[发明专利]一种基于泰勒级数拟合建立查找表的图像伽马校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及视图像处理领域，具体涉及一种基于泰勒级数拟合建立查找表的图像伽马校正方法。

背景技术

伽马（Gamma）校正最初起源于阴极射线管（CRT，Cathode Ray Tube）的非线性特性。CRT电子枪的输入电压和输出光之间的关系满足5-2次幂函数，即荧光屏上显示的亮度正比于输入电压的5/2次方，这个指数称为Gamma（γ）。当用于Gamma校正的值大于1时，图像的高光被压缩，暗部被扩展；当用于Gamma校正的值小于1时，图像的高光部分被扩展，暗部被压缩。

Gamma校正一般用于平滑地扩展暗部细节。若直接按照显示设备输入图像完成输出，得到的显示图像将比输入图像更暗。为了补偿CRT的非线性，需要在图像显示在显示器上之前进行图像预补偿，这种用于修正幂次响应现象的过程称作Gamma校正。

随着数字图像在因特网上的商业应用的增多，Gamma校正变得越来重要。颜色的精确匹配或校准是计算机图像处理非常重要和困难的一项工作。由于光照引起的色差和暗部的存在给很多图像处理工作带来了很大影响，例如图像匹配过程对图像的曝光和颜色要求比较高，在这些应用环境下，Gamma校正显得十分必要。另外一些对颜色要求比较高的场合，比如高质量的广告设计、印刷以及显示器的精准显示，也都需要Gamma校正。

不同的装置有不同的Gamma值，电视的Gamma值约为2.2，彩色显像管的Gamma值约为2.8，而扫描仪和打印机的Gamma值又有所差异，CRT显示器的Gamma值范围是1.8～2.5；但是同一个图像显示装置，其Gamma值是确定的。

传统的Gamma校正是通过一张颜色对应关系查找表的方法来实现。例如对于一幅深度为8的图像，需要一张大小为2⁸=256的查找表，才能完成Gamma校正。这种Gamma校正方法有以下缺点：

第一，当图像应用于高比特图像条件下时，查找表所需的内存容量将以指数增长，查找表的内存容量过大会降低Gamma校正的执行速度。

第二，在某些嵌入式系统应用中，为了实现系统的兼容性，需要处理不同深度图像的Gamma校正。在此要求下，则需要预存多张规格不一的查找表，这无法满足实时性要求和存储要求比较高的应用环境。

公开号为CN1467683A的专利申请文件提出了一种新的Gamma校正技术方案，所提出方法中的Gamma校正查找表是通过不同的Gamma斜率段采用不同的次取样像素资料来获取，从而缩小传统方法对存储要求过大的缺陷，同时加快了Gamma校正的速度。但其主导取样点之间均以直线段与Gamma曲线段的最大差值来决定次取样点的个数，所存储的Gamma查找表相比于传统完整查找表能有所缩小，但要保证预定的误差需求，依然存在占用大量内存容量的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于泰勒级数拟合建立查找表的图像伽马校正方法，其兼容性强、预存储表小、存储要求低且精度高。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于泰勒级数拟合建立查找表的图像伽马校正方法，包含以下顺序的步骤：

（1）通过待校正设备的Gamma值、图像最大深度确定预补偿特性函数；

（2）确定主导离散采样点，并将预补偿特性函数在各个主导离散采样点进行泰勒级数展开；

（3）取各个泰勒级数展开式的前有限低次项，构建预补偿特性函数在各个主导离散采样点的近似拟合多项式；

（4）将各个主导离散采样点的近似拟合多项式的拟合系数存储起来，得到Gamma校正离散查找表；

（5）通过Gamma校正离散查找表，利用泰勒级数邻域近似法对相邻的主导离散采样点的拟合系数进行多项式线性插值，计算每相邻两主导离散采样点之间序列点的Gamma校正值，由此得到Gamma校正完整查找表；

（6）根据Gamma校正完整查找表，由输入图像的深度来选择Gamma校正值，输入图像得到校正。

所述的步骤（1），通过待校正设备的Gamma值、图像最大深度确定预补偿特性函数：