[发明专利]图像增强系统和方法

说明书

本发明描述了一种图像增强方法和系统。该方法包括接收输入图像和目标图像对，该输入图像和目标图像中的每一者包括表示像素强度的数据；处理该数据以确定多个基函数，每个基函数根据输入图像的内容确定，确定基函数的组合以修改输入图像的像素的强度以近似目标图像；以及将该多个基函数应用于输入图像以产生目标图像的近似。

技术领域

本发明涉及生成经修改的数字图像并且还可生成融合图像的图像增强方法和系统。在某些情况下，本发明还可扩展到数字视频增强。

背景技术

图像可以数字方式表示为亮度强度I(x,y)的标量函数(x和y是具有由数字计数I(x,y)＝亮度强度编码的亮度的笛卡尔坐标)。图像还可以数字方式表示为矢量函数I(x,y)(其中在空间位置处存在具有红色、绿色和蓝色值(R、G和B)的相应强度的矢量I)。应当理解，可使用其他坐标系，并且图像也可由其他强度编码模型表示(例如，诸如常用于印刷的CMYK表示)。I(x,y)可在任何域上定义，并且可以不同单位编码像素亮度，包括线性和对数编码。

图像增强以多种方式进行，通常通过操纵(经由计算处理)图像的像素，其目的在于以某种方式改善图像。在一些情况下，这导致图像的像素强度被操纵——例如均衡各个颜色通道的亮度强度水平或强度。在其他情况下，可操纵图像本身的内容，例如以改变背景、移除不需要的元素或添加元素。实际改善/增强根据具体应用而变化。在一些情况下，仅产生美学上令人愉悦的图像是主要目标，而其他应用可强调再现尽可能多的图像细节、最大化图像对比度、或改变图像的部分。

下面的讨论集中于两个不同的区域：

强度操纵；和，

内容操纵。

就强度操纵而言，其目的在于在操纵像素的强度水平以实现所需效果的同时基本上保留图像的内容。应当理解，强度可指灰度或一个或多个颜色通道的强度。

在内容操纵中，通常通过替换或操纵图像中与某些内容区域对应的所选择的像素或像素分组来以取决于内容(并且可能导致内容的改变)的方式改变图像。应当指出的是，强度和内容操纵不是相互排斥的，并且可存在交叉——例如，内容操纵可包括强度操纵的元素，使得所添加的内容与图像的其余部分在上下文中拟合并且不会看起来不合适。

强度和内容操控两者中的初始阶段是选择要操控的图像分量或区域。在强度操纵中，这通常利用固定参数在算法上完成。一种类型的方法是图像分割，其中数字图像被划分为多个片段(像素组)。图像分割可以是经由强度、聚类、边缘检测、语义内容或其他方法(或方法的组合)进行的。一旦被分割，图像就可被操纵——例如，在简化示例中，像素可根据阈值强度被分割，并且低于阈值的那些像素随后可被亮化。有时，随着分割性能提高，操纵的准确性和有效性也提高。然而，资源利用通常也随着分割性能的提高而增加。

内容操纵

就内容操纵而言，分割通常与实际操纵分开。图像分割技术通常用于限定引导待操纵的像素的选择的掩模。例如，在背景移除/替换的情况下，创建描绘要保留的前景的边缘的掩模，然后剩余部分、背景的像素可被移除、替换等。

掩模创建通常包括用户输入以引导选择什么是前景并且什么不是。通常在前景和背景之间将不存在清晰的颜色/强度描绘。诸如毛发和阴影的细节被认为对于在掩模内准确地捕获是特别具有挑战性的。摄影师在生成掩模时不得不细化计算机生成的掩模并拾取计算机漏掉的细节是很平常的——下面列出的内容操纵实施方案自动执行类似的作用。

强度(和颜色)操纵

在强度操纵中，图像分割对于某些方法中的准确性也可能是重要的(尽管并非所有强度操纵方法都使用分割)。