CN101197126B - 提高图像的可见度的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于提高图像的可见度的设备和方法。所述设备包括：查找表(LUT)产生模块，产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；图像映射模块，基于产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。

Description

提高图像的可见度的设备和方法

本申请要求于2006年10月17日提交到韩国知识产权局的第2006-100953号韩国专利申请的优先权，该申请公开于此以资参考。

技术领域

本发明的多个方面涉及一种用于提高图像的可见度的设备和方法，更具体地讲，涉及一种当设备(例如，数字相机、相机电话或摄像机)在高照度环境中提供图像时提高图像的可见度的设备和方法。

背景技术

通常，具有“便携性”和“移动性”的个人便携式终端(例如，蜂窝电话和PDA)允许用户在任何环境中观看显示屏幕上的内容。

然而，由于显示在个人便携式终端的显示屏幕上的图像受到环境(例如，照度和色温)的影响，相同的图像根据环境可能看起来不同。具体地说，当显示屏幕周围的照度大于显示屏幕的照度时(例如晴天时在户外)，显示在显示屏幕上的图像的可见度被显著地降低。

可见度的降低可成为减少个人便携式终端的各种优点的一个因素。

因此，即使环境改变，也需要保持显示在显示屏幕上的图像的可见度，具体地说，需要避免由于高照度环境造成的图像的可见度的降低。

发明内容

本发明的一方面在于提供这样一种设备和方法：在一个物理显示设备中，通过使用查找表(LUT)执行图像映射来确保图像在高照度环境中的可见度并提高局部对比度特性。

本发明的多个方面不限于上面所述，通过下面的描述本领域的技术人员将清楚地理解本发明的其他方面。

根据本发明的一方面，提供一种用于提高图像的可见度的设备，所述设备包括：LUT产生模块，产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；图像映射模块，基于产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；局部对比度增加模块，根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。

根据本发明的另一方面，提供一种提高图像的可见度的方法，所述方法包括：产生LUT，该LUT中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；基于产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；根据外部照度使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更容易理解，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的用于提高图像的可见度的设备的结构的框图；

图2是示出根据本发明的另一实施例的查找表(LUT)的示图；

图3是示出根据本发明的实施例的用于增加亮度的曲线图的示图；

图4是示出根据本发明的实施例的用于增加色度的曲线图的示图；

图5是示出根据本发明的实施例的用于色调校正的曲线图的示图；

图6是示出在外部环境下人眼感知亮度的亮度-时间量的曲线图；

图7是示出局部对比度增加模块的结构的示图；

图8是示出根据本发明实施例的增加局部对比度的方法的流程图；

图9A至图10B是示出根据本发明实施例的实验结果的示图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本发明。

通过参考下面对优选实施例和附图的详细描述，本发明的优点和特点以及实现本发明的方法可被更容易地理解。然而，可以以不同的形式实现本发明，并且本发明不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例从而本公开将是彻底和完全的，将会将本发明的构思充分地传达给本领域的技术人员，本发明仅由权利要求所限定。在整个说明书中相同的标号始终代表相同的部件。

以下参考根据本发明实施例的用于提高在高照度环境中的图像的可见度的设备和方法的框图或流程图来描述本发明的各个方面。应该理解，流程图的每一个方框和在流程图中的方框的组合可由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生设备，从而经计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现在一个流程图方框或多个流程方框中描述的功能的装置。这些计算机程序指令也可被存储在可指导计算机或者其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可用或计算机可读存储器中，以便存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令生成包括执行在一个流程图方框或多个流程图方框中描述的功能的指令装置的产品。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备和以包括包含代码的压缩源代码段和包含代码的加密源代码段的载波实现的计算机数据信号(例如，通过互联网的数据传输)。所述计算机可读记录介质也可以被分布在联网的计算机系统上，从而所述计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。计算机程序指令也可被载入计算机或其他可编程数据处理设备以使得一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上被执行以产生计算机执行的步骤，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在一个流程图方框或多个流程图方框中描述的功能的步骤。

此外，流程图的每个方框可以表示包括一个或多个实现特定逻辑功能的可执行指令的模块、代码段、或者部分代码。还应该注意到，在一些另外的实现方式中，方框中表示的功能可能次序颠倒地发生。例如，根据涉及的功能性，连续显示的两个方框可能基本上同时执行，或者可能有时以相反的次序执行。

同时，在下面的说明中使用的术语“高照度环境”是指这样的环境：由于便携式终端周围的高照度导致用户几乎不可能辨认显示在显示屏幕上的图像，或者用户由于周围的高照度感觉到发生图像失真(例如，色调、亮度或色调的变化)。因此，高照度环境可被理解为图像的可见度降低的环境，而不是照度高于特定值的环境。

图1是示出根据本发明的实施例的用于提高图像的可见度的设备的结构的框图。

参照图1，根据本发明实施例的设备100包括：照度感测模块110、LUT产生模块120、参数产生模块130、图像映射模块140以及局部对比度增加模块150。

照度感测模块110包括感测设备100的外部照度的照度传感器，并将感测的照度信息提供给LUT产生模块120和参数产生模块130。

LUT产生模块120基于照度信息产生用于域映射的查找表(LUT)。

参数产生模块130基于照度信息产生用于调整局部对比度的参数。

图像映射模块140使用LUT产生模块120产生的LUT将输入图像的图像数据映射为高照度环境中的图像数据。

局部对比度增加模块150使用参数产生模块130提供的参数、输入图像和图像映射模块140映射的图像来增加输入图像的局部对比度。

可通过显示屏幕(未示出)将通过局部对比度增加模块150增加了局部对比度的图像提供给用户。

这里使用的术语“模块”代表(但不限于)软件组件或硬件组件，诸如执行特定任务的现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。模块可被有利地配置为驻留在可寻址存储介质上或被配置为在一个或者多个处理器上执行。

在本实施例中，LUT产生模块120可基于照度感测模块110提供的照度信息产生RGBLUT(查找表)，如图2所示。RGBLUT具有在提高黑色的亮度值(lightness)的同时能够提高整体光亮度(luminance)并且能够提高色度的特性。RGBLUT的亮度及色度特征如图3和图4所示。

图3是示出根据本发明的实施例的用于增加亮度的曲线图的示图，图4是示出根据本发明的实施例的用于增加色度的曲线图的示图。

在图3中，水平轴和垂直轴各自表示从0(黑色)至100(白色)的亮度。参照图3，例如，当LCH(亮度、色度、色调)颜色空间中的任意像素的亮度数据为0时，对应的像素的亮度数据被增加到60。根据本发明的亮度增加特征具有这样的特性：随着LCH颜色空间中的任意像素上的亮度数据从0开始增加时，垂直轴上的亮度数据从60开始逐渐地增加。在本实施例中，当LCH颜色空间中的任意像素上的亮度数据为0时，对应的像素上的增加的亮度数据Lout为60。然而，本发明不限于此。只要Lout能够确保可见度，可使用本发明范围内的任意Lout。

此外，参照图4，表示任意像素的色度值的水平轴的范围为从0至100，垂直轴表示对应的像素的增加的色度值。

在图4中，可通过实验获得能够确保图像的可见度的增加量。不但图4中示出的曲线图，而且通过增加色度能够确保图像的可见度的任何曲线图也能被应用到本发明中以增加色度。

同时，当增加亮度和色度时，通常蓝色色调被改变。为此，LUT产生模块120可产生能够校正蓝色色调的LUT。

色调校正方法使用图5示出的曲线图。在图5中，蓝色色调存在于表示色调值的水平轴的200和320之间，由垂直轴表示的亮度数据的范围为从0至100。

例如，参照对应于色调值300的曲线510，可以看到，当亮度数据为100时，曲线510对应于大约270的色调值。即，即使通过将对应于300的色调值300的像素数据的色调值校正为270来增加该像素数据的亮度，用户在视觉上也不能注意到蓝色色调变差。参照图5中示出的曲线图，可以看到，当亮度增加时，蓝色色调的色调值减小。

同时，参数产生模块130通过反映如图6所示的曲线图来确定用于调整局部对比度的参数值，图6的曲线图示出在外部环境条件下人眼随时间感知的亮度的曲线图，如图6所示。

当用户从暗的地方运动到亮的地方时，通常需要预定量的时间使用户的眼睛进行适应，以感知预定的亮度。图6示出在外部环境条件下人眼随时间感知的亮度。在图6中，两条曲线610和620示出人眼在不同照度下感知的亮度。

参数产生模块130计算照度感测模块110感测到的照度的持续时间。例如，在图6中，在当上面的曲线610表示40000勒克司(lux)的照度的情况下，如果计算的40000勒克司的照度的持续时间为100秒，则根据与100秒的持续时间对应的亮度数据630来确定参数值。如果计算的40000勒克司的照度的持续时间为500秒，则根据与500秒的持续时间对应的亮度数据640来确定参数值。在此情况下，参数产生模块130可预先存储预定照度的持续时间以及与所述预定照度的持续时间对应的参数值，或者可通过实验获得所述参数值，以最优化局部对比度补偿。

同时，在“OpticalSocietyofAmerica”期刊(39，172-179)中公开了如图6所示的相同曲线图。

图像映射模块140通过使用LUT产生模块120产生的LUT将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据。如果在产生的LUT中没有设置与输入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据，则可通过使用与毗邻像素的RGB图像数据对应的图像数据进行插值来构造对应像素的图像数据，从而执行映射。在此情况下，可通过传统的插值方法来执行所述插值。

局部对比度增加模块150使用参数产生模块130提供的参数W、输入图像的图像数据和通过图像映射模块140将输入图像映射到的图像的图像数据来增加局部对比度。

图7示出局部对比度增加模块150的组成，图8示出局部对比度增加模块150的局部对比度增加操作。将参照图7和图8详细描述根据本发明实施例的增加局部对比度的方法。

参照图7，局部对比度增加模块150包括：亮度计算模块152、低通滤波器154、指数(index)计算模块156以及局部对比度补偿模块158。

亮度计算模块152计算输入图像的亮度和通过图像映射模块140将输入图像映射到的图像的亮度(操作S810)。为了区分通过图像映射模块140将输入图像映射到的图像的亮度和输入图像的亮度，用“Y_pixel”表示构成输入图像的每个像素的光亮度，用“Y_mean”表示构成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，用“Y′_pixel”表示构成输入图像映射到的图像的每个像素的亮度。

低通滤波器154分别对Y_pixel和Y′_pixel滤波(操作S820)。“Y_pixel_filtered”和“Y′_pixel_filtered”分别表示滤波的Y_pixel和Y′_pixel。

然后，指数计算模块156计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指数(操作S830)。

对比度指数和对比度比指数可分别由下面的等式1和等式2定义：

[等式1]

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{index}=\frac{Y\_\mathrm{mean}-Y\_\mathrm{pixel}}{Y\_\mathrm{mean}+Y\_\mathrm{pixel}},$ 和

[等式2]

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{ratio}\_\mathrm{index}=\frac{Y\_\mathrm{pixel}\_\mathrm{fitered}}{Y\_\mathrm{pixel}}=\frac{Y^{\′}\_\mathrm{pixel}\_\mathrm{filtered}}{Y^{\′}\_\mathrm{pixel}}.$

局部对比度补偿模块158使用通过等式1和等式2获得的指数数据补偿局部对比度。

首先，局部对比度补偿模块158使用关于输入图像的contrast_index确定输入图像的像素区域是暗区域还是亮区域(操作S840)。如果contrast_index的值等于或大于预定阈值，则确定对应的像素区域为暗区域，否则，则确定对应的像素区域为亮区域。

当确定像素区域为暗区域时，暗区域的对比度被增加(S850)。在此情况下，局部对比度补偿模块158使用参数W调整增加的量。例如，当参数W是表示增加率的值，并且输入图像为RGB图像时，可用下面的等式3表示已被补偿局部对比度的图像的R、G和B值，其中，“R′”、“G′”和“B′”表示已被补偿局部对比度的图像数据。

[等式3]

R′＝R-W×R

G′＝G-W×G

B′＝B-W×B

同时，当在操作S840中确定像素区域为亮区域时，亮区域的对比度被增加(操作S860)。在此情况下，局部对比度补偿模块158通过比较contrast_ratio_index和预定阈值来确定增加还是保持对应像素区域的对比度。

如果确定需要增加与像素区域对应的像素的对比度，则局部对比度补偿模块158使用输入图像的对比度比值和所述参数来增加对应像素的对比度。例如，当参数W为表示增加率的值并且输入图像为RGB图像时，可通过下面的等式4表示对比度将被增加的像素的R、G和B值，其中，“R′”、“G′”和“B′”表示已增加局部对比度的图像数据。

[等式4]

R′＝R+W×R×contrast_ratio_index，

G′＝G+W×G×contrast_ratio_index，和

B′＝B+W×B×contrast_ratio_index。

在增加暗区域或亮区域的对比度之后，局部对比度补偿模块158将补偿的图像输出到显示屏幕(未示出)上，从而用户可看到补偿的图像(操作S870)。

图9A至图10B是示出根据本发明实施例的实验结果的示图。图9A和图10A示出输入的原始图像，图9B和图10B示出已经根据本发明实施例增加了局部对比度的补偿的图像。

即，当用户在高照度环境下通过个人便携式终端观看图9A和图10A所示的图像时，实际上，由于高的外部照度导致了图像的可见度降低，因此用户不能观看图像。然而，根据上述本发明实施例，个人便携式终端将通过LUT和局部对比度补偿而被补偿的图像输出在显示屏幕上，如图9B和图10B所示。由于外部照度的关系，用户可看到的图像像图9A或图10A所示的那样，而不是像图9B或图10B所示的补偿过的图像那样。因此，局部对比度补偿可确保输入图像的可见度，并使用户看到图像的细节部分。

尽管已经参照本发明的示例性实施例描述了本发明的各个方面，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，应该理解，上述实施例不是限制性的，而是在所有方面都是示例性的。

如上所述，根据本发明的多个方面，局部对比度补偿可确保图像的可见度，从而即使在高照度环境下也感觉不到图像的失真。

Claims (16)

1.一种用于提高图像的可见度的设备，所述设备包括：

查找表产生模块，基于外部照度产生查找表，该查找表中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；

图像映射模块，根据产生的查找表将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；

参数产生模块，基于外部照度产生用于调整局部对比度的参数；

局部对比度增加模块，使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度，

其中，局部对比度增加模块包括：

亮度计算模块，计算输入图像的亮度和通过图像映射模块将输入图像映射到的图像的亮度，

低通滤波器，对构成输入图像的每个像素的光亮度数据和构成输入图像被映射到的图像的每个像素的光亮度数据滤波，

指数计算模块，根据滤波的光亮度数据和关于构成输入图像的所有像素的平均光亮度数据，计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指数，

局部对比度补偿模块，根据对比度比指数和对比度指数相应于所述参数增加像素区域的局部对比度。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述参数是与感测的照度的持续时间对应的数据。

3.如权利要求1所述的设备，其中，当在产生的查找表中没有设置与输入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据时，图像映射模块对毗邻图像数据进行插值，并映射插值的图像数据。

4.如权利要求1所述的设备，其中，由下面的等式确定对比度指数：

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{index}=\frac{Y\_\mathrm{mean}-Y\_\mathrm{pixel}}{Y\_\mathrm{mean}+Y\_\mathrm{pixel}},$

其中，Y_mean表示构成输入图像的所有像素的光亮度的平均值，Y_pixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度。

5.如权利要求1所述的设备，其中，由下面的等式确定对比度比指数：

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{ratio}\_\mathrm{index}=\frac{Y\_\mathrm{pixel}\_\mathrm{fitered}}{Y\_\mathrm{pixel}}$ 或

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{ratio}\_\mathrm{index}=\frac{Y^{\′}\_\mathrm{pixel}\_\mathrm{filtered}}{Y^{\′}\_\mathrm{pixel}},$

其中，Y_pixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度，Y_pixel_filtered表示滤波的Y_pixel，Y’_pixel表示构成输入图像被映射到的图像的每个像素的光亮度，Y’_pixel_filtered表示滤波的Y’_pixel。

6.如权利要求1所述的设备，其中，局部对比度补偿模块根据对比度指数确定相应的像素区域是暗区域还是亮区域。

7.如权利要求6所述的设备，其中，当确定相应的像素区域为暗区域时，局部对比度补偿模块使用所述参数减小相应的像素区域的光亮度。

8.如权利要求6所述的设备，其中，当确定相应的像素区域为亮区域时，局部对比度补偿模块根据对比度比指数确定是否增加相应的像素区域的局部对比度，

当确定需要增加相应的像素区域的局部对比度时，局部对比度补偿模块使用所述参数增加相应的区域的光亮度。

9.一种提高图像的可见度的方法，所述方法包括：

基于外部照度产生查找表，该查找表中设置有与输入图像的图像数据对应的高照度环境中的图像数据，以根据外部照度增加输入图像的亮度和色度；

根据产生的查找表将输入图像的图像数据映射到高照度环境中的图像数据；

基于外部照度产生用于调整局部对比度的参数；

使用用于调整局部对比度的参数来增加被映射的图像数据的局部对比度，

其中，增加局部对比度的步骤包括：

计算输入图像的亮度和在映射图像数据的步骤中输入图像被映射到的图像的亮度，

对构成输入图像的每个像素的光亮度数据和构成输入图像映射到的图像的每个像素的光亮度数据滤波，

根据滤波的光亮度数据和关于构成输入图像的所有像素的平均光亮度数据，计算关于输入图像的对比度比指数和对比度指数，

根据对比度比指数和对比度指数相应于所述参数增加像素区域的局部对比度。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述参数是与感测的照度的持续时间对应的数据。

11.如权利要求9所述的方法，其中，当在产生的查找表中没有设置与输入图像的任意像素的RGB图像数据对应的图像数据时，映射图像数据的步骤包括：对毗邻图像数据进行插值，并映射插值的图像数据。

12.如权利要求9所述的方法，其中，由下面的等式确定对比度指数：

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{index}=\frac{Y\_\mathrm{mean}-Y\_\mathrm{pixel}}{Y\_\mathrm{mean}+Y\_\mathrm{pixel}},$

其中，Y_mean表示构成输入图像的所有像素的亮度的光平均值，Y_pixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度。

13.如权利要求9所述的方法，其中，由下面的等式确定对比度比指数：

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{ratio}\_\mathrm{index}=\frac{Y\_\mathrm{pixel}\_\mathrm{fitered}}{Y\_\mathrm{pixel}}$ 或

$\mathrm{contrast}\_\mathrm{ratio}\_\mathrm{index}=\frac{Y^{\′}\_\mathrm{pixel}\_\mathrm{filtered}}{Y^{\′}\_\mathrm{pixel}},$

其中，Y_pixel表示构成输入图像的每个像素的光亮度，Y_pixel_filtered表示滤波的Y_pixel，Y’_pixel表示构成输入图像被映射到的图像的每个像素的光亮度，Y’_pixel_filtered表示滤波的Y’_pixel。

14.如权利要求9所述的方法，其中，增加局部对比度的步骤包括：根据对比度指数确定相应的像素区域是暗区域还是亮区域。

15.如权利要求14所述的方法，其中，当确定相应的像素区域为暗区域时，增加局部对比度的步骤还包括：使用所述参数减小相应的像素区域的光亮度。

16.如权利要求14所述的方法，其中，当确定相应的像素区域为亮区域时，增加局部对比度的步骤还包括：

根据对比度比指数确定是否增加相应的像素区域的局部对比度，

当确定需要增加相应的区域的局部对比度时，使用所述参数增加相应的区域的光亮度。