[发明专利]用于数字图像的内容适应式对比增进方法及装置

说明书

技术领域

本发明是有关于数字图像处理，特别是关于通过内容适应式(content-adaptive)阶调映像函数(tone mapping function)以增进数字图像对比的方法及装置。

背景技术

数字图像阶调映像(tone mapping)是诸如显示器或打印机等数字图像重现装置内的视频处理单元通常会支持的功能。阶调映像函数将输入图像亮度编码值自该输入图像位分辨率(bit resolution)所定义的一特定范围，转换至与重现装置有关的另一特定范围。输入图像可以是单色图像或彩色图像。对于单色图像的情况，像素的灰阶(gray levels)本身即用以作为亮度成分。至于彩色图像的情况，输入图像的每一像素通常包含三或四个成分以定义颜色。举例而言，以RGB颜色空间为例，此等颜色成分是红色、绿色和蓝色，而每一像素的亮度成分可以自该等像素数据的红色、绿色和蓝色成分取得。

阶调映像函数可以是固定式或适应式的。固定式阶调映像函数是对所有输入图像均固定不变的转换函数。而适应式阶调映像函数则可以随输入图像的特定性质动态地调整。针对产生相对于原始场景令人满意的重现图像的问题，对比的增进通常是列入考虑的重点。由于在不同图像之间，像素分布的状态具有无法预期的差异，故其通常难以通过单一固定阶调映像函数即能满足所有图像对比增进的目的。

因此，其有实质的必要提出利用适应式阶调映像函数以增进对比的方法及装置，且最好同时简单、低成本且易于实施。

发明内容

本发明旨在提出通过内容适应式阶调映像函数以增进数字图像对比的方法及装置。

在一较佳实施例中，本发明提出一种数字图像内容适应式对比增进方法。

本方法包含以下步骤：产生数字图像的亮度统计表(histogram，以下均统称为histogram)，其记录此数字图像的亮度分布；将此数字图像的像素划分为多个像素群组，此等像素群组分别涵盖彼此无交集的亮度范围；依据前述的histogram构建该数字图像的分段线性(piecewise linear)阶调映像函数，此分段线性阶调映像函数可表示为多个两两彼此相连的线段，每一线段代表前述像素群组其中之一的局部线性映像函数；以及将前述的分段线性阶调映像函数作用于该数字图像。

前述的分段线性阶调映像函数可以通过反复地执行第一步骤和第二步骤构建而成。第一步骤决定初始线性阶调映像函数，其是针对介于第一编码值和大于第一编码值的第二编码值间的特定亮度值范围，此特定亮度值范围涵盖至少二前述像素群组的亮度值。第二步骤依据初始线性阶调映像函数和前述特定亮度值范围内的像素分布状态产生针对该特定亮度值范围的新的阶调映像函数，该像素分布状态是由前述的histogram所导出。

本发明同时亦提出一种实现上述数字图像内容适应式对比增进方法的装置。此装置包含Histogram产生单元、图像划分单元、映像函数构建单元和图像转映(remapping)单元。

本发明还提供了一种数字图像内容适应式对比增进装置，包含：亮度统计表产生单元，用以产生记录数字图像亮度分布的亮度统计表；图像分析单元，用以将该数字图像的像素划分为多个像素群组，该多个像素群组分别涵盖彼此无交集的亮度范围；映像函数构建单元，用以依据该亮度统计表构建该数字图像的分段线性阶调映像函数，该分段线性阶调映像函数表示为两两彼此相连的多条线段，每一该线段代表该像素群组其中之一的局部线性映像函数；以及图像转映单元，用以将该分段线性阶调映像函数施用于该数字图像。

附图说明

图1显示一图形示意图，其表示依据本发明的原理产生的数字图像的histogram。

图2A至图2F共同例示依据本发明一实施例的逐步构建数字图像的阶调映像函数的方法的中间产出结果。

图3A概述依据本发明一实施例的利用转映数字图像亮度的内容适应式图像对比增进方法。

图3B进一步详述图3A所示的方法中的阶调映像函数构建步骤。

图4显示依据本发明一实施例的内容适应式对比增进装置的方块图。

[主要元件标号说明]

310-350内容适应式图像对比增进方法的步骤

400内容适应式对比增进装置

410Histogram产生单元

420图像划分单元

430映像函数构建单元

440图像转映单元

具体实施方式

以下将详述本发明的实施例，其细节亦呈现于相关的图式，不同图式中近似的记号表示近似的概念或元件。本发明实施例的说明将配合相关的图式进行。