[发明专利]增强彩色图像对比度的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及增强彩色图像对比度的方法及其系统。

背景技术

在图像处理和计算机视觉领域，图像处理技术是提高图像质量，达到最优图像显示效果的关键技术。常见的图像处理技术包括降噪、对比度增强、白平衡、像素渲染等等。其中，图像的对比度增强是一个已经被大量研究，而且仍需进一步研究的重要方向。

对比度增强的目的是提高图像整体或局部的反差程度，从而使图像的细节更为清晰可见，以改善视觉效果。对比度增强的应用范围非常广泛，比如改善光照不均匀图像的视觉效果，提高图像中人眼不易见的细节信息，增强对比度较差的医学影像以利于诊断等等。当待显示的源图像对比度较差时，比如在低光照条件下获得的图像，则在屏上显示的效果往往会很差，甚至会产生图像失真。所以源图像在屏幕上显示之前，需要经过一定的对比度增强处理。

常用的对比度增强方法可以分为全局处理和区域自适应处理这两大类。全局对比度增强方法包括全局直方图均衡化、梯度拉伸、伽马校正等等，其优点是方法简单，运行速度快，缺点是由于没有考虑图像局部的特性，往往局部效果不佳。区域自适应对比度增强方法根据源图像情况的不同，选择性增强图像的特定区域，其优点是全局和局部对比度增强效果都较好，缺点是比全局处理方法更加复杂，运行速度更慢。

彩色图像对比度这一概念可以有多种不同的理解。第一种理解是将彩色图像的对比度认为是彩色图像的RGB三个通道的对比度，也即对彩色图像的红色R、绿色G和蓝色B这三个通道分别进行对比度增强处理，则认为彩色图像的对比度达到了增强的效果。第二种理解是认为彩色图像的对比度也就是彩色图像的亮度分量的对比度，所以这种理解下的彩色图像对比度增强算法往往只要在色彩分离的空间对亮度(或者强度、明度等)分量进行对比度增强处理。

本发明的发明人认为彩色图像的对比度表现为不同色彩之间的对比，比如纯红色和纯蓝色之间的对比度要比纯红色和品红色之间的对比度大。基于此，发明人认为彩色图像的色彩丰富性在一定程度上表现了彩色图像的对比度，比如一副基本上都是红色色彩的图像就要比含有各种色彩的同一幅图像的对比度低。这种对彩色图像对比度的理解，既可以避免第一种理解中单纯对各个颜色通道进行分离的对比度增强可能带来的颜色失真，又避免了第二种理解中简单地将彩色图像的对比度增强理解为彩色图像亮度的对比度增强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强彩色图像对比度的方法及其系统，对饱和度和亮度进行联合拉伸，显著提高彩色图像的对比度，简单，高效，快速，易于硬件化。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种增强彩色图像对比度的方法，包括以下步骤：

获取彩色图像的每个像素点在HSL三维空间中的色调，饱和度和亮度的值；

在HSL三维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面，将HSL三维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；

对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸方向；

确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点进行拉伸，得到拉伸后的饱和度和亮度；

根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像。

本发明的实施方式还公开了一种增强彩色图像对比度的系统，包括以下单元：

图像特征值获取单元，用于获取彩色图像的每个像素点在HSL三维空间中的色调，饱和度和亮度的值；

维度转换单元，用于在HSL三维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面，将HSL三维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；

拉伸方向判决单元，用于对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸方向；

拉伸距离判决单元，用于确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点进行拉伸，得到拉伸后的饱和度和亮度；

图像输出单元，用于根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

本发明通过在HSL色彩空间对饱和度和亮度进行联合拉伸，增加了色彩丰富性，从而显著提高彩色图像的对比度，且具备简单，高效，快速，易于硬件化的优势。

进一步地，HSL三维空间采用双圆锥体表示，HSL三维空间转换得到的二维平面为三角形，对三角形中的像素点进行拉伸时，饱和度的改变对对比度的影响均匀。