[发明专利]图像增强方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理，具体涉及一种对图像进行增强和/或动态范围进行压缩，其基于输入的图像产生更清楚和明亮的图像，而不会有可见的伪像。

背景技术

人类的眼睛能够非常容易地感知太阳光下的雪景或者是昏暗的岩洞中的场景。人类视觉系统能够适应各种环境，并且没有任何问题地感知相应环境中的场景。但是，人造的各种图像传感器却不具备这样的能力，它们不能灵活适应各种场景，仅仅能够捕获动态范围固定的场景，该动态范围实际上是非常有限的。例如，站在室内的人可以识别室内角落处的家具、地毯，并且同时能够看清太阳光下的白云。但是，如果人们想要用摄像机拍摄他所看到的场景，将会遇到困难。如果他将曝光时间设置的较长来捕获昏暗空间中的场景细节，则窗户之外的天空将无法拍摄。如果他将曝光时间设置为较短来拍摄天空的细节，他将不能看到室内的任何细节。这都是日常生活中遇到的问题。相机或者视频记录仪所拍摄的并非是我们的眼睛所看到的。因此，如何对图像的较大的动态范围进行压缩，但是同时并不带来伪像是数字图像处理中需要解决的问题。

专利文献1(US20060110052A1)公开了一种图像处理技术，它首先将图像变换到对数空间中，然后通过不同颜色通道之间相减来消除色度，然后使用局部均值和方差来计算标准坐标。该局部均值是通过将图像与诸如高斯滤波器之类的平均滤波器卷积而得到的。该局部方差的计算按照传统的标准方差的定义来进行的，但是进行了加权运算。标准坐标是通过从均值中减去像素值并除局部方差来得到的。对比文件1中还给出了两外两种计算局部标准坐标的方法。该方法最后提供了几种方法来再次将标准坐标和原始图像综合来获得输出的增强图像。一种方法是用相同的因子对原始像素的三个通道进行缩放，该因子是标准坐标和原始亮度的比值。另一种方法是上述第一个步骤的逆操作。但是，对比文件1中并未给出如何获得理想的输出图像的细节。

在上述的专利文献1中，需要在相对大的邻域中计算局部均值和局部方差。这造成了计算负担的增大。另外，在专利文献1中，无法保证不引入伪彩色。换言之，专利文献1的技术会造成可见的伪像。

发明内容

本发明的目的是提出一种图像增强方法和设备，基于输入的图像产生更清楚和明亮的图像，而不会有可见的伪像。

在本发明的一个方面，提供了一种对数字图像进行增强的方法，包括步骤：计算输入数字图像中每个像素的局部亮度值和局部对比度值；基于所述局部亮度值和局部对比度值确定每个像素的增益因子；以及使用确定的增益因子调节相应像素的值。

在本发明的另一方面，提供了一种对数字图像进行增强的设备，包括：亮度计算单元，计算输入数字图像中每个像素的局部亮度值；对比度计算单元，计算输入数字图像中每个像素的局部对比度值；增益计算单元，基于所述局部亮度值和局部对比度值确定每个像素的增益因子；以及映射单元，使用确定的增益因子调节相应像素的值。

利用上述方案，及时在动态范围非常大的图像，也能够在不损失细节的情况下，实现图像亮度和对比度二者的增强。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中：

图1是根据本发明实施例的数字图像增强设备的结构框图；

图2是描述根据本发明实施例的数字图像增强方法的流程图；

图3是描述根据本发明实施例的计算亮度和对比度的过程的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的设备的一个应用例；

图5示出了根据本发明实施例的方法和设备的一个应用例；

图6示出了根据本发明实施例的方法和设备的一个应用例；

图7示出了根据本发明实施例的方法和设备的一个应用例。

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，否则它们将使本发明的主题不清楚。

本发明的实施例提出了一种对数字图像进行增强的方法和设备。在本发明的实施例中，考虑到图像拍摄过程的场景中的环境亮度和被拍摄对象的各个部分的颜色之间的对比度来对所拍摄的图像进行增强。根据本发明的实施例，可以将动态范围大的数字图像处理成对于人眼敏感的动态范围中的图像，并且在压缩动态范围的同时提高了图像的亮度和对比度。