[发明专利]在数字图像处理中设置对比度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及在数字图像处理中设置对比度的方法，在该方法中柱状图形式的亮度分布由图像像素产生并且所述柱状图借助传递函数得以修改，并且本发明还涉及适当设计的装置。

背景技术

对于数字图像处理的技术，已知的是按照已知方式捕捉到的数字图像是由独立图像元素或者像素构成的，其中每个像素都被以亮度(或者被称为灰度)赋值以及在彩色数字图像的情况下以三色(即，颜色)值赋值。以这种方式捕捉到的图像可以被马上存储至合适的存储介质中或者在任何期望的显示装置例如LCD显示屏上再现出来。

在这种情况下已知的是，显示装置可能仅仅具有有限的所谓动态范围，即在一个像素上能够被所述显示装置再现的最大亮度或灰度通常与能被显示的最小灰度或亮度只有有限程度的变化。然而，如果在这种显示装置上显示的图像是数字化捕捉的图像并且在对比度上具有相差很大的差异，例如对人或者物体背光拍摄的存在亮与暗强烈对比的人或者物体的照片，随后这些相关的亮度差别不能被很精确地再现在显示装置上。这适合于单个图像的再现以及以视频图像形式数字化地捕捉到的连续图像的再现。

在视频图像处理中，公知的是，对于单个图像的像素将以亮度分布的形式被电子地读取为柱状图表，以简化图像信息的进一步电子化处理。其意义在于固定数目的像素被赋值至所述柱状图中的各个单元，其中包括像素在图像中的位置和亮度水平，以及在需要时在被读入的给定情况下的有关颜色的信息。

为了适应显示装置的性能，对于所述柱状图或者更确切的所述被读入并将被修改的值而言已知的是，尤其地要使得所述柱状图中对比度的最大差异适应显示装置的性能。例如，这可以通过在输入信号中加入非线性颜色代码赋值函数实现，其中为了校正所述柱状图，通过该函数将亮度分布上给定的间隔变得更大而将其它间隔则变得更小。

在1998年由Otto-von-Guericke-University Magdeburg的H.R.Tizhoosh、G.Krell、B.Michaelis发表的题为“λ-Enhancement：Contrast Adaptation Based on Optimization of Image Fuzziness”的出版物中可以知道，在基于模糊逻辑的数学函数的辅助下可以获得对比度的改进。出于这个目的，所述柱状图根据传递函数而在数学上予以修改从而按照这个方法实现改进的图像再现。

US 2005/0035974 A1也描述了其本身已知的柱状图，并且这种柱状图已经被用于电子图像处理。在这种情况下对柱状图进行的数学修改是在固定数目的传递函数的辅助下完成的，其中在所述适应过程中数目保持恒定。在这种情况下，在柱状图被修改以前传递函数就已经确定，这就意味着对不同图像内容的适应是不可能的。

US 2003/0152266 A1描述了一种已知的柱状图，在这种情况下，同样的，那些由于亮度太低而不能适当地在显示装置上再现的图像像素的亮度值通过数学方式被提升至一个可以让它们确实地被再现的最小值。

US 6,658,399 B1公开了一种类似的方法，其中图像像素的亮度值同样地被设置成一个最小值，其中同样采用模糊逻辑。

应该考虑的是，这些已知的数字图像处理的方法，特别是在图像具有相差很大的对比度差异，例如采用照片和视频对自然界进行的拍摄时，具有这样的缺点，这些图像只能利用已知的方法或设备以不恰当的方式再现，这是因为低亮度(即低灰度)发生整体增加，而这意味着例如图像的背景会显出并不希望的统一的亮度。还有，这些方法要求巨大的计算能力，这就意味着所使用的装置在设计上是复杂而昂贵的。

发明内容

本发明的一个目的是详述在数字图像处理中设置对比度的方法，所述方法尤其适合以提高的图像质量来再现诸如人物或风景照之类的自然图像。本发明还提供了用于所述目的的合适的装置。

这些目的可通过权利要求1和5中规定的特征实现。

本发明的核心概念在于，个别像素或图像元素之间的对比度的线性增加仅仅发生在所述图像的一个区域中，即只在拍摄的整个区域的一部分中。其意义在于，在所述图像的选定区域中，在柱状图中获取了灰度值和/或三色值并且所述灰度值和/或三色值以合适的方式被线性地校正，其中校正对应于相关显示装置可能的对比度的最大精度。这种方法所实现的就是，在所述数字图片的所选择部分或区域中可达到可能获得的最大对比度，并且按照这种方式在例如LCD显示器上再现最大可能的信息变得可能。