[发明专利]数字图像局部高光溢出消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字图像处理方法，具体涉及一种数字图像局部高光溢出消除方法。

背景技术

由于被摄物体的反光特性，通过摄影手段获取的数字图像有时出现局部高光溢出现象。局部高光溢出是指数字图像因被摄体某些部位反射光线过强，照成摄影手段获得的数字图像局部区域像素的采样值超出允许范围。

例如普通的可见光彩色摄影所获得的JPEG格式的图片，通常每个像素由R、G、B三个分量构成，每个分量为0~255范围的整数。当被摄物体局部反光过强，就会出现R、G、B三个分量中的一个或多个取值超出255的情况，在这种情况下，数字图像只能将其亮度值设置为255。一旦出现这类亮度溢出现象，就会造成照片局部亮度变化失真或者颜色失真。参考图1是数码照片中一条水平线上的像素亮度值的分布曲线，展示了高光溢出的后果。

当高光溢出区域位于被摄体无纹理的表面区域内时，通常用下述方法消除高光溢出：1、单色填充法，利用局部高光区域附近像素的数值填充高光区域，使得高光溢出区域看上与附近未出现高光溢出的区域颜色接近。该方法的缺点是被消除高光溢出的区域视觉效果不自然，参见图2。2、扫描线线性平滑过渡法

对高光溢出区域进行水平或竖直扫描，扫描线段两端的像素颜色分量亮度值取其相邻的非高光溢出像素的对应颜色分量的亮度值，扫描线其它部分的像素颜色分量值利用线性插值计算得到。该方法视觉效果有所改善。由于线性插值无法表现表面呈曲面的被摄体或者点光源的反光情况，因此该方法适用于高光溢出区域范围很小，或者被摄体表面曲率较小而且光源为漫射光的情形，参见图3。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字图像局部高光溢出消除方法，可以有效处理常见的数字摄影图像在被摄体表面光滑无纹理区域的高光溢出现象，包括处理被摄体表面曲率较大或点光源这两类特殊情况。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种数字图像局部高光溢出消除方法，包括以下步骤：

1）根据数字图像亮度曲线中未溢出部分的数据估算溢出部分的理论亮度数值；

2）对于待调整区间内亮度做非线性变换，压缩最大亮度值规定范围，得到较好的修复效果。

进一步，所述数字图像局部高光溢出消除方法，包括以下步骤：

1）在待处理数字图像Image亮度曲线中确定一个内部包含待处理的高光溢出区域的且长宽分别与两坐标轴平行的矩形区域作为感兴趣区域；

2）确定待处理数字图像Image亮度曲线中在水平扫描线段上各通道亮度的预测值，并保存到感兴趣区域水平扫描用的临时浮点数组中；

3）确定待处理数字图像Image在竖直扫描线段上各通道亮度的预测值，并保存到感兴趣区域竖直扫描用的临时浮点数组中；

4）压缩所保存在临时数组中的数字图像Image亮度曲线中在水平扫描线段上各通道亮度的预测值和竖直扫描线段上各通道亮度的预测值，使其范围至不超过输出待处理数字图像Image通道的高光溢出阈值；

5）根据压缩后的数字图像Image亮度曲线中在水平扫描线段上各通道亮度的预测值和竖直扫描线段上各通道亮度的预测值，计算出亮度值混合函数；

6）通过亮度值混合函数确定感兴趣区域内每个像素在各通道的亮度值，亮度值混合函数使得感兴趣区域边界上的像素颜色值与原始图像相同；

7）根据上述6）中确定好的亮度值调整数字图像Image亮度曲线中溢出部分的亮度值，以消除高光溢出处理好图像。

进一步，所述数字图像局部高光溢出消除方法中，水平扫描线段上各通道亮度的预测值的步骤进一步包括：

1）定义待处理数字图像通道的亮度函数Light(x) ，使亮度函数Light(x)等于数字图像通道在亮度曲线中坐标（x，y）处的像素通道的像素值Pixel(x, y, c)；

2）确定待处理数字图像Image的理想亮度函数Idea(x)，

Idea(ROI_X1) = Light(ROI_X1)

Idea(ROI_X2) = Light(ROI_X2)

Idea’(ROI_X1) = Light’(ROI_X1)

Idea’(ROI_X2) = Light’(ROI_X2)

用三次多项式构造待处理数字图像通道Image在水平扫描线段(x1,y)-(x2,y)通道c上的理想亮度函数Idea(x)，具体步骤如下：