專利名稱：一種數(shù)字圖像增強(qiáng)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，尤其是涉及一種在移動平臺上對數(shù)字圖像gamma校正和增 強(qiáng)相結(jié)合的快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，用于數(shù)碼照相機(jī)與數(shù)碼攝像機(jī)以及相關(guān)的成像設(shè)備中的gamma 校正和圖像增強(qiáng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Gamma校正的大部分過程是一個客觀過程，由于人眼所能分辨的亮差層次是以對數(shù)方式分布， 而非線性方式分布，這樣導(dǎo)致輸入電壓與輸出亮度是非線性的，存在一種失真。通過ga鵬a校正使 顯示器輸出圖像與輸入的圖像相同。
圖像增強(qiáng)是將圖像中感興趣的特征有選擇的突出，而衰減不需要的特征，它的目的主要是提 高圖像的可懂度。當(dāng)圖像為視覺解釋而進(jìn)行處理時，由觀察者最后判斷特定方法的效果。 一般對 于數(shù)碼照相機(jī)與數(shù)碼攝像機(jī)而言增加圖像的亮度和對比度的同時能夠增加圖像細(xì)節(jié)信息進(jìn)而達(dá)到 圖像增強(qiáng)的目的。
在現(xiàn)有的圖像處理技術(shù)中，經(jīng)常采用的方法是曲線變換，例如gamma曲線變換(冪次變換)， gamma曲線變換的公式如下
s = cxr"
gamma曲線變換中的指數(shù)j/是gamma值。其中c和^是正常數(shù)。當(dāng)0 < y < 1時曲線把輸入窄帶暗 值映射到寬帶輸出值。由于gamma曲線的特性隨著y的減小，寬帶輸出值隨著窄帶暗值迅速增加。
這樣使窄帶暗值的其他部分的灰度值映射的動態(tài)范圍過小，使圖像的對比度降低。 另一種方法是通過對數(shù)變換來進(jìn)行圖像增強(qiáng)。對數(shù)變換的公式如下
s = cxlogi+r
其中c是一個常數(shù)，并假設(shè)r^)， a>l。對數(shù)曲線同樣可以把輸入暗窄帶值映射到寬帶輸出 值，并且隨著a值的減小窄帶暗值非線性增加，對數(shù)函數(shù)沒有冪次函數(shù)變化靈活，同時也存在對比 度降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
'本發(fā)明的目的在于提供一種快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法；該方法能夠進(jìn)行g(shù)amma校正的同時進(jìn)行圖 像增強(qiáng)。
本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn) 一種快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，包括以下歩驟-
3步驟l，根據(jù)輸入的gamma值得至(Jgamma變換曲線映射表，所述曲線映射表指曲線經(jīng)均勻量化后 產(chǎn)生的映射表；
步驟2，根據(jù)輸入的二次B樣條曲線點控制參數(shù)得到二次B樣條曲線，對曲線進(jìn)行均勻量化進(jìn)而 得到圖像對比度增強(qiáng)的映射表；
步驟3，將步驟1和步驟2的兩個曲線映射表相乘得一個新的圖像曲線，進(jìn)而得到新的曲線映射
表；
步驟4，對步驟3結(jié)合后的圖像曲線進(jìn)行非均勻分割，存儲分段點的映射值； 步驟5，對于當(dāng)前圖像和下一幀圖像直接通過存儲的分段點的映射值計算圖像的映射表，對輸 入圖像每點的R、 G、 B像素值分別進(jìn)行映射得到新的像素值。
'本發(fā)明步驟l中通過gamma曲線變換公式得到ga皿a變換圖像曲線映射表。
本發(fā)明步驟2中根據(jù)輸入的二次B樣條曲線點控制參數(shù)確定四個控制點P。， P,， P2, P3，根據(jù)
二次B樣條曲線公式得到二次B樣條曲線。通過均勻量化得到圖像對比度增強(qiáng)的曲線映射表。 本發(fā)明中步驟3所述的曲線映射表指曲線經(jīng)均勻量化后產(chǎn)生的映射表。
本發(fā)明步驟4屮把曲線映射表非均勻的分割32段,其中曲線在起始點和終點接近于直線，在分 段時相對較長；剩下的30段曲線進(jìn)行均勻劃分。
本發(fā)明步驟4中如果象素值的映射不在分段點上，把曲線按分段進(jìn)行直線處理，根據(jù)下面線性 變換獲得
xk+1-xk
這里(Xk,yk)表示分段點處的映射值，(X,y)表示在分段直線上的點；其中^<^<^+1，
yk+1:yk是分段直線的斜率。
Xk+1 — Xk
本發(fā)明把圖像gamraa校正和增強(qiáng)相結(jié)合；通過ga誦a校正對圖像進(jìn)行校正的同時，結(jié)合gamma曲 線和二次B樣條曲線對圖像進(jìn)行增強(qiáng)，在對圖像gamma校正的同時使圖像的亮度得到增強(qiáng)。并且兩 條曲線相結(jié)合后采用分段直線處理，存儲分段點；對于當(dāng)前圖像和后面幀可以直接調(diào)用分段點值 進(jìn)行計算得到整個映射表。實現(xiàn)圖像gamma校正和增強(qiáng)的同時也減少了運算量，提高了處理效率。


圖l是木發(fā)明的圖像校正和增強(qiáng)過程的原理示意圖； 圖2是gamraa值為1/2.2曲線的近似；
圖3是參數(shù)iDistance為32的二次B樣條曲線的近似；圖4是gamma值為1/2.2和iDistance為32兩條曲線相乘的曲線近似；
圖5是整個系統(tǒng)應(yīng)用框圖。
圖6是圖像應(yīng)用ga,rana校正和增強(qiáng)的方法框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
首先，對于ga鵬a曲線S二CXp^，根據(jù)輸入的ga咖a參數(shù)值，計算gamma曲線映射表。典型的 ga咖a值是1/2.2禾U 1/2.5，本發(fā)明根據(jù)外部的亮度調(diào)節(jié)ga咖a值，在這里采用c = 1.099 。圖2是
gamma值為1/2.2曲線的近似(這里的曲線是經(jīng)過量化后擬合的曲線)。 然后，根據(jù)輸入二次B樣條曲線的點控制參數(shù)計算曲線映射表。
下面介紹二次B樣條曲線的點控制參數(shù)對曲線的影響。二次B樣條曲線的3個基函數(shù)為
，=會(")2
2,2+2, + 1)
2
本發(fā)明的4個控制點坐標(biāo)為
P。(-iDistance ,0)， P0 (iDistance,O) P2(2n -] -iDistance，2n -l) P3(2n — l + iDistance,2n _1)
這里n是圖像數(shù)據(jù)的位數(shù)。由公式
_ 1-2r》。—
f l丄_220
110、
得P。， R， P2和P,， P2， &確定兩段曲線。由P(0的方程可得關(guān)于P。， &， P2點的x和y的
變化曲線方程
X-i^COxPc+i^WxPi+F^WxP (X的方程中P。，P,, P2是對應(yīng)點處的X的值)
、=^。,2(0><&+^,2(^>&+尸2,2(^> 2 (y的方程中P。， &， P2是對應(yīng)點處的y的值)
5圖3是參數(shù)iDistance為32的二次B杼條曲線的近似，曲線經(jīng)過(O，O)、 (2n/2-1 ， 2D/2-1)、 (2n-l， 2n-1)。 iDistance20時曲線是一條在區(qū)間
是向下彎曲的遞增曲線，在區(qū)間 [2n/2-1 ， 2n -1 ]是向上彎曲的遞增曲線?？刂苅Distance值來改變二次B樣條曲線的彎曲程度來改 變岡像的對比度。
接著兩個曲線映射表相乘得一個新的圖像曲線映射表。相結(jié)合的曲線能夠把輸入窄帶暗值映 射到寬帶輸出但，同時窄帶暗值的其他部分的值的動態(tài)范圍與相同gamma參數(shù)值的gamma曲線相比
也得到了增加。圖4是gamma值為1/2.2和iDistance為32兩條曲線相乘的曲線近.似。
由于相結(jié)合的曲線在起始點和終點接近于直線，所以在分段時相對較長。剩下的30段曲線進(jìn) 行均勻劃分；保存分段點處的映射值。
如果象素值的映射不在分段點上，根據(jù)下面公式獲得y-yk+(x-Xk)x^^ (0《k<32)
xk+rxk
這里(^，yk)表示分段點處的映射值，(x,y)表示在分段直線上的點，其中^ <.x;<xi+1。 yk+1:yk足分段直線的斜率，最后得到新的映射表。
最后，對輸入圖像每點的R、 G、 B像素值根據(jù)新的映射表分別進(jìn)行映射得到新的像素值。產(chǎn)生 新的圖像進(jìn)行顯示或則存儲u
圖像可以是靜止的圖像，也可以是動態(tài)的圖像。通過輸入的g柳ma值和二次B樣條曲線點控制 參數(shù)最后計算得到32條線段的分段點(這里的分段點數(shù)為33)，對分段點的映射值進(jìn)行存儲，對 于當(dāng)前圖像和后面幀可以直接調(diào)用分段點值和映射值進(jìn)行計算得到整個映射表，在使圖像gamma校 正和增強(qiáng)的同時也減少了運算量，達(dá)到時間同歩處理的冃的。
圖5是整個系統(tǒng)應(yīng)用框圖。圖像傳感器將釆集到的圖像數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)總線上，圖像處理模 塊對數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)斤@示模塊顯示或數(shù)據(jù)存儲 模塊保存。
圖6是圖像應(yīng)用ga皿a校正和增強(qiáng)的方法框圖。圖像采集模塊將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送到圖像 ga畫a校正和增強(qiáng)處理模塊進(jìn)行圖像校正和增強(qiáng)處理。圖像經(jīng)過garama校正和增強(qiáng)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù) 據(jù)保存或數(shù)據(jù)顯示。
本發(fā)明可以應(yīng)用到數(shù)碼照相機(jī)與數(shù)碼攝像機(jī)以及相關(guān)的成像設(shè)備屮。
權(quán)利要求
1、一種快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于包括以下步驟步驟1，根據(jù)輸入的gamma值得到gamma變換曲線映射表，所述曲線映射表指曲線經(jīng)均勻量化后產(chǎn)生的映射表；步驟2，根據(jù)輸入的二次B樣條曲線點控制參數(shù)得到二次B樣條曲線，對曲線進(jìn)行均勻量化進(jìn)而得到圖像對比度增強(qiáng)的映射表；步驟3，將步驟1和步驟2的兩個曲線映射表相乘得一個新的圖像曲線，進(jìn)而得到新的曲線映射表；步驟4，對步驟3結(jié)合后的圖像曲線進(jìn)行非均勻分割，存儲分段點的映射值；步驟5，對于當(dāng)前圖像和下一幀圖像直接通過存儲的分段點的映射值計算圖像的映射表，對輸入圖像每點的R、G、B像素值分別進(jìn)行映射得到新的像素值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于步驟l中通過gamma曲線變換公式得到gamma變換圖像曲線映射表。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于驟2中根據(jù)輸入的二次B樣條點控制參數(shù)確定四個控制點P。， &， P2， P3，根據(jù)二次B樣條公式得到二次B樣條曲線。通過均勻量化得到圖像對比度增強(qiáng)的曲線映射表。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于步驟3所述的曲線映射表指曲線經(jīng)均勻量化后產(chǎn)生的映射表。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于步驟4中把曲線映射表非均勻的分割32段，其中曲線在起始點和終點接近于直線，在分段時相對較長；剩下的30段曲線進(jìn)行均勻劃分。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于步驟4中如果象素值的映射不在分段點上，把曲線按分段進(jìn)行直線處理，根據(jù)下面線性變換獲得^ =yk+(x-xk)xyk+1-yk (0Sk<32)xk+i_xk這里(Xk,yk)表示分段點處的映射值，(x,y)表示在分段直線上的點,其中&<JC<Xi+1。yk+1:yk是分段直線的斜率。Xk+1 — Xk
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，包括以下步驟1.根據(jù)輸入的gamma值得到gamma變換曲線映射表；2.根據(jù)輸入的二次B樣條曲線點控制參數(shù)得到二次B樣條曲線映射表；3.將兩個曲線映射表相乘得新的圖像曲線映射表；4.對結(jié)合后的圖像曲線進(jìn)行非均勻分割，存儲分段點的映射值；5.對于當(dāng)前圖像和下一幀圖像直接通過存儲的分段點的映射值計算圖像的映射表。本發(fā)明把圖像gamma校正和增強(qiáng)相結(jié)合；相結(jié)合后采用分段直線處理，存儲分段點；對于當(dāng)前圖像和后面幀可以直接調(diào)用分段點值進(jìn)行計算得到整個映射表；實現(xiàn)圖像gamma校正和增強(qiáng)的同時也減少了運算量，提高了處理效率。
文檔編號H04N5/202GK101459763SQ20071003243
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者吳義涵, 李小明, 王彥飛, 胡勝發(fā) 申請人:安凱(廣州)軟件技術(shù)有限公司