CN101621608B - 数字影像的色调调整方法及其电子装置 - Google Patents

Abstract

一种数字影像的色调调整方法及其电子装置，降低数字影像在经过色调调整后所造成数字影像的对比劣化，色调调整方法包括下列步骤：载入数字影像；根据数字影像产生细节影像图层与基础影像图层；对基础影像图层进行色调映射程序，产生色调映射图层；载入细节增益查找表，对基础影像图层中的每一像素查找相应的增益；进行细节增益控制程序，对细节增益调整图层与细节影像图层，产生增益修正图层；合并增益修正图层与色调映射图层，输出一合并图层，完成数字影像的色调调整。

Description

数字影像的色调调整方法及其电子装置

技术领域

一种数字影像处理方法及其电子装置，特别是一种对于数字影像的色调调整方法及其电子装置。

背景技术

随着数字相机的快速发展，使得越来越多人也投入摄影的行列。但是数字相机在拍摄时，会因为数字相机的测光机制影响到数字影像的显示结果。若是数字影像中的对比亮度过大时，所拍摄出来的数字影像很容易造成虽然拍摄主体亮度正常，但是背景却是一片白。为了修正数字影像中的高动态范围影像，所以有学者提出利用色调映射的方式，将数字影像在低动态范围下尽可能地显现出人眼感兴趣的影像范围。

但是，在进行色调映射的过程中因为对比亮度并非是线性变化，所以会造成数字影像在经过色调映射后会有部分影像出现对比压抑或对比过度放大的问题。例如，数字影像的暗部被拉高亮度时，容易出现过多噪声。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明所解决的技术问题在于提供一种数字影像的色调调整方法，降低数字影像在经过色调调整后所造成数字影像的对比劣化。

为实现上述目的，本发明所提出一种数字影像的色调调整方法，其方法包括下列步骤：载入数字影像；根据数字影像产生细节影像图层与基础影像图层；对基础影像图层进行色调映射程序，产生色调映射图层；提供细节增益查找表，用以调整基础影像图层中的每一像素的增益，产生细节增益调整图层；对细节增益调整图层与细节影像图层进行细节增益控制程序，产生增益修正图层；合并增益修正图层与色调映射图层，输出合并图层。

为实现上述目的，本发明所提出一种数字影像的色调调整方法，其方法包括下列步骤：载入数字影像；根据数字影像分别产生细节影像图层与基础影像图层；对基础影像图层进行色调映射程序，产生色调映射图层；提供正值细节增益表与负值细节增益表；对细节影像图层中的正像素值查找正值细节增益表，并对此正像素值相应于基础影像图层中的像素进行增益调整；对细节影像图层中的负像素值查找负值细节增益表，并对此负像素值相应于基础影像图层中的像素进行增益调整，产生细节增益调整图层；对细节增益调整图层与细节影像图层进行细节增益控制程序，用以产生增益修正图层；合并增益修正图层与色调映射图层，输出合并图层，其中在载入细节增益查找表更包括：a)载入一正值细节增益表与一负值细节增益表；b)对细节影像图层中的正像素值查找正值细节增益表，并对此一正像素值相应于基础影像图层中的像素进行增益调整；以及c)对细节影像图层中的负像素值查找负值细节增益表，并对此一负像素值相应于基础影像图层中的像素进行增益调整，产生一细节增益调整图层，其中进行增益调整更包括以下步骤：c1)提供一选取视窗，用以选取数字影像的部分影像区域；c2)对选取视窗的影像区域进行标准化程序，用以产生一代表像素；以及c3)根据代表像素查找细节增益表中相应的增益值，用以对选取视窗中的各像素进行增益调整。

为实现上述目的，本发明所提出一种调整数字影像的色调的电子装置中包括有：储存单元与处理单元。储存单元用以储存至少一数字影像、细节增益查找表与色调调整程序。处理单元电性连接于储存单元，处理单元用以执行色调调整程序对数字影像的色调调整，色调调整程序包括下列步骤：根据数字影像产生一细节影像图层与一基础影像图层；对基础影像图层进行一色调映射程序，产生一色调映射图层；载入细节增益查找表，用以调整基础影像图层中的每一像素的增益，产生一细节增益调整图层；对细节增益调整图层与细节影像图层进行一细节增益控制程序，用以产生一增益修正图层；以及合并增益修正图层与色调映射图层，输出一合并图层，其中载入细节增益表中更包括下列步骤：a)载入一正值细节增益表与一负值细节增益表；b)对细节影像图层中的正像素值查找正值细节增益表，并对此一正像素值相应于基础影像图层中的像素进行增益调整；以及c)对细节影像图层中的负像素值查找负值细节增益表，并对此一负像素值相应于基础影像图层中的像素进行增益调整，产生一细节增益调整图层，其中进行增益调整更包括以下步骤：c1)提供一选取视窗，用以选取数字影像的部分影像区域；c2)对选取视窗的影像区域进行标准化程序，用以产生一代表像素；以及c3)根据代表像素查找细节增益表中相应的增益值，用以对选取视窗中的各像素进行增益调整。

本发明提供了一种对数字影像的色调调整方法及其装置，用以降低数字影像在经过色调调整后所造成的数字影像的对比劣化。对于数字影像在不同亮暗区域提供相应的细节增益表，可以改善因为提高暗部的阶调所引出的噪声。另也提供了正值与负值细节增益表，可以更精细地调整数字影像的正向与负向的对比变化，如通过调整中高亮度的区域的正向增益，又可以抑制亮部区域中白边(overshooting)的发生。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的架构示意图；

图2a为本发明的步骤流程图；

图2b为本发明的色调调整程序的步骤时序图；

图3为本发明的细节增益查找表的示意图；

图4a为本发明另一实施例的运作流程图；

图4b为本发明另一实施例的色调调整程序的步骤流程图。

其中，附图标记

100 电子装置

110 储存单元

120 处理单元

130 细节增益查找表

131 正值细节增益查找表

132 负值细节增益查找表

140 色调调整程序

310 数字影像

320 基础影像图层

330 细节影像图层

360 细节增益控制程序

361 正像素值增益调整

362 负像素值增益调整

370 合并图层

具体实施方式

为了更进一步说明本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

请参考图1所示，其为本发明的架构示意图。本发明的电子装置不限定应用在个人电脑、笔记型电脑、手持式计算装置或数字相机等具有计算功能的电子装置中。调整数字影像的色调的电子装置100至少包括有储存单元110与处理单元120。储存单元110用以储存数字影像、细节增益查找表130与色调调整程序140。处理单元120电性连接于储存单元110，处理单元120用以执行色调调整程序140对数字影像的色调调整。

请同时配合图2a、图2b所示，其为本发明的色调调整程序的步骤流程图与色调调整程序的步骤时序图。色调调整程序140包括下列步骤：载入数字影像(步骤S210)。根据数字影像产生细节影像图层与基础影像图层(步骤S220)。基础影像图层320为数字影像310经过平滑滤波器(Smoothing Filter)或边缘保持平滑滤波器(Edge Preserving Smooth Filter)所得到的结果。

更进一步的说明，基础影像图层320中记录数字影像310中较大观察范围，换句话说，基础影像图层320为数字影像310中的低频信号。而细节影像图层330可以视为数字影像310与基础影像图层320的差异，细节影像图层330可以由数字影像310对基础影像图层320进行相减或相除的动作所得到。细节影像图层330所代表的物理意义是数字影像310在小观察范围中的细节变化与对比变化。所以细节影像图层330为数字影像310的高频信号。

对基础影像图层进行色调映射程序，产生色调映射图层(步骤S230)。色调调整程序140是根据所设定的映射曲线进行大幅度的阶调改变，将隐藏在暗部的细节显现出来，不过会对其他某些阶调造成压抑，也就是会使得影像某些区域对比度变得平缓。

载入细节增益查找表，用以调整基础影像图层中的每一像素的增益，产生细节增益调整图层(步骤S240)。请另外参考图3所示，其为本发明的细节增益查找表的示意图。除了图3所示的细节增益查找表130外，也可以根据不同拍摄环境下的数字影像310载入不同的细节增益查找表130。其中图3中的横轴为基础影像图层值、纵轴为增益值。

接下来，进行细节增益控制程序，用以对细节增益调整图层与细节影像图层进行细节增益控制，并产生增益修正图层(步骤S250)。合并增益修正图层与色调映射图层，输出合并图层(步骤S260)。

请同时参考图4a、图4b所示，其为本发明的另一实施例的运作流程图与步骤流程图。载入数字影像(步骤S410)。根据数字影像分别产生细节影像图层与基础影像图层(步骤S420)。对基础影像图层进行色调映射程序，产生色调映射图层(步骤S430)。

提供正值细节增益表与负值细节增益表(步骤S440)。本发明的另一实施例根据细节影像图层330中的每一像素的正负值，提供相应的细节增益查找表130。对细节影像图层中的正像素值查找正值细节增益表，并对此正像素值相应于基础影像图层中的像素进行正像素值增益调整(步骤S450)。对细节影像图层中的负像素值查找负值细节增益表，并对此负像素值相应于基础影像图层中的像素进行负像素值增益调整，产生细节增益调整图层(步骤S460)。对细节增益调整图层与细节影像图层进行细节增益控制程序，用以产生增益修正图层(步骤S470)。合并增益修正图层与色调映射图层，输出合并图层(步骤S480)。

本发明提供了一种对数字影像310的色调调整方法及其装置，用以降低数字影像310在经过色调调整后所造成的数字影像310的对比劣化。对于数字影像310在不同亮暗区域提供相应的细节增益表，可以改善因为提高暗部的阶调所引出的噪声。在另一实施例中，也提供了正值与负值细节增益表，可以更精细地调整数字影像310的正向与负向的对比变化，如通过调整中高亮度的区域的正向增益，可进而抑制亮部区域中白边(overshooting)的发生。最后，将上述的增益修正图层与色调映射图层进行合并的处理，输出合并图层370。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种数字影像的色调调整方法，降低数字影像在经过色调调整后所造成数字影像的对比劣化程度，其特征在于，该色调调整方法包括下列步骤：

载入一数字影像；

根据该数字影像产生一细节影像图层与一基础影像图层；

对该基础影像图层进行一色调映射程序，产生一色调映射图层；

载入一细节增益查找表，对该基础影像图层中的每一像素查找相应的增益，用以产生一细节增益调整图层；

进行一细节增益控制程序，对该细节增益调整图层与该细节影像图层进行细节增益调整，用以产生一增益修正图层；以及

合并该增益修正图层与该色调映射图层，输出一合并图层，

其中在载入该细节增益查找表更包括：

a)载入一正值细节增益表与一负值细节增益表；

b)对该细节影像图层中的正像素值查找该正值细节增益表，并对此一正像素值相应于该基础影像图层中的像素进行增益调整；以及

c)对该细节影像图层中的负像素值查找该负值细节增益表，并对此一负像素值相应于该基础影像图层中的像素进行增益调整，产生一细节增益调整图层，

其中进行增益调整更包括以下步骤：

c1)提供一选取视窗，用以选取该数字影像的部分影像区域；

c2)对该选取视窗的影像区域进行标准化程序，用以产生一代表像素；以及

c3)根据该代表像素查找该细节增益表中相应的增益值，用以对该选取视窗中的各像素进行增益调整。

2.根据权利要求1所述的数字影像的色调调整方法，其特征在于，将该数字影像利用平滑滤波器或边缘保持平滑滤波处理后，产生该基础影像图层。

3.根据权利要求1所述的数字影像的色调调整方法，其特征在于，在载入该细节增益查找表更包括：

根据该细节影像图层中像素的亮度分布产生各像素的相应增益值。

4.一种调整数字影像的色调的电子装置，用以降低数字影像在经过色调调整后所造成该数字影像的对比劣化，其特征在于，该调整装置包括有：

一储存单元，用以储存至少一数字影像、一细节增益查找表与一色调调整程序；以及

一处理单元，电性连接于该储存单元，该处理单元用以执行该色调调整程序对该数字影像的色调调整，该色调调整程序包括下列步骤：

根据该数字影像产生一细节影像图层与一基础影像图层；

对该基础影像图层进行一色调映射程序，产生一色调映射图层；

载入该细节增益查找表，用以调整该基础影像图层中的每一像素的增益，产生一细节增益调整图层；

对该细节增益调整图层与该细节影像图层进行一细节增益控制程序，用以产生一增益修正图层；以及

合并该增益修正图层与该色调映射图层，输出一合并图层，

其中载入该细节增益表中更包括下列步骤：

a)载入一正值细节增益表与一负值细节增益表；

b)对该细节影像图层中的正像素值查找该正值细节增益表，并对此一正像素值相应于该基础影像图层中的像素进行增益调整；以及

c)对该细节影像图层中的负像素值查找该负值细节增益表，并对此一负像素值相应于该基础影像图层中的像素进行增益调整，产生一细节增益调整图层，

其中进行增益调整更包括以下步骤：

c1)提供一选取视窗，用以选取该数字影像的部分影像区域；

c2)对该选取视窗的影像区域进行标准化程序，用以产生一代表像素；以及

c3)根据该代表像素查找该细节增益表中相应的增益值，用以对该选取视窗中的各像素进行增益调整。

5.根据权利要求4所述的调整数字影像的色调的电子装置，其特征在于，载入该细节增益查找表更包括：

根据该细节影像图层中像素的亮度分布产生各像素的相应增益值。

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