專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理與視頻顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提升圖像的膚色顯示效果 的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
在圖像處理中，膚色分割是希望在某一色度空間用一種合適的模型來(lái)描述膚色的區(qū)域分 布及膚色與非膚色的重疊有多少，通過(guò)大量的膚色像素集進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定一個(gè)模型能描 述輸入的像素與膚色的相似程度，分割出膚色區(qū)域。膚色處于一個(gè)固定的頻域，像素相對(duì)集 中、穩(wěn)定，種族、年齡、性別的不同，在膚色上的差異主要體現(xiàn)在亮度上，而在色度上十分 緊湊，所以可以通過(guò)像素的色度對(duì)膚色區(qū)域和非膚色區(qū)域進(jìn)行區(qū)分。因?yàn)槟w色按正態(tài)分布， 并且除去亮度后的兩維色度分量的聯(lián)合分布服從二維高斯分布。所以進(jìn)行膚色區(qū)域劃分的方 法可以依據(jù)膚色概率分布公式和非膚色的概率公式
P(r， g/wl)= (l麵l) XHwl (r， g) P(r， g/w2)= (l麵2) XHw2(r， g)
上式中，wl為膚色，w2為非膚色，Nwl為區(qū)域wl的像素個(gè)數(shù)，Nw2為區(qū)域w2的像素的個(gè)數(shù) ，Hwl (r， g)是區(qū)域wl中顏色為(r， g)的像素的個(gè)數(shù)；Hw2 (r， g)是區(qū)域w2中顏色為(r， g)的像素 的個(gè)數(shù)。再運(yùn)用協(xié)方差通過(guò)取閾值的辦法就可以分割出膚色。膚色分割的方法有基于RGB ( red ， green and blue, 紅綠藍(lán)三原色)、基于HSB ( (hue, saturation and brightness, 色調(diào)、飽和度和亮度)、基于YCbCr (隔行掃描色差信號(hào)，Y-亮度、Cb藍(lán)色色度分量、Cr紅 色色度分量)等色度空間上的方法，為了利用膚色在色度空間的聚類(lèi)性， 一般采用YCbCr色 度空間。
在YCbCr色彩空間建立膚色模型首先選取大量彩色圖片進(jìn)行手工處理只保留人體皮膚 區(qū)域，接下來(lái)將彩色圖片顏色空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)cbCr空間，然后對(duì)該區(qū)域的CbCr值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理 。處理時(shí)使用高斯法m=E(x)， x=(CbCr) T， C為協(xié)防矩陣，C=E{(x-m) (x-m) T} ， T為閾值 。通過(guò)這個(gè)膚色高斯分布可得到待檢測(cè)彩色圖像中任意一個(gè)像素點(diǎn)屬于皮膚的概率。對(duì)于某 像素點(diǎn)s，從RGB空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)cbCr空間得到色度值(Cb， Cr)，該像素的膚色概率密度可由公 式P(Cb，Cr^exp[-0. 5 (x-m) TC—、x-m)]計(jì)算得到，其中，x=(CbCr)T， P (Cb， Cr)表示像素點(diǎn) 的似然值。為了減少圖像高頻噪聲的影響，先采用低通濾波器對(duì)圖像進(jìn)行處理。采用的低通濾波器的沖擊響應(yīng)矩陣為:
<formula>formula see original document page 5</formula>
由于拍攝時(shí)，儀器、光線(xiàn)環(huán)境、拍攝人等因素的影響，使得所顯示的圖像(視頻等)發(fā) 生色彩方面的偏差，特別是膚色方面，最常見(jiàn)的是灰暗、發(fā)黃、蒼白等。膚色補(bǔ)償是從人們 的視覺(jué)、感官方面出發(fā)，提升或者降低一些不適合人眼視覺(jué)習(xí)慣的像素值，使得所出現(xiàn)的膚 色更加紅潤(rùn)、逼真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)圖像顯示時(shí)出現(xiàn)膚色的色彩偏差顯示的問(wèn)題，提供 一種自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，包括
下列步驟；
a、 將圖像信號(hào)的色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間；
b、 對(duì)圖像信號(hào)的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分；
c、 對(duì)在所選區(qū)域的像素點(diǎn)的藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理；
d、 輸出圖像信號(hào)。
所述步驟c中，對(duì)藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理的計(jì)算公式為
CbCora =Cb+ Cb' ; Cb' =(fa/tl)l-((th一—Cb)/FU)
CrCom =Cr+ Cr' ; Cr' = (fb/t2) !-(他esh—Cr圃+ (緣3) l—( (thresh—Cb)/FU)
上式中，Cbc。ra 、 Crc。鵬分別為藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr的膚色補(bǔ)償結(jié)果；Cb' 、Cr'分別為藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr的自適應(yīng)增量；thresh為閾值；fa、 fb、 FU、 FN 、 tl、 t2、 t3為實(shí)驗(yàn)參數(shù)，其取值范圍分別為4<fa<8、 0. 8<fb<1.2、 45 < FU < 55、 35 < FN < 45， 0. 300 < tl < 0. 400、 1. 35 < t2 < 1. 45、 0. 60 < t3 < 0. 80，其中 MAX=tl+t2+t3， 1.8<MAX< 3.00。
可選的，步驟c所述所選區(qū)域?yàn)槟w色區(qū)域。
可選的，步驟c中所述所選區(qū)域?yàn)槟w色區(qū)域與非膚色區(qū)域；步驟b中對(duì)根據(jù)膚色區(qū)域劃分 后，還生成每個(gè)像素點(diǎn)的膚色指示信號(hào)并輸入至處理器；步驟c中膚色補(bǔ)償處理后將像素點(diǎn) 的藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr和藍(lán)色色度信號(hào)的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cba^ 、紅色色度信號(hào) 的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cro^—同送入處理器；步驟d中根據(jù)膚色指示信號(hào)選擇輸出圖像信號(hào)，若像素點(diǎn)在膚色區(qū)域，則輸出藍(lán)色色度信號(hào)的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cbc。m 、紅色色度信號(hào)的膚色補(bǔ)償結(jié)
果Crc^，否則輸出藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr。
本發(fā)明的有益效果是，矯正、補(bǔ)償了圖像顯示時(shí)膚色區(qū)域的色彩失真。


圖l是具體實(shí)施方式
的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，禾IJ用沖擊響應(yīng)矩陣對(duì)RGB格式的圖像信號(hào)進(jìn)行低通濾波，然后進(jìn)行色彩空間 轉(zhuǎn)換，從RGB轉(zhuǎn)換為YCbCr空間。接著進(jìn)行膚色檢測(cè)，通過(guò)公式P(Cb， Cr) =exp[-0. 5 (x-m)TC—、x-m)]， x=(CbCr)T，計(jì)算出每一個(gè)像素點(diǎn)的似然值P，大于或等于閾值thresh為膚 色區(qū)域，進(jìn)行膚色補(bǔ)償；小于閾值thresh為非膚色區(qū)。在計(jì)算時(shí)，均值111= [121.1315 146. 6512]，協(xié)方差矩陣
「 73.284 43.3016、
C=
、43.3016 252(X)87;
為了減小運(yùn)算量，閾值thresh采用固定閾值。對(duì)圖像信號(hào)的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分后 ，就對(duì)在膚色區(qū)域的像素點(diǎn)的色度信號(hào)Cb、 Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理，在膚色補(bǔ)償處理中，根據(jù) 輸入像素點(diǎn)的Cb、 Cr值自適應(yīng)地確定不同像素點(diǎn)的補(bǔ)償量大小。對(duì)Cb、 Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理 的計(jì)算公式為
CbCora《b+(fa/t1)1-((thresh-Cb) /FU)
CrCom《r+(fb/t2)1—((thresh—Cr) /FN)屮(fa/t3)1—((thresh—Cb) /FU) 上式中，CbCora 、 Crc。m表示Cb、 Cr的膚色補(bǔ)償結(jié)果，thresh為閾值，fa、 fb、 FU、 FN 、tl、 t2、 t3為實(shí)驗(yàn)參數(shù)，其取值范圍分別為4<fa<8、 0. 8<fb<1.2、 45<FU<55、 35 <FN<45， 0. 300 < tl < 0. 400、 1. 35 < t2 < 1. 45、 0. 60 < t3 < 0. 80，其中MAX二tl+t2+t3， 1. 8 < MAX < 3. 00;膚色補(bǔ)償效果較佳的各參數(shù)的取值分別為fa二5 ， fb=0. 9 ， FU=50. 0， FN=40.0， tl=0.344、 t2=1.41、 t3=0.71。
在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，為了節(jié)約硬件資源和滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)處理速度的要求，設(shè)Cb'、 Cr'為 在膚色區(qū)域的像素點(diǎn)的Cb、 Cr的自適應(yīng)增量值，Cb' =(fa/tl)i-((th"sh-Cb)/Fu)、 Cr'=
(fb/t2) 1-((thresh-Cr)/FN) + (fa/t3) 1-((thresh-Cb)/FU)，各素點(diǎn)的cb、 Cr所對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)增量
值Cb' 、 Cr'存放到圖l所示的査找表中。自適應(yīng)增量值Cb' 、 Cr'通過(guò)査找表的方式生成， 為了保證運(yùn)算精度，査找表的數(shù)據(jù)寬度設(shè)為12bit，其中高8bit為整數(shù)部分，低4bit為小數(shù) 部分。在査找表的實(shí)現(xiàn)中，根據(jù)輸入像素值生成一個(gè)地址值A(chǔ)DDR，將這個(gè)ADDR作為査找表R0M的訪(fǎng)問(wèn)地址，在相應(yīng)地址的存儲(chǔ)空間存有對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的自適應(yīng)增量值，讀出這個(gè)自適應(yīng) 增量值，與輸入的原始像素值Cb， Cr進(jìn)行相應(yīng)的加操作，即得所對(duì)應(yīng)的膚色補(bǔ)償結(jié)果Cbc。m 、Crc。ra。最后，為了配合好電路中各個(gè)路徑的時(shí)序，對(duì)于每一個(gè)象素點(diǎn)均進(jìn)行了膚色補(bǔ)償， 同時(shí)將輸入的原始像素值Cb， Cr和膚色補(bǔ)償結(jié)果Cbc。m 、 Cro^—同送入處理器，處理器根據(jù) 在進(jìn)行膚色區(qū)域劃分時(shí)產(chǎn)生的膚色指示信號(hào)(膚色指示信號(hào)用O、 l表示，O表示非膚色區(qū)域 ，l表示膚色區(qū)域)來(lái)選擇輸出，若像素點(diǎn)的膚色指示信號(hào)為O，則輸出原始像素值；若像素 點(diǎn)的膚色指示信號(hào)為l，則輸出膚色補(bǔ)償后的膚色補(bǔ)償結(jié)果。經(jīng)過(guò)發(fā)明的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償后 ，圖像的膚色比原來(lái)更加紅潤(rùn)，更接近于真實(shí)的膚色，得到更好的視覺(jué)效果。
權(quán)利要求
1.自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，包括下列步驟；a、將圖像信號(hào)的色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間；b、對(duì)圖像信號(hào)的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分；c、對(duì)在所選區(qū)域的像素點(diǎn)的藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理；d、輸出圖像信號(hào)。
2.如權(quán)利要求l所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟c中，對(duì)藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理的計(jì)算公式為 CbCom =Cb+ CV ;Cb' —fa/tl)"(t^sh-^)冊(cè))Crc。m =Cr+ Cr' ; Cr' = (fb/t2) "(t1^1^) ) + (f a/t3) "(t^sh-^) )上式中，Cbc 、 C^;。m分別為藍(lán)色色度信號(hào)cb、紅色色度信號(hào)Cr的膚色補(bǔ)償結(jié)果； Cb' 、 Cr'分別為藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr的自適應(yīng)增量；thresh為閾值；fa、 fb 、FU、 FN 、 tl、 t2、 t3為實(shí)驗(yàn)參數(shù)，其取值范圍分別為4<fa<8、 0. 8<fb<1.2、 45 < FU<55、 35 < FN < 45， 0. 300 < tl < 0. 400、 1. 35 < t2 < 1. 45、 0. 60 < t3 < 0. 80， 1.8< tl+t2+t3 < 3. 00。
3.如權(quán)利要求2所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，所述tl、 t2 、t3的值分別為th0. 344、 t2=1.41、 t3=0. 71。
4.如權(quán)利要求l、 2或3所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟 c所述所選區(qū)域?yàn)槟w色區(qū)域。
5.如權(quán)利要求l、 2或3所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于， 步驟b中對(duì)根據(jù)膚色區(qū)域劃分后，還生成每個(gè)像素點(diǎn)的膚色指示信號(hào)并輸入至處理器； 步驟c中所述所選區(qū)域?yàn)槟w色區(qū)域與非膚色區(qū)域，膚色補(bǔ)償處理后將像素點(diǎn)的藍(lán)色色度 信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr和藍(lán)色色度信號(hào)的膚色補(bǔ)償結(jié)果^^M、紅色色度信號(hào)的膚色補(bǔ)償結(jié)果Oc。m一同送入處理器；步驟d中根據(jù)膚色指示信號(hào)選擇輸出圖像信號(hào)，若像素點(diǎn)在膚色區(qū)域，則輸出藍(lán)色色度 信號(hào)的膚色補(bǔ)償結(jié)果^^^、紅色色度信號(hào)的膚色補(bǔ)償結(jié)果erC。"S否則輸出藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr。
6.如權(quán)利要求5所述自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，所述藍(lán)色色 度信號(hào)的自適應(yīng)增量Cb'和紅色色度信號(hào)的自適應(yīng)增量Cr'存儲(chǔ)在査找表中；步驟c中從査 找表中讀取藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr所對(duì)應(yīng)的自適應(yīng)增量Cb' 、 Cr'，再與原始像 素值的藍(lán)色色度信號(hào)Cb、紅色色度信號(hào)Cr進(jìn)行加操作得到膚色補(bǔ)償結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理與視頻顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提升圖像的膚色顯示效果的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。本發(fā)明針對(duì)圖像顯示時(shí)出現(xiàn)膚色的色彩偏差顯示的問(wèn)題，提供一種自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法。本發(fā)明的自適應(yīng)膚色補(bǔ)償方法，其特征在于，包括下列步驟；a.將圖像信號(hào)的色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間；b.對(duì)圖像信號(hào)的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行膚色區(qū)域區(qū)分；c.對(duì)在膚色區(qū)域的像素點(diǎn)的色度信號(hào)Cb、Cr進(jìn)行膚色補(bǔ)償處理；d.輸出圖像信號(hào)。本發(fā)明用于圖像顯示領(lǐng)域，本發(fā)明的有益效果是，矯正、補(bǔ)償了圖像顯示時(shí)膚色區(qū)域的色彩失真。
文檔編號(hào)H04N9/64GK101287134SQ20081030180
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者勃 趙, 高福均 申請(qǐng)人:四川虹微技術(shù)有限公司