[发明专利]一种基于最大最小值进行动态视频层次处理的方法

摘要

本发明提供一种基于最大最小值进行动态视频层次处理的方法，先对视频图像计算亮度图，再计算灰度值的最大、最小值，接着完成拐点计算得到映射函数，最后对亮度图像进行灰度变换得到对比度增强后的图像。本发明提供的基于最大最小值进行动态视频层次处理的方法，避免图像层次丢失，同时增加了图像的对比度；该方法在较暗的场景里，会适当的抬高图像的亮度，使可见的细节更多，在较亮的场景里，会适当的降低画面亮度，缓和过饱和的场景，而在一般的场景中，会拉伸视频图像的对比度，使黑的更黑，白的更白。

主权项

1.一种基于最大最小值进行动态视频层次处理的方法，特征在于，其包含以下步骤：步骤1、输入视频图像，从视频图像中计算出亮度图，得到图像亮度函数f(i，j)，代表在图像第i行第j列的像素点的亮度信息；步骤2、计算图像非线性曲线，得到图像灰度映射函数；步骤2.1、计算经过对比度增强后的图像的灰度级最大值Max′和最小值Min′：步骤2.1.1、保存上一场图像的灰度级的最大值Pre_Max、最小值Pre_Min以及亮度均值M；步骤2.1.2、根据本场图像的实际灰度最大值Max1和实际灰度最小值Min1，计算本场图像的灰度级最大值Max和最小值Min：步骤2.1.3、计算对图像的灰度级最小值Min的对比度增强拉伸幅度d1 和对图像的灰度级最大值Max的对比度增强拉伸幅度d2：d1＝k×(Min-L)×(Max-Min) ；d2＝k×(H-Max)×(Max-Min)其中，k是对比度拉伸系数；H是亮度空间最大容许值；L是亮度空间最小容许值；步骤2.1.4、计算图像进行对比度增强拉伸后的灰度级最小值Min′和灰度级最大值Max′： Min′＝Min-d1 ； Max′＝Max+d2 步骤2.2、计算拐点A(Yin1，Yout1)和B(Yin2，Yout2)：步骤2.2.1、Yin1，Yin2为需要进行亮度拉伸的区域，应分别位于图像亮度均值M的两边： Yin1＝M-a1 ； Yin2＝M+a2 其中，a1，a2是需要拉伸的幅度，其取值应确保计算得到的Yin1，Yin2在[Min，Max]的范围之内；步骤2.2.2、Yout1，Yout2为输出图像对应的拉伸区域的拐点，应分别位于图像亮度均值M的两边，定义：${\mathrm{Yout}}_1=(1+k\times \frac{(H-L-\mathrm{Max}+\mathrm{Min})}{C_1}){\mathrm{Yin}}_1-\frac{k\times (\mathrm{Min}-L)}{C_2}-(d_1-d_2+C_3\times k+k\times M\times C_4)\times \frac{(\mathrm{Max}-\mathrm{Min})\times M}{C_6};$ ${\mathrm{Yout}}_2=(1+k\times \frac{(H-L-\mathrm{Max}+\mathrm{Min})}{C_1}){\mathrm{Yin}}_2-\frac{k\times (\mathrm{Min}-L)}{C_2}+(d_1-d_2+C_3\times k-k\times M\times C_5)\times \frac{(\mathrm{Max}-M)}{C_7}$ 其中，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7均为预先设定的正数，共同确定拐点A和B的位置；步骤3、对原始亮度图进行灰度映射：利用拐点选取之后所得到新的灰度变换曲线，对于当前场图像中的每个像素点的亮度f(i，j)进行映射变换，得到对比度增强后的图像fout(i，j)：当f(i，j)∈[Min，Yin1)时，fout(i，j)由下式得到：$f_{\mathrm{out}}(i,j)=\frac{{\mathrm{Yout}}_1-{\mathrm{Min}}^{\prime }}{{\mathrm{Yin}}_1-\mathrm{Min}}\times f(i,j)+\frac{{\mathrm{Min}}^{\prime }\times {\mathrm{Yin}}_1-\mathrm{Min}\times {\mathrm{Yout}}_1}{{\mathrm{Yin}}_1-\mathrm{Min}};$ 当f(i，j)∈[Yin1，Yin2)时，fout(i，j)由下式得到：$f_{\mathrm{out}}(i,j)=\frac{{\mathrm{Yout}}_2-{\mathrm{Yout}}_1}{{\mathrm{Yin}}_2-{\mathrm{Yin}}_1}\times f(i,j)+\frac{{\mathrm{Yin}}_2\times {\mathrm{Yout}}_1-{\mathrm{Yin}}_1\times {\mathrm{Yout}}_2}{{\mathrm{Yin}}_2-{\mathrm{Yin}}_1};$ 当f(i，j)均不属于上述两种情况时，fout(i，j)由下式得到：$f_{\mathrm{out}}(i,j)=\frac{{\mathrm{Max}}^{\prime }-{\mathrm{Yout}}_2}{\mathrm{Max}-{\mathrm{Yin}}_2}\times f(i,j)+\frac{\mathrm{Max}\times {\mathrm{Yout}}_2-{\mathrm{Max}}^{\prime }\times {\mathrm{Yin}}_2}{\mathrm{Max}-{\mathrm{Yin}}_2}.$