并且T2表示第二閾值亮度值。
附圖3A和3B示出一圖像和該圖像的數(shù)量分布信息的條帶圖。附圖3A示出該圖像，而附圖3B將附圖3A中的圖像的數(shù)量分布信息表示為一個條帶圖。如果假設T1是一個第一閾值亮度值，而N1是一個第一閾值數(shù)量，小于T1的亮度值中的一個對應于最小象素數(shù)量的亮度值被當作第一參考亮度值檢測，其中象素數(shù)量大于N1。此外，如果假設T2是第二閾值亮度值，而N2是第二閾值數(shù)量，大于T2的亮度值中的一個對應于最大象素數(shù)量的亮度值被當作第二參考亮度值檢測，其中象素數(shù)量大于N2。
在操作32中，利用檢測到的第一和第二參考亮度值來調節(jié)圖像的R，G和B。
可以使用公式3來調節(jié)圖像的R，G和B。
R′(r，c)＝(2n-1)*(R(r，c)-low)/(high-low)G′(r，c)＝(2n-1)*(G(r，c)-low)/(high-low) (3)B′(r，c)＝(2n-1)*(B(r，c)-low)/(high-low)其中，r和c表示圖像中的每一個象素的坐標，n表示一個指示亮度等級(gradation)的數(shù)量的常數(shù)，low表示第一參考亮度值，以及high表示第二參考亮度值。
通過利用公式3調節(jié)新的R′，G′和B′來調節(jié)圖像的對比度。例如，在本發(fā)明的示范性實施例中可展寬圖像的對比度。
在操作34中，檢測R，G和B經調節(jié)的圖像的數(shù)量分布信息。R，G和B經調節(jié)的圖像的數(shù)量分布信息可以按照上述作為條帶圖信息來檢測。
返回去參考附圖1，在操作16中，利用根據檢測的數(shù)量分布信息的分布特性的特性值來調節(jié)特定區(qū)域的圖像的亮度。下面將會描述根據檢測的數(shù)量分布信息的分布特性的特征值的例子。
附圖4是附圖1的操作16的詳細流程圖。
參考附圖4，在操作50中檢測特征值。
基于亮度將表示為條帶圖的數(shù)量分布信息分割為多個區(qū)域，并且檢測每一個分割區(qū)域的特征值。尤其是，多個區(qū)域被分割為第一分割區(qū)域，第二分割區(qū)域，和第三分割區(qū)域。但是，這一區(qū)域分割僅僅是一種圖示，而且條帶圖可以被分割為多種區(qū)域。
附圖5是一個被表示為條帶圖的數(shù)量分布信息的示意圖，其中條帶圖基于亮度被分割為第一到第三分割區(qū)域。如在附圖5中所示，條帶圖基于亮度被分割為第一分割區(qū)域A1，第二分割區(qū)域A2，和第三分割區(qū)域A3。第一分割區(qū)域A4是低亮度區(qū)域，第二分割區(qū)域A2是一個中等亮度區(qū)域，而第三分割區(qū)域A3是一個高亮度區(qū)域。第一分割區(qū)域A1被分割成兩個區(qū)域，一個第一子區(qū)域A11和一個第二子區(qū)域A12。
公式4到8可以用來檢測分割區(qū)域的特征值。
gm=max(H(i))i∈
---(4)]]>在公式4中，H(i)表示對應于亮度值i的象素數(shù)量，gm表示對應于圖像的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量，以及n表示指示亮度等級數(shù)量的常數(shù)。例如，當n＝8時，gm是對應于具有0到255亮度等級的圖像的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量。
S1=ΣfirstH(i)/(M*N),S2=ΣsecondH(i)/(M*N),S3=ΣthirdH(i)/(M*N)---(5)]]>在公式5中，S1表示對應于整個圖像中的第一分割區(qū)域A1的亮度的象素數(shù)量比，S2表示對應于整個圖像中的第二分割區(qū)域A2的亮度的象素數(shù)量比，S3表示對應于整個圖像中的第三分割區(qū)域A3的亮度的象素數(shù)量比，以及M*N表示圖像的大小(分辨率)。
S11=Σi=0{(2n-1)/6}-1H(i)/(M*N),S12=Σi=(2n-1)/6(2n-1)/3H(i)/(M*N),---(6)]]>當?shù)谝环指顓^(qū)域A1被分割為第一子區(qū)域A11和第二子區(qū)域A12，在公式6中，S11表示對應于整個圖像中的第一子區(qū)域A11的亮度的象素數(shù)量比，而S12表示對應于整個圖像中的第二子區(qū)域A12的亮度的象素數(shù)量比。
R1=max(H(i))/gm,R2=firstmax(H(i))/gm,secondR3=max(H(i))/gm,---(7)third]]>在公式7中，R1表示在對應于第一分割區(qū)域A1中的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量與gm的比，gm是在對應于圖像的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量，R2表示在對應于在第二分割區(qū)域A2中的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量與gm的比，并且R3表示在對應于在第三分割區(qū)域A3中的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量與gm的比。
P1＝h/(2n-1)，P2＝l/(2n-1) (8)在公式8中，h表示具有第一分割區(qū)域A1中的最大象素數(shù)量的亮度值，P1表示h與2n等級的比，l表示一個具有第三分割區(qū)域A3中的最大象素數(shù)量的亮度值，P2表示l與2n等級的比。
在操作52中，利用檢測到的特征值來檢測一個用于調節(jié)特定區(qū)域的亮度的系數(shù)a。
附圖6是示出附圖4的操作52的詳細流程圖。
參考附圖6，在操作70中，確定特征值R3是否大于特征值R2和特征值R1。
如果確定特征值R3大于特征值R2和特征值R1，在操作71中，確定特征值P2是否大于0.98*(2n-1)。
如果確定特征值P2大于0.98*(2n-1)，在操作72中，確定特征值P1是否小于0.1*(2n-1)，S1/S2是否大于1.3以及S11是否大于S12。
如果確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，S1/S2大于1.3，以及S11大于S12，在操作73中，系數(shù)a被檢測為0.7。
如果沒有確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，S1/S2大于1.3，以及S11大于S12，在操作74中，確定特征值P1是否小于0.1*(2n-1)，S1/S2是否大于1.2，以及R1是否大于R2。
如果確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，S1/S2大于1.2，以及R1大于R2，在操作75中，系數(shù)a被檢測為0.5。
如果沒有確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，S1/S2大于1.2，以及R1大于R2，在操作76中，確定S11/S12是否大于1.3。
如果確定S11/S12大于1.3，在操作77中，系數(shù)a被檢測為0.3。
如果確定S11/S12等于或小于1.3，在操作78中，系數(shù)a被檢測為0。
如果在操作71中確定特征值P2等于或小于0.98*(2n-1)，在操作79中，確定特征值P1是否小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2是否大于1.3或S11是否大于S12。
如果確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2大于1.3或S11大于S12，在操作80中，系數(shù)a被檢測為0.5。
如果沒有確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2大于1.3或S11大于S12，在操作81中，確定特征值P1是否小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2是否大于1.2或者R1大于R2。
如果確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2大于1.2或者R1大于R2，在操作82中，系數(shù)a被檢測為0.3。
如果沒有確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2大于1.2或者R1大于R2，在操作83中，系數(shù)a被檢測為0。
如果在操作70中沒有確定特征值R3大于特征值R2和特征值R1，在操作84中，確定特征值R1是否大于特征值R2和特征值R3。
如果確定特征值R1大于特征值R2和特征值R3，在操作85中，確定特征值S11是否大于特征值S12。
如果沒有確定特征值S11大于特征值S12，在操作86中，系數(shù)a被檢測為0。
如果確定特征值S11大于特征值S12，在操作87中，確定特征值P1是否小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2是否大于1.3。
如果確定特征值P1小于0.1*(2n-1)，以及S1/S2大于1.3，在操作88中，系數(shù)a被檢測為0.7。
如果沒有確定特征值P1小于0.1*(2n-1)以及S1/S2大于1.3，在操作89中，確定特征值S1是否大于特征值S2和特征值S3。
如果確定特征值S1大于特征值S2和特征值S3，在操作90中，系數(shù)a被檢測為0.5。
如果沒有確定特征值S1大于特征值S2和特征值S3，在操作91中，系數(shù)a被檢測為0.3。
如果在操作84中沒有確定特征值R1大于特征值R2和特征值R3，在操作92中，確定S11/S12，S1/S2和S3/S1中的每一個是否大于1.3。
如果確定S11/S12，S1/S2和S3/S1中的每一個大于1.3，在操作93中，系數(shù)a被檢測為0.3。
如果沒有確定S11/S12，S1/S2和S3/S1中的每一個大于1.3，在操作94中，系數(shù)a被檢測為0。
上面描述的檢測系數(shù)a和確定系數(shù)值的操作程序僅僅是說明性的。利用檢測到的特征值可實現(xiàn)本發(fā)明的各示范性實施例，并且確定的系數(shù)值不限于上述數(shù)值并能夠以不同方式被確定。
返回參考附圖4，在操作54中，圖像的一個RGB彩色坐標系統(tǒng)被轉換為表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)。也就是，圖像的RGB彩色坐標系統(tǒng)被轉換為HSV(色調，飽和度，數(shù)值)彩色坐標系統(tǒng)，YcbCr彩色坐標系統(tǒng)，Lab彩色坐標系統(tǒng)，和XYZ彩色坐標系統(tǒng)中的一個。在本發(fā)明的各示范性實施例中，圖像的RGB彩色坐標系統(tǒng)可被轉換為HSV彩色坐標系統(tǒng)。根據被轉換為HSV彩色坐標系統(tǒng)的圖像，可檢測到對應于一個亮度值的數(shù)值。
在操作56中，執(zhí)行對被轉換為表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)的圖像的邊界保存(edge preserving)噪聲濾波。
通過對圖像的行濾波并且隨后基于行濾波結果對圖像的列濾波，或者對圖像的列濾波并且隨后基于列濾波結果來對圖像的行濾波來執(zhí)行邊界保存噪聲濾波。
利用公式9和10執(zhí)行邊界保存噪聲濾波。
Vf*(r,c)=Σj=-s/2s/2V(r,c+j)*u(j)*w(V(r,c+j),V(r,c))Σj=-s/2s/2u(j)*w(V(r,c+j),V(r,c))---(9)]]>在公式9中，V(r，c)表示原始圖像的亮度，Vf*(r，c)表示通過對圖像V(r，c)的行和列中的一個濾波而獲得的結果，S表示一個用于濾波的窗口的大小，u(z)表示公式u(z)=exp[-z22σD2],]]>w(x，y)表示公式w(x,y)=exp[-(x-y)22σR2],]]>并且σD和σR表示預定常數(shù)。例如，可以設置為σD＝5和σR＝0.1*(2n-1)。
Vf(r,c)=Σi=-s/2s/2V(r+i,c)*u(i)*w(Vf*(r+i,c),Vf*(r,c))Σi=-s/2s/2u(i)*w(Vf*(r+i,c),Vf*(r,c))---(10)]]>在公式10中，Vf(r，c)表示利用濾波結果Vf*(r，c)通過對未濾波的行或列的至少其中之一濾波而獲得的結果。例如，如果利用公式9檢測圖像的行的Vf*(r，c)，利用公式10檢測圖像的列的Vf(r，c)。相反，如果利用公式9檢測圖像的列的Vf*(r，c)，則利用公式10檢測圖像的行的Vf(r，c)。
附圖7A-D示出通過執(zhí)行附圖4的操作而獲得的圖像。附圖7A示出原始圖像，而附圖7B示出通過執(zhí)行對原始圖像的邊界保存噪聲濾波而獲得的結果。如附圖7B中所示，由于同邊界保存噪聲濾波結果該圖像模糊(blurred)。
由于是通過對圖像的行濾波并且隨后基于行濾波結果來對圖像的列濾波，或者對圖像的列濾波并且隨后基于列濾波結果來對圖像的行濾波從而執(zhí)行邊界保存噪聲濾波，與同時對圖像的行和列濾波的方法相比較能減少計算量。
在操作58中，由已經執(zhí)行了邊界保存噪聲濾波的圖像檢測出其中特定區(qū)域的對比度已經調節(jié)的圖像。
為了檢測其中特定區(qū)域的對比度已經調節(jié)的圖像，采用公式11。
D＝f(Vf，V)＝(2n-1)*k*V/(Vf+b) (11)在公式11中，D表示對比度經調節(jié)的圖像，而k和b表示預定的常數(shù)。例如，可設定為k＝1.2且b＝3*σR。通過使用公式11，調節(jié)原始圖像的特定區(qū)域例如低亮度區(qū)域的對比度。
附圖7C示出利用公式11根據其中已經執(zhí)行了邊界保存噪聲濾波的圖像通過調節(jié)特定區(qū)域的對比度獲得的圖像。如在附圖7C中所示，通過調節(jié)特定區(qū)域例如黑暗區(qū)域的對比度，改善濾波圖像的黑暗區(qū)域的對比度。
在操作60中，利用對比度經調節(jié)的圖像來調節(jié)特定區(qū)域的亮度。
為了調節(jié)特定區(qū)域的亮度，使用公式12。
V′＝fW(V+a*(2n-1-Vf)*fb(D-V)) (12)在公式12中，V′表示其中特定區(qū)域的亮度已經調節(jié)的圖像，a表示利用特征值在操作52中檢測到的系數(shù)，fw(x)表示fw(x)={x:x≤(2n-1)2n-1:x>(2n-1),]]>并且fb(x)表示fb(x)={x/(2n-1):x≥00:x<0.]]>附圖7D示出其中特定區(qū)域的亮度已經調節(jié)的圖像，其利用公式12從對比度經調節(jié)的圖像獲得。如在附圖7D中示出的，通過調節(jié)特定區(qū)域即黑暗區(qū)域的亮度，可以獲得一個與原始圖像相比較黑暗區(qū)域的亮度已經被改善的圖像。
附圖8是一個用于根據本發(fā)明和現(xiàn)有技術比較圖像的特定區(qū)域的亮度的示意圖。標記①是一個根據原始圖像的亮度表示象素數(shù)量變化的曲線圖，標記②是一個根據圖像的亮度表示象素數(shù)量變化的曲線圖，該圖像是其中圖像的亮度全部被調高的以常規(guī)方式獲得的，以及標記③是一個根據圖像的亮度表示象素數(shù)量變化的曲線圖，該圖像根據本發(fā)明的示范性實施例獲得。如附圖8所示，以常規(guī)方式，通過將圖像的亮度全部調高會使得原始圖像的高亮度區(qū)域的圖像質量降低，而根據本發(fā)明的示范性實施例，利用上述方法，通過僅調節(jié)黑暗區(qū)域的亮度，可防止相對高亮度區(qū)域的圖像質量的降低，并且同時可以改善黑暗區(qū)域的圖像質量。
在操作62中，亮度經調節(jié)的圖像的彩色坐標系統(tǒng)被轉換為RGB彩色坐標系統(tǒng)。也就是，已經被轉換為表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)并且其亮度已經調節(jié)的圖像被轉換為RGB彩色坐標系統(tǒng)以使得人可以識別實際的圖像。
根據本發(fā)明的示范性實施例的用于調節(jié)圖像的亮度的方法可以被寫為代碼/指令/程序并且能夠通過利用計算機可讀記錄在媒體執(zhí)行該代碼/指令/程序的通用數(shù)字計算機中來實現(xiàn)。這些計算機可讀取媒體的例子包括磁存儲媒體(例如，ROM，軟盤，硬盤等)，光記錄媒體(例如，CD-ROM，或者DVD)，以及例如載波的存儲媒體(例如通過因特網傳輸)。計算機可讀記錄媒體還可以通過與計算機系統(tǒng)相連接的網絡分布使得計算機可讀取代碼能夠以分布的方式被存儲和執(zhí)行。此外，用于實現(xiàn)本發(fā)明的功能性程序，代碼，和代碼片段可以由本發(fā)明所屬領域的熟練程序員容易地解釋。
現(xiàn)在，參考附圖描述根據本發(fā)明的實施例用于調節(jié)圖像亮度的裝置。
附圖9是根據本發(fā)明的示范性實施例的用于調節(jié)圖像亮度的裝置的方框圖。參考附圖9，該裝置包括一個分布信息檢測器100，一個檢驗器110，一個對比度調節(jié)器120，一個亮度調節(jié)器130。
該分布信息檢測器100檢測通過輸入終端IN1輸入的圖像的象素亮度的數(shù)量分布信息并且將檢測結果輸出到檢驗器110和亮度調節(jié)器130。數(shù)量分布信息是關于具有相同亮度的象素的數(shù)量的信息，其通過根據每一個象素的亮度來分類圖像的象素而獲得。例如，通過條帶圖來表現(xiàn)數(shù)量分布信息是很合適的。此外，當從對比度調節(jié)器120接收到一個對比度經調節(jié)的圖像時，分布信息檢測器100檢測對比度經調節(jié)的圖像的數(shù)量分布信息。
檢驗器110確定是否需要圖像的對比度調節(jié)并且輸出確定結果給對比度調節(jié)器120。
當從檢驗器110接收到需要圖像的對比度調節(jié)的確定結果時，對比度調節(jié)器120調節(jié)圖像的對比度并且向分布信息檢測器100輸出調節(jié)結果。
附圖10是附圖9的對比度調節(jié)器120的方框圖。參考附圖10，對比度調節(jié)器120包括一個參考亮度值檢測器200和一個RGB調節(jié)器210。
參考亮度值調節(jié)器200從圖像中檢測一個指示低亮度的的第一參考亮度值和一個指示高亮度的第二參考亮度值并且輸出檢測結果給RGB調節(jié)器210。
當對應于在其象素數(shù)量大于第一閾值數(shù)量的亮度值中的最小象素數(shù)量的亮度值小于第一亮度閾值時，參考亮度值檢測器200檢測小于第一閾值亮度值的亮度值作為第一參考亮度值。此外，當對應于在其象素數(shù)量大于第二閾值數(shù)量的亮度值中的最大象素數(shù)量的亮度值大于第二閾值亮度值時，參考亮度值檢測器200檢測大于第二閾值亮度值的亮度值作為第二參考亮度值。為了檢測第一參考亮度值和第二參考亮度值，參考亮度值檢測器200利用上述公式1和2來執(zhí)行這些操作。
RGB調節(jié)器210利用檢測到的第一和第二參考亮度值來調節(jié)圖像的R，G和B。也就是，RGB調節(jié)器210利用上述公式3來調節(jié)圖像的R，G和B。
返回參考附圖9，亮度調節(jié)器130利用根據檢測到的數(shù)量分布信息的分布特性的特征值來調節(jié)一個特定區(qū)域的圖像的亮度值。
附圖11是一個附圖9的亮度調節(jié)器130的方框圖。參考附圖11，該亮度調節(jié)器130包括一個特征值檢測器300，一個系數(shù)檢測器310，一個第一彩色坐標系統(tǒng)轉換器320，一個濾波單元330，一個特定區(qū)域對比度調節(jié)器340，一個特定區(qū)域亮度調節(jié)器350，以及一個第二彩色坐標系統(tǒng)轉換器360。
特征值檢測器300根據檢測到數(shù)量分布信息的分布特性來檢測特征值并且輸出檢測特征值給系數(shù)檢測器310。
特征值檢測器300基于亮度將表示為條帶圖的數(shù)量分布信息分割為多個區(qū)域并且檢測每一個分割區(qū)域的特征值。例如，特征值檢測器300分割多個區(qū)域為一個第一分割區(qū)域，一個第二分割區(qū)域，和一個第三分割區(qū)域。特征值檢測器300利用公式4到8檢測特征值。
參數(shù)檢測器310利用檢測到的特征值檢測用于調節(jié)特定區(qū)域的亮度的系數(shù)并且輸出檢測到的系數(shù)給第一彩色坐標系統(tǒng)轉換器320。系數(shù)檢測器310根據檢測到的特征值通過相互比較檢測到的特征值來檢測系數(shù)，如附圖6所示。
第一彩色坐標系統(tǒng)轉換器320將圖像的一個RGB彩色坐標系統(tǒng)轉換為一個表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)并且向濾波單元330輸出轉換結果。第一彩色坐標系統(tǒng)轉換器320將圖像的RGB彩色坐標系統(tǒng)轉換為HSV彩色坐標系統(tǒng)、YCbCr彩色坐標系統(tǒng)、Lab彩色坐標系統(tǒng)，以及XYZ彩色坐標系統(tǒng)中的一個。例如，第一彩色坐標系統(tǒng)轉換器320將圖像的RGB彩色坐標系統(tǒng)轉換為HSV彩色坐標系統(tǒng)。
濾波單元330執(zhí)行圖像的邊界保存噪聲濾波并且向特定區(qū)域對比度調節(jié)器340輸出濾波結果。
濾波單元330對圖像的行濾波并且隨后根據行濾波結果對圖像的列濾波，或者對圖像的列濾波并且隨后根據列濾波的結果對圖像的行濾波。濾波單元330利用上述公式9和10執(zhí)行圖像的邊界保存噪聲濾波。如在附圖7B中所示，通過執(zhí)行邊界保存噪聲濾波來模糊圖像。
特定區(qū)域對比度調節(jié)器340從已經執(zhí)行了邊界保存噪聲濾波的圖像中檢測特定區(qū)域的對比度已經調節(jié)的圖像并且向特定區(qū)域亮度調節(jié)器350輸出檢測結果。特定區(qū)域對比度調節(jié)器340利用上述公式11調節(jié)特定區(qū)域的對比度。如在附圖7C中所示，通過調節(jié)特定區(qū)域即黑暗區(qū)域的對比度，將濾波圖像的黑暗區(qū)域的對比度改善。
特定區(qū)域亮度調節(jié)器350利用對比度經調節(jié)的圖像來調節(jié)特定區(qū)域的亮度并且將調節(jié)結果輸出給第二彩色坐標系統(tǒng)轉換器360。特定區(qū)域亮度調節(jié)器350利用上述公式12來調節(jié)特定區(qū)域的亮度。如在附圖7D中所示，通過調節(jié)特定區(qū)域即黑暗區(qū)域的亮度，可以獲得一個與原始圖像相比較黑暗區(qū)域的亮度已經改善的圖像。
第二彩色坐標系統(tǒng)轉換器360將亮度經調節(jié)的圖像的彩色坐標系統(tǒng)轉換為RGB彩色坐標系統(tǒng)。也就是，第二彩色坐標系統(tǒng)轉換器360將已經被轉換為表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)并且其亮度已經調節(jié)的圖像轉換為RGB彩色坐標系統(tǒng)，以使得人可以識別真實的圖像。
如上所述，在根據本發(fā)明的示范性實施例的用于調節(jié)圖像的亮度的方法和裝置中，通過調節(jié)特定區(qū)域(例如黑暗區(qū)域)的亮度，可以阻止一個相對高亮度區(qū)域的圖像質量的降低，并且同時改善了黑暗區(qū)域的圖像質量。
雖然參考本發(fā)明的示范性實施例已對本發(fā)明進行了詳細的表示和描述，但是本領域的普通技術人員可以理解，在不超出如所提出的權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)上作出各種變化。
權利要求
1.一種調節(jié)圖像亮度的方法，該方法包括檢測象素亮度的數(shù)量分布信息；和根據檢測到的數(shù)量分布信息的分布特性利用特征值來調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度。
2.權利要求1的方法，進一步包括確定是否需要圖像的對比度調節(jié)；和如果需要圖像的對比度調節(jié)，調節(jié)圖像的對比度。
3.權利要求2的方法，其中圖像的對比度調節(jié)包括檢測一個指示圖像低亮度的第一參考亮度值和一個指示圖像高亮度的第二參考亮度值；利用檢測到的第一和第二參考亮度值調節(jié)圖像的R，G和B；和檢測RGB經調節(jié)的圖像的數(shù)量分布信息。
4.權利要求3的方法，其中，在調節(jié)圖像的R，G和B中，利用下面公式來調節(jié)圖像的R，G和BR′(r，c)＝(2n-1)*(R(r，c)-low)/(high-low)G′(r，c)＝(2n-1)*(G(r，c)-low)/(high-low)B′(r，c)＝(2n-1)*(R(r，c)-low)/(high-low)其中，r和c表示圖像中的每一個象素的坐標，n表示一個指示亮度等級的數(shù)量的常數(shù)，low表示第一參考亮度值，以及high表示第二參考亮度值。
5.權利要求1的方法，其中圖像的特定區(qū)域的亮度調節(jié)包括檢測特征值；利用檢測到的特征值檢測一個用于調節(jié)特定區(qū)域的亮度的系數(shù)；將圖像的RGB彩色坐標系統(tǒng)轉換為一個表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)；對轉換的圖像執(zhí)行邊界保存噪聲濾波；從已經執(zhí)行了邊界保存噪聲濾波的圖像中檢測其特定區(qū)域的對比度已經調節(jié)的圖像；利用對比度經調節(jié)的圖像來調節(jié)特定區(qū)域的亮度；和將亮度經調節(jié)的圖像的彩色坐標系統(tǒng)轉換為RGB彩色坐標系統(tǒng)。
6.權利要求5的方法，其中在特征值的檢測中，基于亮度將表示為條帶圖的數(shù)量分布信息分割為多個區(qū)域，并且檢測每個分割區(qū)域的特征值。
7.權利要求6的方法，其中多個區(qū)域被分割為一個第一分割區(qū)域，一個第二分割區(qū)域，和一個第三分割區(qū)域。
8.權利要求7的方法，其中在特征值的檢測中，利用下面公式來檢測特征值gm=max(H(i))i∈
]]>其中，H(i)表示對應于亮度值i的象素數(shù)量，gm表示在對應于圖像的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量，并且n表示指示亮度等級的數(shù)量的常數(shù)；S1=ΣfirstH(i)/(M*N),S2=ΣsecondH(i)/(M*N),S3=ΣthirdH(i)/(M*N)]]>其中，S1表示對應于圖像中的第一分割區(qū)域的亮度的象素數(shù)量比，S2表示對應于圖像中的第二分割區(qū)域的亮度的象素數(shù)量比，S3表示對應于圖像中的第三分割區(qū)域的亮度的象素數(shù)量比，并且M*N表示圖像的大小(分辨率)；S11=Σi=0{(2n-1)/6}-1H(i)/(M*N),S12=Σi=(2n-1)/6(2n-1)/3H(i)/(M*N),]]>其中當?shù)谝粎^(qū)域被分割為第一子區(qū)域和第二子區(qū)域時，S11表示對應于圖像中的第一子區(qū)域的亮度的象素數(shù)量比，而S12表示對應于圖像中的第二子區(qū)域的亮度的象素數(shù)量比；R1=max(H(i))/gmfirst,R2=max(H(i))/gmsecond,R3=maxthird(H(i))/gm,]]>其中，R1表示對應于第一分割區(qū)域中的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量與對應于圖像的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量之比，R2表示對應于第二分割區(qū)域中的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量與對應于圖像的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量之比，并且R3表示對應于第三分割區(qū)域中的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量與對應于圖像的亮度值的象素數(shù)量中的最大象素數(shù)量之比；和P1＝h/(2n-1)，P2＝l/(2n-1)其中，h表示具有在第一分割區(qū)域中的最大象素數(shù)量的亮度值，P1表示h與2n等級的比，1表示一個具有第三分割區(qū)域中的最大象素數(shù)量的亮度值，P2表示1與2n等級的比。
9.權利要求5的方法，其中在將圖像的RGB彩色坐標系統(tǒng)轉換為表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)中，圖像的RGB彩色坐標系統(tǒng)被轉換為HSV(色調，飽和度，數(shù)值)彩色坐標系統(tǒng)、YCbCr彩色坐標系統(tǒng)、Lab彩色坐標系統(tǒng)，以及XYZ彩色坐標系統(tǒng)中的一個。
10.權利要求5的方法，其中在執(zhí)行邊界保存噪聲濾波中，對圖像的行濾波并且隨后根據行濾波結果對圖像的列濾波，或者對圖像的列濾波并且隨后根據列濾波的結果對圖像的行濾波。
11.權利要求10的方法，其中在執(zhí)行邊界保存噪聲濾波中，利用下面公式來執(zhí)行邊界保存噪聲濾波；Vf*(r,c)=Σj=-s/2s/2V(r,c+j)*u(j)*w(V(r,c+j),V(r,c))Σj=-s/2s/2u(j)*w(V(r,c+j),V(r,c))]]>其中，V(r，c)表示原始圖像的亮度，Vf*(r，c)表示通過對圖像V(r，c)的行或列中的一個濾波而獲得結果，S表示一個用于濾波的窗口大小，u(z)表示公式u(z)=exp[-z22σD2],]]>w(x，y)表示公式w(x,y)=exp[-(x-y)22σR2],]]>以及σD和σR表示預定常數(shù)；以及Vf(r,c)=Σj=-s/2s/2Vf*(r+i,c)*u(j)*w(Vf*(r+i,c),Vf*(r,c))Σj=-s/2s/2u(j)*w(Vf*(r+i,c),Vf*(r,c))]]>其中，Vf(r，c)表示利用濾波結果Vf*(r，c)通過對未濾波的行或列濾波而獲得的結果。
12.權利要求5的方法，其中在檢測其特定區(qū)域的對比度已經調節(jié)的圖像中，采用下面公式檢測其特定區(qū)域的對比度已經調節(jié)的圖像，D＝f(Vf，V)＝(2n-1)*k*V/(Vf+b)在公式中，D表示一個對比度經調節(jié)的圖像，而k和b表示預定常數(shù)。
13.權利要求5的方法，其中在調節(jié)特定區(qū)域的亮度中，利用下面公式來調節(jié)特定區(qū)域的亮度V′＝fw(V+a*(2n-1-Vf)*fb(D-V))在公式中，V′表示其特定區(qū)域的亮度已經調節(jié)的圖像，a表示利用特征值檢測到的系數(shù)，fw(x)表示fw(x)={x:x≤(2n-1)2n-1:x>(2n-1),]]>以及fb(x)表示fb(x)={x/(2n-1):x≥00:x<0.]]>
14.一種存儲了用于執(zhí)行權利要求1到5之一的方法的計算機可讀程序的計算機可讀存儲介質。
15.一種用于調節(jié)圖像亮度的裝置，該裝置包括一個檢測象素亮度的數(shù)量分布信息的分布信息檢測器；和一個根據檢測到的數(shù)量分布信息的分布特性利用特征值來調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度的亮度調節(jié)器。
16.權利要求15的裝置，進一步包括一個確定是否需要圖像的對比度調節(jié)的檢驗器；和一個如果需要圖像的對比度調節(jié)時調節(jié)圖像的對比度的對比度調節(jié)器。
17.權利要求16的裝置，其中的對比度調節(jié)器包括一個參考亮度值檢測器，用于檢測一個指示圖像低亮度的第一參考亮度值和一個指示圖像高亮度的第二參考亮度值；和一個RGB調節(jié)器，用于利用檢測到的第一和第二參考亮度值來調節(jié)圖像的R，G和B，其中分布信息檢測器檢測RGB經調節(jié)的圖像的數(shù)量分布信息。
18.權利要求15的裝置，其中亮度調節(jié)器包括一個特征值檢測器，用于檢測特征值；一個系數(shù)檢測器，利用檢測到的特征值檢測用于調節(jié)特定區(qū)域的亮度的系數(shù)；一個第一彩色坐標系統(tǒng)轉換器，用于將圖像的一個RGB彩色坐標系統(tǒng)轉換為一個表示亮度的彩色坐標系統(tǒng)；一個濾波單元，用于執(zhí)行轉換的圖像的邊界保存噪聲濾波；一個特定區(qū)域對比度調節(jié)器，從已經執(zhí)行了邊界保存噪聲濾波的圖像中檢測其特定區(qū)域的對比度已經調節(jié)的圖像；一個特定區(qū)域亮度調節(jié)器，利用對比度經調節(jié)的圖像來調節(jié)特定區(qū)域的亮度；和一個第二彩色坐標系統(tǒng)轉換器，用于將亮度經調節(jié)的圖像的彩色坐標系統(tǒng)轉換為RGB彩色坐標系統(tǒng)。
19.權利要求18的裝置，其中特征值檢測器基于亮度將表示為條帶圖的數(shù)量分布信息分割為多個區(qū)域，并且檢測各分割區(qū)域的特征值。
20.權利要求18的裝置，其中的濾波單元對圖像的行濾波并且隨后根據行濾波的結果對圖像的列濾波，或者對圖像的列濾波并且隨后根據列濾波的結果對圖像的行濾波。
全文摘要
提供一種調節(jié)圖像亮度的方法和裝置。該方法包括檢測象素亮度的數(shù)量分布信息；和根據檢測到的數(shù)量分布信息的分布特性利用特征值來調節(jié)圖像的特定區(qū)域的亮度。因此，補償了人對一個特定區(qū)域，例如圖像的低亮度區(qū)域的圖像識別特性的下降。
文檔編號H04N5/57GK1874450SQ20061009986
公開日2006年12月6日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權日2005年4月25日
發(fā)明者伊麗亞·V·薩福諾夫 申請人:三星電子株式會社