CN102063701B - 影像加强装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种影像加强装置和方法，该影像加强装置包括全域对比曲线产生器、区域对比曲线产生器以及影像产生器。全域对比曲线产生器用以根据一输入影像的一全域直方图产生该输入影像的一全域对比曲线。区域对比曲线产生器用以根据该全域对比曲线与该输入影像的各影像区块的一特征值为各影像区块产生一区域对比曲线。影像产生器用以根据各影像区块的该区域对比曲线与该输入影像分别加强各影像区块的一对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生一输出影像。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像处理方法，特别是涉及一种加强对比的影像处理方法。
背景技术
影像的对比为视觉特性上的差异，对比可使得一个物体(或是该物体在影像上的表现)可与其它物体或背景产生区隔。在真实世界里的视觉感受中，对比可由该物体以及在同样的视觉范围内其他物体的颜色或亮度差而决定。对比加强为一种影像加强的技术，通常是根据一对比曲线加强影像所呈现出的对比效果。全域的对比加强技术为根据一全域对比曲线一致地调整影像各像素点的对比值。然而，当区域特征较小使得其对应的像素值不足以支配影像平均像素值时，区域特征通常会被牺牲。区域性的对比加强则是另一种技术，其将影像划分为数个区域部分(即，区块)并且独自地加强各区块的对比。由于区域性地调整对比值，各影像区块内的区域特征可因此被保留。然而，由于缺乏全域影像的考量，输出的影像可能不尽理想。
因此，需要一种考虑到影像的全域与区域特性的对比加强方法，用以产生令人满意的影像加强结果。
发明内容
根据本发明的一实施例，一种影像加强装置，包括一全域对比曲线产生器、一区域对比曲线产生器以及一影像产生器。全域对比曲线产生器用以根据一输入影像的一全域直方图产生该输入影像的一全域对比曲线。区域对比曲线产生器用以根据该全域对比曲线与该输入影像的各影像区块的一特征值为各影像区块产生一区域对比曲线。影像产生器用以根据各影像区块的该区域对比曲线与该输入影像分别加强各影像区块的一对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生一输出影像。
根据本发明的另一实施例，一种影像加强方法，包括：根据一输入影像的一全域直方图产生该输入影像的一全域对比曲线；根据该全域对比曲线与该输入影像的各影像区块的一特征值为各影像区块产生一区域对比曲线；以及根据各影像区块的该区域对比曲线与该输入影像分别加强各影像区块的一对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生一输出影像。
附图说明
图1是显示根据本发明的一实施例所述的影像处理装置方块图。
图2是显示根据本发明的一实施例所述的直方图范例。
图3是显示根据本发明的一实施例所述的S曲线范例。
图4是显示根据本发明的一实施例所述的多个影像区块。
图5a是显示二维高通滤波器的实施例。
图5b是显示一维高通滤波器的实施例。
图6a是显示根据本发明的一实施例所述的输入影像范例。
图6b是显示出图6a所示的输入影像的各影像区块所得到的特征值。
图7a-7d是显示根据本发明的一实施例所述的四个区域对比曲线范例。
图8是显示根据本发明的一实施例所示的用以阐述混合概念的四个影像区块。
图9是显示根据本发明的一实施例所述的影像处理方法流程图。
附图符号说明
100～影像处理装置；
101～全域对比曲线产生器；
102～区域对比曲线产生器；
103～影像产生器；
111～全域直方图分析器；
121～影像分割器；
122～区域特征计算器；
131～混合器；
200～直方图；
SIN、SOUT～影像。
具体实施方式
为使本发明的制造、操作方法、目标和优点能更明显易懂，下文特举几个较佳实施例，并结合附图详细说明如下。
实施例：
图1是显示根据本发明的一实施例所述的影像处理装置方块图。影像处理装置100包括全域对比曲线产生器101、区域对比曲线产生器102与影像产生器103。全域对比曲线产生器101用以接收输入影像SIN、并且根据输入影像SIN的全域直方图(global histogram)产生输入影像的一全域对比曲线。区域对比曲线产生器102用以接收输入影像SIN、并且根据全域对比曲线与输入影像SIN的各影像区块的一特征值为各影像区块产生一区域对比曲线。影像产生器103用以根据各影像区块的区域对比曲线与输入影像SIN分别加强各影像区块的一对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生一输出影像SOUT。
如图1所示，全域对比曲线产生器101包括全域直方图分析器111。全域直方图分析器111用以取得输入影像的全域直方图。影像处理领域中所使用的直方图可视为一统计的图表，其可表示出影像内各像素值(例如，灰阶值)的分布情形，即，影像内具有该像素值的像素点的数量。图2是显示根据本发明的一实施例所述的直方图范例。如图所示，直方图200的X轴代表像素值，Y轴代表影像中具有该像素值的像素点的数量。全域对比曲线产生器101用以根据输入影像的全域直方图产生一全域对比曲线。根据本发明的一实施例，全域对比曲线可为一S型特征曲线(以下称为S曲线)。图3是显示根据本发明的一实施例所述的用于对比加强的S曲线范例。X轴代表输入像素值，Y轴代表输出像素值。以S曲线为基础，可根据S曲线所描述的X-Y关系调整影像的像素值。根据本发明的一实施例，全域对比曲线产生器101可藉由执行直方图等化(histogram equalization)产生输入影像的全域对比曲线。
区域对比曲线产生器102包括影像分割器121与区域特征计算器122。影像分割器121用以将输入影像划分成多个影像区域部分(即，影像区块)。图4是显示根据本发明的一实施例所述的多个影像区块。如图4所示，输入影像被划分成M×N个影像区块。区域特征计算器122使用既定的滤波器滤波各影像区块，以得到各影像区块的一特征值。根据本发明的一实施例，既定的滤波器可以是一高通滤波器。图5a是显示一二维高通滤波器的实施例。图5b是显示本发明的另一高通滤波器的实施例，其中此高通滤波器为一维的滤波器，并且其视窗长度为5个像素。在滤波器所涵盖的视窗内的像素值会分别乘上对应的系数C0，C-1，C1，C-2与C2，并且相乘结果的总和用以代表中央像素点滤波后的结果。
根据本发明的一实施例，区域特征计算器122藉由使用既定的滤波器滤波影像区块内的各像素，以取得该像素点的滤波过后的像素值，并且根据影像区块内的各像素点的滤波过后的像素值取得该影像区块的特征值。例如，将影像区块内的各像素点的滤波过后的像素值加总，作为为该影像区块的该特征值。在本发明的实施例中，计算区域特征的目的为计算区域影像区块包含多少影像的细节。图6a是显示根据本发明的一实施例所述的输入影像范例。如图6a所示，相较于输入影像的下半部，影像的上半部为天空，其具有较少的细节与边缘。图6b是显示出图6a所示的输入影像的各影像区块所得到的特征值。根据本发明的一实施例，特征值可被正规化成为分布于0到1之间的数值。越小的特征值代表在对应的影像区块中包含越少的细节或边缘。
在取得影像区块的特征值后，区域对比曲线产生器102可根据各影像区块的特征值以及全域对比曲线为各影像区块产生一区域对比曲线。根据本发明的一实施例，区域对比曲线产生器102可藉由根据各影像区块的特征值调整该全域对比曲线的一曲度，以产生该影像区块的区域对比曲线。参考图3与图6b，在本发明的一些实施例中，区域对比曲线产生器102可分别根据如图6b所示的各影像区块正规化的特征值调整如图3所示的全域对比曲线的曲度，用以产生各影像区块的区域对比曲线。例如，全域对比曲线的原始曲度可视为输入影像的最大曲度。区域对比曲线产生器102可根据各影像区块正规化的特征值减少全域对比曲线的曲度。越小的特征值代表要减少越多的曲度。换言之，当正规化的特征值越接近1时，影像区块所得到的区域对比曲线的曲度越接近全域对比曲线的曲度(最大曲度)。
图7a-7d是显示根据本发明的一实施例所述的四个区域对比曲线范例。在此实施例中，为简单起见，如图6a所示的输入影像被等分成四个影像区块。位于输入影像上半部的影像区块所得到的正规化的特征值接近0，而位于输入影像下半部的影像区块所得到的正规化的特征值接近1。根据这四个特征值可分别得到如图7a-7d所示的区域对比曲线。图7a显示出位于输入影像左上方的影像区块的区域对比曲线。图7b显示出位于输入影像右上方的影像区块的区域对比曲线。图7c显示出位于输入影像左下方的影像区块的区域对比曲线。图7d显示出位于输入影像右下方的影像区块的区域对比曲线。因此，如图7a至7d所示的四条区域对比曲线分别显示出各影像区块所对应的区域对比曲线的曲度。如图7c与图7d所示，位于输入影像下半部的影像区块所取得的区域对比曲线的曲度大于如图7a与图7b所示的位于输入影像上半部的影像区块所取得的区域对比曲线的曲度。因此，相较于位于影像上半部的影像区块，其具有较少的细节，对于位于影像下半部具有较多的细节的影像区块，可给予较多的对比加强。值得注意的是，如上述的减少曲度的手段仅为本发明的其中一个实施例，其并非用以限定本发明的范围。
影像产生器103包括一混合器(blender)131。对于位于一影像区块内的一像素点，混合器131可用以混合该像素点所属的影像区块的区域对比曲线以及与该像素点相邻的影像区块所对应的区域对比曲线，以得到该像素点的对比调整值。根据本发明的一实施例，混合器131可根据不同的权重混合该像素点所属的影像区块的区域对比曲线以及与该像素点相邻的影像区块所对应的区域对比曲线，以得到该像素点的对比调整值。该像素点所属的影像区块或该像素点相邻的影像区块所对应的权重可根据该像素点与该影像区块或该像素点与相邻的影像区块之间的距离而决定。图8是显示根据本发明的一实施例所示的用以阐述混合概念的四个影像区块。如图8所示，位于像素区块801内的像素点P1的对比调整值可藉由混合影像区块801以及相邻的影像区块802、803与804的区域对比曲线而得。用以混合各区域对比曲线所使用的权重值可根据像素点P1与所属的影像区块的中央像素点以及像素点P1与相邻的影像区块的中央像素点的距离决定。
在取得影像区块内的各像素点的对比调整值之后，影像产生器103可根据对应的对比调整值补偿(或调整)影像区块内各像素点的像素值，用以加强该影像区块。当所有的影像区块被加强之后，影像产生器103可将这些加强过的影像区块合并，以产生输出影像SOUT。图9是显示根据本发明的一实施例所述的影像处理方法流程图。首先，根据输入影像的一全域直方图产生该输入影像的一全域对比曲线(步骤S901)。接着，根据全域对比曲线与输入影像的各影像区块的一特征值为各影像区块产生一区域对比曲线(步骤S902)。接着，至少根据各影像区块的区域对比曲线与输入影像分别加强各影像区块的一对比(步骤S903)。最后，合并该加强过的影像区块，以产生一输出影像(步骤S904)。
本发明虽以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的范围，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。
Claims (13)
1.一种影像加强装置，包括：
一全域对比曲线产生器，用以根据一输入影像的一全域直方图产生该输入影像的一全域对比曲线；
一区域对比曲线产生器，用以根据该全域对比曲线与该输入影像的各影像区块的一特征值为各影像区块产生一区域对比曲线；以及
一影像产生器，用以根据各影像区块的该区域对比曲线与该输入影像分别加强各影像区块的一对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生一输出影像。
2.如权利要求1所述的影像加强装置，其中该全域对比曲线产生器还包括：
一全域直方图分析器，用以分析该输入影像以得到该全域直方图。
3.如权利要求1所述的影像加强装置，其中该区域对比曲线产生器还包括：
一影像分割器，用以将该输入影像划分成多个影像区块；以及
一区域特征计算器，用以藉由滤波各影像区块计算该影像区块的该特征值。
4.如权利要求3所述的影像加强装置，其中该区域特征计算器滤波各影像区块以产生一滤波过的影像区块，并且输出该滤波过的影像区块内的多个像素值的一总和作为该影像区块的该特征值。
5.如权利要求1所述的影像加强装置，其中该区域对比曲线产生器藉由根据各影像区块的该特征值调整该全域对比曲线的一曲度，用以产生该影像区块的该区域对比曲线。
6.如权利要求1所述的影像加强装置，其中该影像产生器根据各影像区块所对应的该区域对比曲线、该输入影像以及与该影像区块相邻的一个或多个影像区块所对应的该区域对比曲线加强该影像区块的对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生该输出影像。
7.如权利要求6所述的影像加强装置，其中该影像产生器还包括：
一混合器，藉由根据各影像区块的各像素与该影像区块的中央像素点以及所述各像素与相邻的一个或多个影像区块的中央像素点之间的距离混合该影像区块所对应的该区域对比曲线以及与该影像区块相邻的一个或多个影像区块所对应的该区域对比曲线，以得到该影像区块内的各像素的一对比调整值；以及
该影像产生器，用以根据对应的该对比调整值补偿该影像区块的各像素，以加强各影像区块的对比，并且合并该加强过的影像区块以产生该输出影像。
8.一种影像加强方法，包括：
根据一输入影像的一全域直方图产生该输入影像的一全域对比曲线；
根据该全域对比曲线与该输入影像的各影像区块的一特征值为各影像区块产生一区域对比曲线；以及
根据各影像区块的该区域对比曲线与该输入影像分别加强各影像区块的一对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生一输出影像。
9.如权利要求8所述的影像加强方法，其中各影像区块的该特征值是由以下步骤所产生，包括：
将该输入影像划分成多个影像区块；以及
藉由滤波各影像区块计算该影像区块的该特征值。
10.如权利要求9所述的影像加强方法，其中藉由滤波各影像区块计算该影像区块的该特征值的步骤还包括：
滤波各影像区块以产生一滤波过的影像区块；以及
输出该滤波过的影像区块内的多个像素值的一总和作为该影像区块的该特征值。
11.如权利要求8所述的影像加强方法，其中各影像区块的该区域对比曲线是藉由根据该影像区块的该特征值调整该全域对比曲线的一曲度而产生。
12.如权利要求8所述的影像加强方法，其中产生该输出影像的步骤还包括：
根据各影像区块的该区域对比曲线、该输入影像以及一个或多个与该影像区块相邻的影像区块所对应的该区域对比曲线加强各影像区块的该对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生该输出影像。
13.如权利要求12所述的影像加强方法，其中根据各影像区块的该区域对比曲线、该输入影像以及一个或多个与该影像区块相邻的影像区块所对应的该区域对比曲线加强各影像区块的该对比，并且合并该加强过的影像区块，以产生该输出影像的步骤还包括：
根据各影像区块的各像素与该影像区块的中央像素点以及所述各像素与相邻的一个或多个影像区块的中央像素点之间的距离混合该影像区块所对应的该区域对比曲线以及与该影像区块相邻的一个或多个影像区块所对应的该区域对比曲线，以得到该影像区块内的各像素的一对比调整值；以及
根据对应的该对比调整值补偿该影像区块的各像素，以加强各影像区块的对比，并且合并该加强过的影像区块以产生该输出影像。
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