[发明专利]自动对比度增强方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于数字图像处理技术，特别是数字图像对比度增强的技术。

背景技术

现有图像对比度增强技术可以大致分为三种：

一种方法是利用直方图增强对比度，图像的灰度直方图表示图像中每种灰度级的像素的个数，反映了图像中每种灰度级出现的概率，是图像的基本统计特征。直方图均衡方法是常用方法之一，其基本思想是根据输入图像的灰度概率分布来确定其对应的输出灰度值，通过扩展图像的动态范围达到提升图像对比度的目的。直方图均衡方法有全局直方图均衡法和局部直方图均衡法两种。

全局直方图均衡变换后图像的灰度范围很难达到允许的最大灰度变化范围，并通常伴随有低频灰度级丢失，造成图像层次感不强；另外，会存在增强后图像过亮或过暗的现象，不适用于视频领域，其原因是没有将代表图像视觉中心的直方图峰值保留住，而是用概率平均分布的方法破坏了图像原有的视觉架构。

局部直方图均衡法不会丢失低频灰度级，可以更好的增强图像的局部细节，但缺点是不可避免的块效应和庞大的计算复杂度。局部方法分为子块重叠，子块不重叠和子块部分重叠。

另一种方法是通过调节图像中高频部分的增益达到实现增强图像边缘和细节的对比度效果，经典算法被称为非锐化掩模(unsharp mark)，其思想是用一个滤波器得到细节或者边缘，对此进行增强，这种方法视觉效果上与锐化很接近，但其缺点是会在边缘处产生过冲，视觉上会在原有边缘两侧产生明暗交替的虚边。

还有一种图像对比度增强技术是转换函数的方法，就是在输入图像的灰度范围内，例如0-1023，划分几个区间，每个区间对应有不同的转换函数，转换函数的结果就是对比度增强的结果，以实现对不同区间的灰度进行增强或减弱的功能。转换函数方法中经典方法就是三段法转换函数，这种技术的优点是简单实用，缺点是只对图像进行固定方法的灰度增强，没有根据图像内容自适应，这会导致对比度增强后一些图像的细节反而变得模糊。

发明内容

为了解决现有转换函数方法存在不能根据图像内容自适应而导致有图像细节变得模糊的问题，本发明提供了一种自动对比度增强方法。本发明的另一目的是提供一种实现所述自动对比度增强方法的装置。

本发明的技术方案如下：

自动对比度增强方法包括如下步骤：

A、从待处理图像的灰度直方图获取KL值和KH值：在所述直方图最小灰度值点到峰值点的区域内取KL值，在直方图最大灰度值点到峰值点的区域内取KH值，获得峰值点包括如下步骤：

将灰度值数轴等分成若干区间，统计每个区间对应的像素点数量，具有像素点数量最大的区间为峰值区间，峰值区间内任意一灰度值点为峰值点；

B、设待处理图像灰度值的变化区间为a到b，对比度增强后输出图像灰度区间为A到B，则灰度变换图的输入待处理图像灰度坐标轴上选定a、KL、KH、b四个数值，同时在输出图像灰度坐标轴上根据对比度增强后灰度变化预期选择L、H，点(a，A)、(KL，L)、(KH，H)、(b，B)确定了转换斜率，从而确立了转换函数，实现自动对比度增强。

步骤A所述获取KL值和KH值的方法包括如下步骤：分别从以下两个方向累计像素数：从待处理图像灰度最小值开始增加灰度值方向、从待处理图像灰度最大值开始减少灰度值方向；当两个方向累计像素数分别达到预定值时存储当时分别对应的灰度值，所述两个对应的灰度值记为：从灰度最小值方向开始的对应灰度值KL、从灰度最大值方向开始的对应灰度值KH；当KL大于峰值区间左侧边界值时，KL等于峰值区间左侧边界值；当KH小于峰值区间右侧边界值时，KL等于峰值区间右侧边界值。

步骤A所述获取KL值和KH值的方法包括如下步骤：计算待处理图像灰度值对应像素数量的平均值avg及最大值max，如果max-avg＞预设值，以d为计数的起点统计灰度值对应的像素数，d点左、右两个方向为计数方向，在每个所述计数方向上第一个对应像素数小于或等于avg的灰度值为KL、KH；当KL大于峰值区间左侧边界值时，KL等于峰值区间左侧边界值；当KH小于峰值区间右侧边界值时，KL等于峰值区间右侧边界值；如果max-avg≤预设值，则待处理图像无需进行对比度增强。