CN101409792A

CN101409792A - 一种图像处理方法和装置

Info

Publication number: CN101409792A
Application number: CNA2008101752467A
Authority: CN
Inventors: 刘炯; 季昊; 刘海滨
Original assignee: Shenzhen Xunlei Network Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Xunlei Network Technology Co Ltd
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2028-11-10
Also published as: CN100589531C

Abstract

本发明公开了一种图像处理方法，包括：统计原始图像的所有像素点上的红(R)、绿(G)、蓝(B)三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数，并分别统计所述R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；根据统计结果对所述R、G、B三个通道分别进行补偿，并根据补偿结果对所述原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合；对所述经过通道混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，得到最终所需图像。本发明同时公开了一种图像处理装置。应用本发明所述的方法和装置，能够方便快速地实现对于存在色偏现象的图像的校正，以恢复图像的自然色调。

Description

一种图像处理方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术，特别涉及一种能够方便快速地实现对于存在色偏现象的图像的校正，以恢复图像自然色调的图像处理方法和装置。

背景技术

随着数码相机的日益普及，用户对所拍摄的数码照片的效果也提出了更高的要求。但是，在拍摄过程中，由于灯光和角度等原因，往往拍摄出来的照片会出现颜色失真的现象，即出现色偏现象。

为此，用户通常需要借助一些软件，比如Photoshop等，通过调整一系列的复杂参数，来恢复照片的自然色调。但是，由于需要用户自己调节参数，处理环节繁琐，所以使用起来很不方便，而且速度也很慢。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种图像处理方法，能够方便快速地实现对于存在色偏现象的图像的校正，以恢复图像的自然色调。

本发明的另一目的在于提供一种图像处理装置，能够方便快速地实现对于存在色偏现象的图像的校正，以恢复图像的自然色调。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种图像处理方法，该方法包括：

统计原始图像的所有像素点上的红R、绿G、蓝B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数，并分别统计所述R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；

根据统计结果对所述R、G、B三个通道分别进行补偿，并根据补偿结果对所述原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合；

对所述经过通道混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，得到最终所需图像。

一种图像处理装置，该装置包括：

统计单元，用于统计原始图像所有像素点上的红R、绿G、蓝B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数，并分别统计所述R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；

补偿混合单元，用于根据统计结果对所述R、G、B三个通道分别进行补偿，并根据补偿结果对所述原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合；

校正单元，用于对所述经过通道混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，得到最终所需图像。

可见，采用本发明的技术方案，按照统计出的原始图像中R、G、B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例，对R、G、B三个通道分别进行补偿，并根据补偿结果对原始图像中的每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合，对经过混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，从而实现了对于存在色偏现象的图像的校正；而且，本发明所述方案可应用于软件中，用户只需点击相应的按键，软件自身即可按照本发明所述方案在后台完成处理，省去了用户调整一系列复杂参数的过程，不但方便了用户使用，而且提升了处理速度。

附图说明

图1为本发明图像处理方法实施例的流程图。

图2为本发明图像处理装置实施例的组成结构示意图。

具体实施方式

为解决现有技术中存在的问题，本发明中提出一种全新的图像处理方案，该方案能够方便快速地实现对于存在色偏现象的图像的校正，以恢复图像的自然色调。

在介绍具体的实现方案之前，首先介绍一下红绿蓝(RGB)色彩模型的概念。RGB色彩模型是工业界的一种颜色标准，通过对R、G、B三个颜色通道进行变化以及对它们相互之间进行叠加来得到各种各样的颜色，所以，对于图像中的每一个像素点，均可用R、G、B三个通道来表示。通常，每个通道的取值范围为0～255；这样，当R、G、B三个通道分别取不同的值时，对应表示的颜色也将不同。比如，纯红色的R通道值为255，G通道值和B通道值均为0；亮红色的R通道值为246，G通道值为20，B通道值为50。

基于上述介绍，本发明所述方案的具体实现包括：首先，统计原始图像的所有像素点上的R、G、B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数，并分别统计R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；然后，根据统计结果对R、G、B三个通道分别进行补偿，并根据补偿结果对原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合；最后，对经过通道混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，得到最终所需图像。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步地详细说明。

图1为本发明图像处理方法实施例的流程图。如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：统计原始图像的所有像素点上的R、G、B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数，并分别统计R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例。

对于一幅存在色偏现象的图像来说，其对应的R、G、B三个通道中，必定有一个通道的信息是过量的，而另一个通道的信息是缺失的，剩下的一个通道的信息一般情况下是相对比较平衡的。这时，就需要区分出三个通道中哪个是过量的，哪个是缺失的，以便对其进行相应的处理，从而实现对图像色偏的校正。本实施例中的具体实现方式包括：

1)建立R、G、B三个通道的直方图：

这里所提到的直方图，是指以二维图形的形式表示出原始图像所有像素点中的R、G、B通道在不同取值上的分布情况。简单来说，直方图中的横轴用于表示各通道所有可能的取值0～255，纵轴用于表示不同的取值分别对应的像素个数(或不同取值分别对应的像素个数占总像素个数的比例)。举例来说，对于R通道，可通过遍历整个原始图像，获知当其取值为120时，对应的像素个数，即原始图像中共有多少个像素点的R通道的取值为120，然后，将其表示在直方图中即可。在实际应用中，可以将三个通道的直方图建立在同一张图上，也可以分别单独建立。如何建立R、G、B三个通道的直方图为现有技术，不再赘述。

2)根据所建立的直方图，分别统计R、G、B三个通道在预定取值区间内的像素个数Num1、Num2和Num3：

本实施例中，为了使统计结果更具代表性，选取区间(85～255)作为预定取值区间(包括85和255两个端点值)。基于之前的介绍可知，直方图就是用于表示不同的取值分别对应的像素个数，所以可以很容易的统计出区间(85～255)内R、G、B三个通道分别对应的像素总数Num1、Num2和Num3。

3)分别计算R、G、B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例(以下简称为R、G、B三个通道所占比例)，其中：

R通道所占比例：

PercentRed＝num1/(num1+num2+num3)*100；(1)

G通道所占比例：

PercentGreen＝num2/(num1+num2+num3)*100；(2)

B通道所占比例：

PercentBlue＝num3/(num1+num2+num3)*100；(3)

比较计算得到的PercentRed、PercentGreen和PercentBlue三个值，其中最大的值所对应的通道即为信息过量的通道，最小的值所对应的通道即为信息缺失的通道，中间值所对应的通道即为信息相对比较平衡的通道。

需要说明的是，上述关于本步骤的具体实现仅为举例说明，并不用于限制本发明的技术方案。如果采用其它的统计方法，同样能够实现本步骤所述功能，也是可以的。

步骤102：根据统计结果对R、G、B三个通道分别进行补偿，并根据补偿结果对原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合。

本步骤的具体实现包括两个过程：

首先，根据统计出的原始图像所有像素点上的R、G、B三个通道在预定取值区间内各自所占比例，即PercentRed、PercentGreen和PercentBlue，分别对R、G、B三个通道进行补偿。

其中，R通道的补偿方式为：

a[0，0]＝MID-PercentRed+100；(4)

a[0，1]＝(100-PercentGreen)*k1；(5)

a[0，2]＝(100-PercentBlue)*k1；(6)

G通道的补偿方式为：

a[1，0]＝(100-PercentRed)*k2；(7)

a[1，1]＝MID-PercentGreen+100；(8)

a[1，2]＝(100-PercentBlue)*k2；(9)

B通道的补偿方式为：

a[2，0]＝(100-PercentRed)*k3；(10)

a[2，1]＝(100-PercentGreen)*k3(11)

a[2，2]＝MID-PercentBlue+100；(12)

其中，k1、k2和k3为纠正系数，其取值分别为：

k1＝Abs(MID-PercentRed)/100；(13)

k2＝Abs(MID-PercentGreen)/100；(14)

k3＝Abs(MID-PercentBlue)/100；(15)

Abs表示取绝对值，MID为预先设置的各通道所占比例的门限值，通常其取值为38(经验值)。可以看出，如果某通道所占比例(未乘以100时)接近38％，则此通道无需进行补偿，或说只需进行较小的补偿；反之，各通道所占比例偏离38％越大，补偿量就越大。

之后，根据上述计算出的补偿量a[0，0]、a[0，1]、a[0，2]、a[1，0]、a[1，1]、a[1，2]、a[2，0]、a[2，1]以及a[2，2]，生成一个3行3列的补偿矩阵a；并利用补偿矩阵a对原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道分别进行混合，以实现颜色的变换。假设每个像素点上的R、G、B三个通道分别组成一个3行1列的像素矩阵P，则对于每个像素点对应的像素矩阵P，可分别将其与补偿矩阵a相乘，即有：P1＝a*P/100，从而实现了对各通道之间的混合。其中，P1表示计算后得到的像素矩阵。

需要说明的是，按照P1＝a*P/100的方式计算出的结果很可能超出255的范围，本实施例中，对于所有计算出的大于255的结果，均按照255处理。

步骤103：对经过通道混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，得到最终所需图像。

本步骤中，对经过通道混合处理后的原始图像中的R、G、B三个通道，分别进行色阶均衡的调整操作。由于各通道的信息缺失情况不同，所以各通道的具体调整量也不同，但调整方式都是一样的。这里所提到的色阶均衡，是指在直方图中，将横轴方向上左右两侧的空白区域去除，令色阶内容可以涨满整个0～255区间，从而达到色彩均衡的效果。

由于色阶均衡为现有技术，所以下面仅以R通道为例，简要地说明一下其实现过程：

首先，计算色谱分布，即在R通道对应的直方图中寻找出横轴方向上最左和最右空白端的位置。具体寻找方式可以是：先对直方图横轴两侧分别进行中值滤波，此滤波无需针对整个0～255的区域，仅仅是为了去除两侧可能存在的杂点，比如，可只对0～15以及240～255的区域进行中值滤波；然后，从直方图横轴的两侧开始往中间移动，比如，对于直方图横轴方向上0～255这256个值，分别按照0、1、2.....，以及255、254、253.....的顺序寻找所对应的纵轴方向取值为0(或为一预先设定的较小值)的点。

然后，依据寻找到的直方图最左和最右空白端的位置，以127为中心，通过亮度调整对直方图进行左右平衡(通过调整亮度可以实现左右平衡直方图的效果)。经过处理后，以127为中心，直方图横轴方向上左右两侧的空白区域长度将是一致的。需要说明的是，如果直方图最左和最右两侧均不存在空白端，则无需对直方图进行左右平衡。

之后，通过调整对比度的方法，将进行左右平衡处理后的直方图拉宽，使其布满整个0～255的区域。这样，整个通道的信息就均衡了。

按照同样的方式，对G通道和B通道进行色阶均衡操作。

至此，即完成了本发明所述图像处理过程。

基于上述方法，图2为本发明图像处理装置实施例的组成结构示意图。如图2所示，该装置包括：

统计单元21，用于统计原始图像所有像素点上的R、G、B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数，并分别统计R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；

补偿混合单元22，用于根据统计结果对R、G、B三个通道分别进行补偿，并根据补偿结果对原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合；

校正单元23，用于对经过通道混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，得到最终所需图像。

其中，统计单元21中可具体包括：

第一建立子单元211，用于建立原始图像中R、G、B三个通道的直方图；

统计子单元212，用于根据所建立的直方图，分别统计R、G、B三个通道在预定取值区间内的像素个数Num1、Num2和Num3；

第一计算子单元213，用于分别计算所述R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例，其中：

R通道所占比例PercentRed为：

PercentRed＝num1/(num1+num2+num3)*100；(1)

G通道所占比例PercentGreen为：

PercentGreen＝num2/(num1+num2+num3)*100；(2)

B通道所占比例PercentBlue为：

PercentBlue＝num3/(num 1+num2+num3)*100。(3)

通常，上述预定取值区间为85到255。

补偿混合单元22可具体包括：

补偿子单元221，用于根据统计结果，分别对R、G、B三个通道进行补偿，其中，

对于R通道，按照以下方式进行补偿：

a[0，0]＝MID-PercentRed+100；(4)

a[0，1]＝(100-PercentGreen)*k1；(5)

a[0，2]＝(100-PercentBlue)*k1；(6)

对于G通道，按照以下方式进行补偿：

a[1，0]＝(100-PercentRed)*k2；(7)

a[1，1]＝MID-PercentGreen+100；(8)

a[1，2]＝(100-PercentBlue)*k2；(9)

对于B通道，按照以下方式进行补偿：

a[2，0]＝(100-PercentRed)*k3；(10)

a[2，1]＝(100-PercentGreen)*k3；(11)

a[2，2]＝MID-PercentBlue+100；(12)

PercentRed表示统计出的R通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；PercentGreen表示统计出的G通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；PercentBlue表示统计出的B通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；MID为预先设置的门限值；

k1、k2和k3为纠正系数，其中：

k1＝Abs(MID-PercentRed)/100；(13)

k2＝Abs(MID-PercentGreen)/100；(14)

k3＝Abs(MID-PercentBlue)/100；(15)

Abs表示取绝对值；

混合子单元222，用于根据所述a[0，0]、a[0，1]、a[0，2]、a[1，0]、a[1，1]、a[1，2]、a[2，0]、a[2，1]和a[2，2]，生成一个3行3列的补偿矩阵a，并将原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道分别组成一个3行1列的像素矩阵P，对于每个像素矩阵P，分别按照以下方式进行计算：P1＝a*P/100，其中，P1表示计算后得到的像素矩阵。

通常，MID的取值为38。

校正单元23可具体包括：

第二建立子单元231，用于建立经过通道混合处理后的原始图像中R、G、B三个通道的直方图；

色阶均衡子单元232，用于针对所建立的每一个通道的直方图，分别寻找直方图横轴方向上位于最左和最右的空白端位置，并依据寻找到的最左和最右空白端位置，以127为中心，对直方图进行左右平衡，并将进行左右平衡处理后的直方图拉宽至整个0～255的区域。

图2所示装置的具体工作流程请参照图1所示方法实施例中的相应说明，此处不再赘述。

总之，采用本发明的技术方案，按照统计出的原始图像中R、G、B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例，对R、G、B三个通道进行补偿，并根据补偿结果对原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合，对经过混合处理后的图像进行色阶均衡操作，从而实现了对于存在色偏现象的图像的校正；而且，本发明所述方案可应用于软件中，用户只需点击相应的按键，软件自身即可按照本发明所述方案在后台完成处理，省去了用户调整一系列复杂参数的过程，不但方便了用户使用，而且提升了处理速度。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种图像处理方法，其特征在于，该方法包括：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计原始图像的所有像素点上的R、G、B三个通道在预定取值区间内各自对应的像素个数，并分别统计所述R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例包括：

建立所述R、G、B三个通道的直方图；

根据所建立的直方图，分别统计R、G、B三个通道在预定取值区间内的像素个数Num1、Num2和Num3；

分别计算所述R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例，其中：

所述R通道所占比例PercentRed为：

PercentRed＝num 1/(num1+num2+num3)*100；

所述G通道所占比例PercentGreen为：

PercentGreen＝num2/(num1+num2+num3)*100；

所述B通道所占比例PercentBlue为：

PercentBlue＝num3/(num1+num2+num3)*100。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定取值区间为85到255。

4、根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据统计结果对所述R、G、B三个通道分别进行补偿包括：

对于R通道，按照以下方式进行补偿：

a[0，0]＝MID-PercentRed+100；

a[0，1]＝(100-PercentGreen)*k1；

a[0，2]＝(100-PercentBlue)*k1；

对于G通道，按照以下方式进行补偿：

a[1，0]＝(100-PercentRed)*k2；

a[1，1]＝MID-PercentGreen+100；

a[1，2]＝(100-PercentBlue)*k2；

对于B通道，按照以下方式进行补偿：

a[2，0]＝(100-PercentRed)*k3；

a[2，1]＝(100-PercentGreen)*k3；

a[2，2]＝MID-PercentBlue+100；

其中，所述PercentRed表示统计出的R通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；所述PercentGreen表示统计出的G通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；所述PercentBlue表示统计出的B通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；所述MID为预先设置的门限值；

所述k1、k2和k3为纠正系数，其中：

k1＝Abs(MID-PercentRed)/100；

k2＝Abs(MID-PercentGreen)/100；

k3＝Abs(MID-PercentBlue)/100；

所述Abs表示取绝对值。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述MID的取值为38。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据补偿结果对所述原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道进行混合包括：

根据所述a[0，0]、a[0，1]、a[0，2]、a[1，0]、a[1，1]、a[1，2]、a[2，0]、a[2，1]和a[2，2]，生成一个3行3列的补偿矩阵a；

将所述原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道分别组成一个3行1列的像素矩阵P，对于每个像素矩阵P，分别按照以下方式进行计算：

P1＝a*P/100；所述P1表示计算后得到的像素矩阵。

7、根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述经过通道混合处理后的原始图像进行色阶均衡操作，得到最终所需图像包括：

建立所述经过通道混合处理后的原始图像中R、G、B三个通道的直方图，对于每一个通道对应的直方图，分别按照以下方式进行处理：

寻找直方图横轴方向上位于最左和最右的空白端位置；

依据寻找到的最左和最右空白端位置，以127为中心，对直方图进行左右平衡；

将进行左右平衡处理后的直方图拉宽至整个0～255的区域。

8、一种图像处理装置，其特征在于，该装置包括：

9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述统计单元包括：

第一建立子单元，用于建立所述原始图像中R、G、B三个通道的直方图；

统计子单元，用于根据所建立的直方图，分别统计R、G、B三个通道在预定取值区间内的像素个数Num1、Num2和Num3；

第一计算子单元，用于分别计算所述R、G、B三个通道各自对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例，其中：

所述R通道所占比例PercentRed为：

PercentRed＝num1/(num1+num2+num3)*100；

所述G通道所占比例PercentGreen为：

PercentGreen＝num2/(num1+num2+num3)*100；

所述B通道所占比例PercentBlue为：

PercentBlue＝num3/(num1+num2+num3)*100。

10、根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预定取值区间为85到255。

11、根据权利要求8～10中任一项所述的装置，其特征在于，所述补偿混合单元包括：

补偿子单元，用于根据统计结果，分别对R、G、B三个通道进行补偿，其中，

对于R通道，按照以下方式进行补偿：

a[0，0]＝MID-PercentRed+100；

a[0，1]＝(100-PercentGreen)*k1；

a[0，2]＝(100-PercentBlue)*k1；

对于G通道，按照以下方式进行补偿：

a[1，0]＝(100-PercentRed)*k2；

a[1，1]＝MID-PercentGreen+100；

a[1，2]＝(100-PercentBlue)*k2；

对于B通道，按照以下方式进行补偿：

a[2，0]＝(100-PercentRed)*k3；

a[2，1]＝(100-PercentGreen)*k3；

a[2，2]＝MID-PercentBlue+100；

所述PercentRed表示统计出的R通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；所述PercentGreen表示统计出的G通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；所述PercentBlue表示统计出的B通道对应的像素个数在三者所对应的像素总数中所占比例；所述MID为预先设置的门限值；

所述k1、k2和k3为纠正系数，其中：

k1＝Abs(MID-PercentRed)/100；

k2＝Abs(MID-PercentGreen)/100；

k3＝Abs(MID-PercentBlue)/100；

所述Abs表示取绝对值；

混合子单元，用于根据所述a[0，0]、a[0，1]、a[0，2]、a[1，0]、a[1，1]、a[1，2]、a[2，0]、a[2，1]和a[2，2]，生成一个3行3列的补偿矩阵a，并将所述原始图像每个像素点上的R、G、B三个通道分别组成一个3行1列的像素矩阵P，对于每个像素矩阵P，分别按照以下方式进行计算：P1＝a*P/100；其中，所述P1表示计算后得到的像素矩阵。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述MID的取值为38。

13、根据权利要求8～10中任一项所述的装置，其特征在于，所述校正单元包括：

第二建立子单元，用于建立所述经过通道混合处理后的原始图像中R、G、B三个通道的直方图；

色阶均衡子单元，用于针对所建立的每一个通道的直方图，分别寻找直方图横轴方向上位于最左和最右的空白端位置，并依据寻找到的最左和最右空白端位置，以127为中心，对直方图进行左右平衡，并将进行左右平衡处理后的直方图拉宽至整个0～255的区域。