CN101374204B - 一种图像处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像处理方法及系统，用于对图像进行曝光调整。首先，获取一帧图像信息。其中图像信息包括多个像素。分别以像素为基准，设定相应的多个取样区域。依据取样区域中的多个特定像素执行一参数计算，以获得相应于所述特定像素的多组调整参数。依据调整参数对所述像素中的至少一个像素进行像素参数调整。

Description

一种图像处理方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理，且特别有关于一种可以对图像信息进行曝光调整的图像处理方法及系统。 

背景技术

随着技术的演进，相机的发展由传统底片式的相机演变为由图像感测单元取代底片的数字相机，如采用电荷耦合器件(CCD)或互补型金属氧化物半导体(CMOS)作为图像感测单元。由于数字相机所拍摄出的数字照片可以方便地在相关装置，如计算机系统中进行检视与处理，因此，数字相机已经变成现代人生活中的必备品之一。 

在一般数字相机的拍照作业中，通常会先检测环境的光源，且决定适当的曝光参数后再摄取图像信息(拍下照片)。在一些特殊的环境，如高反差或是逆光场景中所拍摄出的照片，照片中常常会发生某一部分过曝或是过暗的情形。由于现有的数字相机并未提供任何可以对于拍摄出的照片进行调整的机制，使用者必须事后将相片下载到计算机系统中，再利用图像处理软件手动进行相关处理。由于使用者或许并未具备使用图像处理软件和/或进行曝光调整的技能，因此，在上述环境中拍照以及事后的曝光调整常常给使用者造成极大的困扰。 

发明内容

有鉴于此，本发明提供曝光调整方法及系统。 

本发明实施例的曝光调整方法。首先，获取一图像信息。其中图像信息包括多个像素。分别以像素为基准，设定相应的多个取样区域。依据取样区域中的多个特定像素执行一参数计算，以获得相应于像素的多组调整参数，且依据调整参数对像素中的至少一个进行像素参数调整。 

本发明实施例的曝光调整系统，至少包括一存储单元或存储单元接口，以及一处理单元。存储单元或存储单元接口用于存储图像信息或从外部存储装置中获取图像信息，图像信息包括多个像素。处理单元分别以像素为基准，设定相应的多个取样区域。处理单元依据取样区域中的多个特定像素执行一参数计算，以获得相应于像素的多组调整参数，且依据调整参数对像素中的至少一个进行像素参数调整。 

本发明实施例的曝光调整系统，至少包括一图像摄取系统、一处理单元与一存储单元。图像摄取系统摄取一第一图像。其中第一图像包括多个像素。处理单元依序以第一图像的像素为基准，设定相应的多个取样区域。处理单元依据取样区域中的多个特定像素参数执行一参数计算，以获得相应于像素的多组调整参数，且借助于调整参数对像素进行像素参数的调整，以产生一第二图像。处理单元致使存储单元将第二图像进行储存。 

根据本发明的一方面，提供一种图像处理方法，包括下列步骤： 

获取一图像信息，其中所述图像信息包括多个像素； 

从所述图像信息中选择欲受调整的像素，并在受调整的像素周边设定相应的取样区域； 

依据所述取样区域中的各个像素执行一参数计算，所述参数计算包括对所述各个像素的第一、第二与第三像素值进行统计计算，以获得相应于所述受调整的像素的多组调整参数；以及 

依据所述调整参数对所述受调整的像素进行像素参数调整。 

在本发明所述的图像处理方法中，所述取样区域是位于受调整的像素周边的一特定范围区域内。 

在本发明所述的图像处理方法中，所述特定范围区域是以相应受调整的像素为中心进行选取。 

在本发明所述的图像处理方法中，所述取样区域中的每一特定像素包含一第一像素值、一第二像素值和一第三像素值；其中： 

所述参数计算包括下列步骤： 

确定每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像 素值的最大值； 

计算每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像素值的平均值； 

依据所述第一、第二和第三像素值的最大值计算一第一最大加总值、一第二最大加总值以及一第三最大加总值； 

依据所述第一、第二和第三像素值的平均值计算一第一平均加总值、一第二平均加总值以及一第三平均加总值； 

由所述第一、第二和第三最大加总值中的最大值计算一最大加总曝光值； 

由所述第一、第二和第三平均加总值中的最大值计算一平均加总曝光值； 

依据所述最大加总曝光值、平均加总曝光值，以及一最大值目标亮度和一平均值目标亮度，计算一最大曝光比例值和一平均曝光比例值；以及 

所述依据调整参数对所述像素中的至少一个进行像素参数调整包括：依据所述最大曝光比例值和所述平均曝光比例值对于受调整的所述像素进行曝光调整。 

在本发明所述的图像处理方法中，所述调整参数是于所述取样区域中利用每两相邻的所述特定像素的第一、第二与第三像素值的绝对差值进行统计得到。 

本发明上述方法可以通过程序代码方式收录于实体媒介中。当程序代码被机器加载且执行时，机器变成用以实行本发明的装置。 

根据本发明的另一方面，提供一种图像处理系统，包括： 

存储单元或存储单元接口，用于存储图像信息或从外部存储装置中获取图像信息，其中所述图像信息包括多个像素；以及 

处理单元，对于一帧图像信息，从所述图像信息中选择欲受调整的像素，并在受调整的像素周边设定相应的取样区域，依据所述取样区域中的各个像素执行一参数计算，所述参数计算包括对所述各个像素的第一、第二与第三像素值进行统计计算，以获得相应于所述受调整的像素的多组调整参数，并依据所述调整参数对所述受调整的像素进行像素参数调整。 

在本发明所述的图像处理系统中，所述取样区域是位于受调整的像素周边的一特定范围区域内。 

在本发明所述的图像处理系统中，所述处理单元将所述特定范围区域分割成为所述取样区域，且所述调整参数是依据所述取样区域中相应于所述各个像素的第一、第二与第三像素值进行最大值的统计或平均值的统计而取得。 

在本发明所述的图像处理系统中，所述调整参数是于所述取样区域中利用每两相邻的所述特定像素的第一、第二与第三像素值的绝对差值进行统计得到。 

根据本发明的再一方面，提供一种图像处理系统，至少包括： 

图像摄取系统，摄取一第一图像，其中所述第一图像包括多个像素； 

处理单元，依序从所述第一图像中选择欲受调整的像素，并在受调整的像素周边设定相应的取样区域，依据所述取样区域中的各个像素执行一参数计算，所述参数计算包括对所述各个像素的第一、第二与第三像素值进行统计计算，以获得相应于所述受调整的像素的多组调整参数，且借助于所述调整参数对所述受调整的像素进行像素参数的调整，以产生一第二图像；以及 

存储单元，用以储存所述第二图像。 

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图标，详细说明如下。 

附图说明

图1为依据本发明实施例的曝光调整系统的示意图。 

图2为依据本发明实施例的曝光调整方法的流程图。 

图3为依据本发明实施例的图像信息中受调整的像素与特定范围区域的关系的示意图。 

图4为依据本发明实施例的曝光调整方法的流程图。 

图5为依据本发明实施例的将特定范围区域分割为多个取样区域的示意图。 

具体实施方式

图1显示依据本发明实施例的曝光调整系统。 

依据本发明实施例的曝光调整系统100可以是一个以处理器为基础的电子装置，如计算机系统、数字相机等。当曝光调整系统100为数字相机时， 曝光调整系统100至少包括一镜头110、一图像感测单元120、一处理单元130与一存储单元140。图像感测组件单元120可以是电荷耦合器件或互补型金属氧化物半导体。当进行拍照作业时，处理单元130可以控制镜头110的光圈和快门以及图像感测单元120的曝光时间等，由图像感测单元120取得图像信息(即照片)。处理单元130可以对于图像信息进行本发明的曝光调整，且将调整后的图像信息储存至存储单元140中。存储单元140可以是数字相机内置的内存或是一外接的存储卡。需注意的是，当曝光调整系统100为计算机系统时，则曝光调整系统100不包括镜头110和图像感测单元120。图像信息可以直接储存于存储单元140中，且处理单元130可以对于图像信息进行本发明的曝光调整。 

图2显示依据本发明实施例的曝光调整方法。 

如步骤S210，进行一拍照作业，使得处理单元130通过镜头110和图像感测单元120取得一图像信息。其中，图像信息包括多个像素。如步骤S220，在图像信息中选择欲进行曝光调整的一像素。在一些实施例中，图像信息中的像素可以从左至右且从上至下依序被选择以进行后续的曝光调整。如步骤S230，依据该选定的像素周边一特定范围区域内的特定像素的像素值对于该选定的像素进行曝光调整。图3显示依据本发明实施例的图像信息中受调整的像素与特定范围区域的关系。如图3所示，图像信息F中特定范围区域SR是位于受调整的像素PA的周边。在一些实施例中，特定范围区域的大小可以依据图像感测单元120的最大可检测像素所决定。举例来说，假设图像感测单元120的最大可检测像素为3264×2448，则特定范围区域的大小可以设定为320×240。换言的，特定范围区域大体等于图像信息面积的1/100。必须说明的是，特定范围区域的大小与形状可以依据不同需求而定，并不限定于此。在曝光调整过程中，可以依据特定像素的像素值执行一参数计算，以获得相应的调整参数，且依据调整参数进行像素参数调整。之后，如步骤S240，判断图像信息中的像素是否皆已经过曝光调整。若否(步骤S240的否)，流程回到步骤S220，选择另一尚未调整的像素进行调整。若图像信息中的像素皆已经过曝光调整(步骤S240的是)，如步骤S250，将调整后的图像信息储存至 存储单元140中。 

必须提醒的是，如前所述，依据本发明实施例的曝光调整系统100可以是计算机系统或是数字相机。当曝光调整系统100是计算机系统时，则曝光调整系统100的处理单元130可以对于图像信息直接进行图2中步骤S220至步骤S250的程序。 

图4显示依据本发明实施例的曝光调整方法。在本实施例中，可以依据特定范围区域内的特定像素的像素值计算一最大曝光比例值和一平均曝光比例值，且依据最大曝光比例值和平均曝光比例值对于选定的像素进行调整。 

如步骤S402，进行一拍照作业，使得处理单元130通过镜头110和图像感测单元120取得一图像信息。其中，图像信息包括多个像素。如步骤S404，设定一最大值目标亮度和一平均值目标亮度。需注意的是，最大值目标亮度和平均值目标亮度可以依据需求进行设定。如步骤S406，在图像信息中选择欲进行曝光调整的一像素。类似地，在一些实施例中，图像信息中的像素可以从左至右且从上至下依序被选择以进行后续的曝光调整。如步骤S408，将该选定的像素周边一特定范围区域分割为多个取样区域，如图5所示，将特定范围区域分割为56个取样区域。类似地，特定范围区域的大小与形状可以依据不同需求而定。之后，如步骤S410，确定出每一取样区域内各像素中的红、绿、兰(R、G、B)各个色彩值的最大值。每一取样区域内的各像素色彩都不同，且每一像素皆是由R、G、B三个像素值所构成，故自每一取样区域内的各像素数据中，分别确定出R、G、B像素值的最大值，且分别标记为rMax1、rMax2、…、rMax56、gMax1、gMax2、…、gMax56、bMax1、bMax2、…、bMax56。如步骤S412，计算每一取样区域内各像素中的R、G、B各个像素值的平均值，且分别标记为rAvg1、rAvg2、…、rAvg56、gAvg1、gAvg2、…、gAvg56、bAvg1、bAvg2、…、bAvg56。如步骤S414，将每一取样区域内各像素中的R、G、B各个像素值的最大值分别乘以相应的权重(wi)后相加，以取得R最大加总值(rSumMax)、G最大加总值(gSumMax)以及B最大加总值(bSumMax)。其中，rSumMax＝rMax1×w1+rMax2×w2+…+rMax56×w56；gSumMax＝gMax1×w1+gMax2×w2+…+gMax56×w56；bSumMax＝bMax1×w1+bMax2×w2+…+ bMax56×w56。之后，如步骤S416，将每一取样区域内各像素中R、G、B各个像素值的平均值乘以权重后相加，以取得R平均加总值(rSumAvg)、G平均加总值(gSumAvg)以及B平均加总值(bSumAvg)。其中，rSumAvg＝rAvg1×w1+rAvg2×w2+…+rAvg56×w56，gSumAvg＝gAvg1×w1+gAvg2×w2+…+gAvg56×w56，bSumAvg＝bAvg1×w1+bAvg2×w2+…+bAvg56×w1。如步骤S418，将rSumMax、gSumMax、bSumMax中的最大值除以总权重(wmax)，以取得最大加总曝光值(maxSumAe)，即maxSumAe＝MAX(rSumMax，gSumMax，bSumMax)/wmax。如步骤S420，将rSumAvg、gSumAvg、bSumAvg中的最大值除以总权重(wmax)，以取得平均加总曝光值(avgSumAe)，即avgSumAe＝MAX(rSumAvg，gSumAvg，bSumAvg)/wmax。接着，如步骤S422，依据maxSumAe及avgSumAe分别计算出最大曝光比例值与平均曝光比例值。其中，最大曝光比例值＝最大值目标亮度/maxSumAe，并且将其标示为maxRatio。平均曝光比例值＝平均值目标亮度/avgSumAe，并且将其标示为avgRatio。 

如步骤S424，判断最大曝光比例值是否小于平均曝光比例值。若是(步骤S424的是)，如步骤S426，依据平均曝光比例值调整像素的亮度。若否(步骤S424的否)，如步骤S428，依据最大曝光比例值调整像素的亮度。之后，如步骤S430，判断图像信息中的像素是否皆已经过曝光调整。若否(步骤S430的否)，流程回到步骤S406，选择另一尚未调整的像素进行调整。若图像信息中的像素皆已经过曝光调整(步骤S430的是)，如步骤S432，将调整后的图像信息储存至存储单元140中。类似地，由于依据本发明实施例的曝光调整系统100可以是计算机系统或者是数字相机。因此，当曝光调整系统100是计算机系统时，则曝光调整系统100的处理单元130可以直接进行图4中步骤S404至步骤S432的程序。 

需注意的是，当受调整的像素位于图像信息的边缘时，受调整的像素周边的特定范围区域可能会超出图像信息的边缘，使得特定范围区域中超出边缘的取样区块并无实质有效的像素存在。在此情况中，仅需选取实质有效的像素做计算，亦即把相应特定范围区域内超出边缘的取样区域的权重为0。 

必须说明的是，本案可以以任何方式来依据特定范围区域中的特定像素 来对于选定像素进行曝光调整。图4的实施例仅为本案的例子，并不限定于此。举例来说，在一些实施例中，可以计算取样区域中利用每两相邻的特定像素相应R、G、B像素值的绝对差值(亮度差的绝对值)，并依据所得的绝对差值的分布，决定对比值，且依据对比值来进行曝光调整。 

本发明的方法，或特定型态或其部份，可以以程序代码的型态包含于实体媒介中，如软盘、光盘片、硬盘、或是任何其它机器可读取(如计算机可读取)存储媒介，其中，当程序代码被机器，如计算机加载且执行时，该机器变成用以参与本发明的装置。本发明的方法与装置也可以以程序代码型态通过一些传送媒介，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序代码被机器，如计算机接收、加载且执行时，该机器变成用以参与本发明的装置。当采用一般用途处理单元时，程序代码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。 

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。 

Claims (6)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括下列步骤：

获取一图像信息，其中所述图像信息包括多个像素；

从所述图像信息中选择欲受调整的像素，并在受调整的像素周边设定相应的取样区域；

依据所述取样区域中的各个像素执行一参数计算，以获得相应于所述受调整的像素的多组调整参数；以及

依据所述调整参数对所述受调整的像素进行像素参数调整；

其中，所述取样区域中的各个像素包含一第一像素值、一第二像素值和一第三像素值，所述参数计算包括下列步骤：

确定每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像素值的最大值；

计算每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像素值的平均值；

依据所述第一、第二和第三像素值的最大值计算一第一最大加总值、一第二最大加总值以及一第三最大加总值；

依据所述第一、第二和第三像素值的平均值计算一第一平均加总值、一第二平均加总值以及一第三平均加总值；

由所述第一、第二和第三最大加总值中的最大值计算一最大加总曝光值；

由所述第一、第二和第三平均加总值中的最大值计算一平均加总曝光值；

依据所述最大加总曝光值、平均加总曝光值，以及一最大值目标亮度和一平均值目标亮度，计算一最大曝光比例值和一平均曝光比例值；以及

所述依据调整参数对所述受调整的像素进行像素参数调整包括：依据所述最大曝光比例值和所述平均曝光比例值对于受调整的所述像素进行曝光调整；

其中，

所述第一最大加总值、第二最大加总值以及第三最大加总值是将每一取样区域内各像素中的第一、第二及第三像素值的最大值分别乘以相应的权重后相加而获得；

所述第一平均加总值、第二平均加总值以及第三平均加总值是将每一取样区域内各像素中的第一、第二及第三像素值的平均值乘以权重后相加而获得；

所述最大加总曝光值是将所述第一最大加总值、第二最大加总值以及第三最大加总值中的最大值除以总权重而获得；

所述平均加总曝光值是将第一平均加总值、第二平均加总值以及第三平均加总值中的最大值除以总权重而获得；

所述最大值目标亮度和所述平均值目标亮度是依据需求而设定；

所述最大曝光比例值＝最大值目标亮度/最大加总曝光值；

所述平均曝光比例值＝平均值目标亮度/平均加总曝光值。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述取样区域是位于受调整的像素周边的一特定范围区域内。

3.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，所述特定范围区域是以相应受调整的像素为中心进行选取。

4.一种图像处理系统，其特征在于，包括：

存储单元或存储单元接口，用于存储图像信息或从外部存储装置中获取图像信息，其中所述图像信息包括多个像素；以及

处理单元，对于一帧图像信息，从所述图像信息中选择欲受调整的像素，并在受调整的像素周边设定相应的取样区域，依据所述取样区域中的各个像素执行一参数计算，以获得相应于所述受调整的像素的多组调整参数，并依据所述调整参数对所述受调整的像素进行像素参数调整；

其中，所述取样区域中的各个像素包含一第一像素值、一第二像素值和一第三像素值，所述参数计算包括下列步骤：

确定每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像素值的最大值；

计算每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像素值的平均值；

依据所述第一、第二和第三像素值的最大值计算一第一最大加总值、一第二最大加总值以及一第三最大加总值；

依据所述第一、第二和第三像素值的平均值计算一第一平均加总值、一第二平均加总值以及一第三平均加总值；

由所述第一、第二和第三最大加总值中的最大值计算一最大加总曝光值；

由所述第一、第二和第三平均加总值中的最大值计算一平均加总曝光值；

依据所述最大加总曝光值、平均加总曝光值，以及一最大值目标亮度和一平均值目标亮度，计算一最大曝光比例值和一平均曝光比例值；以及

所述依据调整参数对所述受调整的像素进行像素参数调整包括：依据所述最大曝光比例值和所述平均曝光比例值对于受调整的所述像素进行曝光调整；

其中，

所述第一最大加总值、第二最大加总值以及第三最大加总值是将每一取样区域内各像素中的第一、第二及第三像素值的最大值分别乘以相应的权重后相加而获得；

所述第一平均加总值、第二平均加总值以及第三平均加总值是将每一取样区域内各像素中的第一、第二及第三像素值的平均值乘以权重后相加而获得；

所述最大加总曝光值是将所述第一最大加总值、第二最大加总值以及第三最大加总值中的最大值除以总权重而获得；

所述平均加总曝光值是将第一平均加总值、第二平均加总值以及第三平均加总值中的最大值除以总权重而获得；

所述最大值目标亮度和所述平均值目标亮度是依据需求而设定；

所述最大曝光比例值＝最大值目标亮度/最大加总曝光值；

所述平均曝光比例值＝平均值目标亮度/平均加总曝光值。

5.根据权利要求4所述的图像处理系统，其特征在于，所述取样区域是位于受调整的像素周边的一特定范围区域内。

6.一种图像处理系统，其特征在于，至少包括：

图像摄取系统，摄取一第一图像，其中所述第一图像包括多个像素；

处理单元，依序从所述第一图像中选择欲受调整的像素，并在受调整的像素周边设定相应的取样区域，依据所述取样区域中的各个像素执行一参数计算，以获得相应于所述受调整的像素的多组调整参数，且借助于所述调整参数对所述受调整的像素进行像素参数的调整，以产生一第二图像；以及

存储单元，用以储存所述第二图像；

其中，所述取样区域中的各个像素包含一第一像素值、一第二像素值和一第三像素值，所述参数计算包括下列步骤：

确定每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像素值的最大值；

计算每一所述取样区域内所有像素中分别相应所述第一、第二及第三像素值的平均值；

依据所述第一、第二和第三像素值的最大值计算一第一最大加总值、一第二最大加总值以及一第三最大加总值；

依据所述第一、第二和第三像素值的平均值计算一第一平均加总值、一第二平均加总值以及一第三平均加总值；

由所述第一、第二和第三最大加总值中的最大值计算一最大加总曝光值；

由所述第一、第二和第三平均加总值中的最大值计算一平均加总曝光值；

依据所述最大加总曝光值、平均加总曝光值，以及一最大值目标亮度和一平均值目标亮度，计算一最大曝光比例值和一平均曝光比例值；以及

所述借助于调整参数对所述受调整的像素进行像素参数的调整包括：依据所述最大曝光比例值和所述平均曝光比例值对于受调整的所述像素进行曝光调整；

其中，

所述第一最大加总值、第二最大加总值以及第三最大加总值是将每一取样区域内各像素中的第一、第二及第三像素值的最大值分别乘以相应的权重后相加而获得；

所述第一平均加总值、第二平均加总值以及第三平均加总值是将每一取样区域内各像素中的第一、第二及第三像素值的平均值乘以权重后相加而获得；

所述最大加总曝光值是将所述第一最大加总值、第二最大加总值以及第三最大加总值中的最大值除以总权重而获得；

所述平均加总曝光值是将第一平均加总值、第二平均加总值以及第三平均加总值中的最大值除以总权重而获得；

所述最大值目标亮度和所述平均值目标亮度是依据需求而设定；

所述最大曝光比例值＝最大值目标亮度/最大加总曝光值；

所述平均曝光比例值＝平均值目标亮度/平均加总曝光值。

Images