[实用新型]一种动态提高视频图像视觉效果的装置

摘要

一种动态提高视频图像视觉效果的装置，其包含电路连接的亮度输入电路、统计电路、亮度均匀检测电路、拐点计算电路、亮度映射电路和亮度输出电路，拐点运算电路还连接对比度调节系数输入电路；该装置统计出图像亮度最大值、亮度最小值和亮度均值等数值后，检测图像亮度分布是否均匀，并根据亮度分布均匀与否来设置不同的拐点位置，得到亮度映射函数，最后对输入的亮度进行映射后输出。本实用新型提供的动态提高视频图像视觉效果的装置，选用分段线性扩展，有选择地拉伸某段灰度区间，使曲线平滑的变化，改善图像质量，不会在亮度逐渐变化的场景中出现突然的闪烁。

主权项

1.一种动态提高视频图像视觉效果的装置，其特征在于，包含：一亮度输入电路(1)，该电路读入整幅图像，对视频图像计算亮度图，得到代表在图像第i行第j列的像素点的亮度信息函数f(i，j)；一统计电路(2)，其输入端连接亮度输入电路(1)的输出端；该统计电路(2)包含依次通过电路连接的：一图像亮度均值计算器，其由亮度累加器(201)、像素个数累加器(208)和除法器(202)组成，计算整幅图像的亮度均值M；一最高亮度检测器(203)，计算亮度最大值Max；一最低亮度检测器(204)，计算亮度最小值Min；一加法器(205)，用来统计直方图，该加法器还连接一SRAM存储器(206)，用于存储直方图数组数据；一分块统计模块，其包含N×N个依次连接的图像亮度均值计算器，最大均值检测器(207m)和最小均值检测器(207n)，每个亮度均值计算器都由亮度累加器(207a，207b，207c，207d)、个数累加器(207e，207f，207g，207h)和除法器(207i，207j，207k，207l)组成；该分块统计模块将图像分成N×N块，通过N×N个图像亮度均值计算器分别计算每块的亮度均值，并输出至最大均值检测器(207m)和最小均值检测器(207n)，得到最大均值M_max和最小均值M_min；一亮度均匀检测电路(3)，其输入端连接统计电路(2)的输出端，结合直方图来判断图像是否属于亮度分布不均匀的情况；该亮度均匀检测电路包含三个比较模块和一个与门电路(308)，所述比较模块的输出端连接与门电路(308)的输入端；当三个比较模块的条件同时满足时，即下述判断式(1)成立时，亮度均匀检测电路(3)输出亮度不均匀拐点触发信号；当三个比较器中任何一个比较器的条件得不到满足时，亮度均匀检测电路(3)输出亮度均匀拐点触发信号；上式(1)中，H(·)是该图像在某灰度级上的像素数，Sum是整幅图像的总象素数，C₁、C₂和C₃都为常数，C₁代表最大均值M_max和最小均值M_min相差的幅度；C₂代表最大均值M_max和最小均值M_min附近的灰度范围；C₃为在最大均值M_max和最小均值M_min附近的点占全图的比例；一对比度调节系数输入电路(5)，输出对比度调节系数k；一拐点运算电路(4)，其输入端连接亮度均匀检测电路(3)和统计电路(2)的输出端，用来计算拐点位置；该拐点运算电路(4)的输入端还连接对比度调节系数输入电路(5)的输出端，接收其输出的对比度调节系数k；该拐点运算电路(4)包含亮度不均匀拐点运算模块(401)和亮度均匀拐点运算模块(402)；当拐点运算电路(4)接收到亮度不均匀拐点触发信号时，亮度不均匀拐点运算模块(401)工作，并将结果作为拐点运算电路(4)的结果输出：选取2个拐点A(Yin₁，Yout₁)和B(Yin₂，Yout₂)，其中                Yin₁＝M_min+C₄                Yin₂＝M_max-C₅        (2)                Yout₁＝Yin₁+C₆                Yout₂＝Yin₂-C₇所述的式(2)中，C₄、C₅、C₆和C₇都为常数，C₄表示拐点A与最小均值M_min之间的距离；C₅表示拐点B与最大均值M_max之间的距离；C₆表示拐点A的拉伸幅度；C₇表示拐点B的拉伸幅度；当拐点运算电路(4)接收到亮度均匀拐点触发信号时，亮度均匀拐点运算模块(402)工作，并将结果作为拐点运算电路(4)的结果输出：选取拐点A(Yin₁，Yout₁)和B(Yin₂，Yout₂)，其中，Yin₁，Yin₂为需要进行亮度拉伸的2个拐点，它们分别在均值的两边，按下式给出：                Yin₁＝M-a₁        (3)                Yin₂＝M+a₂式(3)中，a₁，a₂是需要拉伸的距离，为变量，在选取a₁，a₂的值时，需确保计算得到的Yin₁，Yin₂在[Min，Max]的范围之内；Yout₁，Yout₂为输出图像对应的拉伸区域的拐点，其分别在图像亮度均值M的两边，按下式给出：Yout₁＝Yin₁+k×(-C₈×a₁+(H/2+d-M))×(Yin₂-Yin₁)        (4)Yout₂＝Yin₂+k×(C₈×a₂+(H/2-M))×(Yin₂-Yin₁)式(4)中，k是对比度调节系数；H是亮度空间最大容许值；d是预设的小正数；C₈是预设的常数；一亮度映射电路(6)，其输入端连接亮度输入电路(1)、统计电路(2)和拐点运算电路(4)的输出端，对原始亮度图进行映射，得到动态提高对比度之后的最终亮度输出f_out(i，j)；所述的亮度映射电路包含比较器(601)、一类映射模块(602)、二类映射模块(603)和三类映射模块(604)；所述的比较器(601)对于亮度f(i，j)进行筛选，当Min≤f(i，j)＜Yin₁时，输出一类映射触发信号；当Yin₁≤f(i，j)＜Yin₂时，输出二类映射触发信号；当Yin₂≤f(i，j)≤Max时，输出三类映射触发信号；所述的一类映射模块(602)的输入端连接比较器(601)的输出端，其在收到一类映射触发信号后，对亮度图进行映射变换，得到对比度增强后的图像f_out(i，j)：fout(i,j)=(Yout1-Min)f(I,J)+Min(Yin1-Yout1)Yin1-Min;]]>所述的二类映射模块(603)的输入端连接比较器(601)的输出端，其在收到二类映射触发信号后，对亮度图进行映射变换，得到对比度增强后的图像f_out(i，j)：fout(i,j)=(Yout2-Yout1)f(i,j)+Yin2Yout1-Yin1Yout2Yin2-Yin1;]]>所述的三类映射模块(604)的输入端连接比较器(601)的输出端，其在收到三类映射触发信号后，对亮度图进行映射变换，得到对比度增强后的图像f_out(i，j)：fout(i,j)=(Max-Yout2)×f(i,j)+Max(Yout2-Yin2)Max-Yin2;]]>一亮度输出模块(7)，其输入端连接亮度映射电路(6)的输出端，用于将对比度增强后的亮度变换回视频信号原来的形式后输出。