CN102223546B - 视频图像的亮度调整方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视频图像的亮度调整方法和装置，其中，该方法包括：在视频播放过程中，统计当前视频帧的亮度；根据统计的亮度结果确定亮度调整方式；当播放到当前视频帧后的第n个视频帧时，使用确定的亮度调整方式调整该第n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数。通过本发明，解决了视频图像处理中亮度调整实时性差的问题，优化了视频播放的质量，增强了用户的体验度。

Description

视频图像的亮度调整方法和装置
技术领域
本发明涉及多媒体和图像处理领域，具体而言，涉及一种视频图像的亮度调整方法和装置。
背景技术
随着多媒体技术的发展，人们对视频质量和形式的要求越来越高，使得视频处理技术显得异常重要，其中，图像的伽码校正是一种重要的图像处理技术，在人脸识别、医学、军事图像增强等多个领域已有了广泛的应用。
伽码校正的原理是使用一定的光照成像模型，建立原始图像和目标图像之间的逐点变换关系，根据模型简化程度的不同，可以有线性变化和非线性变化。其中各种不同的算法复杂度各有不同，效果也各有优劣。
而伽码校正技术主要用于图像的亮度调整，其需要依据统计图像中每个像素的属性后进行调整，而视频图像中每个帧的像素数目比较大，统计需要花费的时间比较长，通过对当前帧像素的统计调整当前帧的方式会影响视频图像的实时性，不利于用户观看。
针对相关技术中视频图像处理中亮度调整实时性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种视频图像的亮度调整方法和装置，以至少解决上述视频图像处理中亮度调整实时性差的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种视频图像的亮度调整方法，包括：在视频播放过程中，统计当前视频帧的亮度；根据统计的亮度结果确定亮度调整方式；当播放当前视频帧后的第n个视频帧时，使用确定的亮度调整方式调整该第n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数。
其中，统计当前视频帧的亮度包括：采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将亮度的统计结果存入累加寄存器组；在存储器处于空闲状态时，将累加寄存器组中的统计结果写入存储器。
其中，采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将标签寄存器组中亮度的统计结果存入累加寄存器组包括：逐一读取当前视频帧中的每个像素的亮度值，提取该亮度值的标签；判断标签寄存器组中是否有亮度值的标签，如果有，将累加寄存器组中对应的累积器加1；如果没有，从存储器中读取亮度值的统计结果，并将统计结果加1后写入累加寄存器组中对应的累加器。
其中，将统计结果加1后写入累加寄存器组中对应的累加器包括：当累加寄存器组中对应该亮度值的累加器被占用时，将被占用的累加器中的统计数据写入所述存储器后，再将亮度值的统计结果加1后写入的被占用的累加器。
将亮度的统计结果存入累加寄存器组之后，方法还包括：当累加寄存器组中的累加器全部被占用后，将累加寄存器组中的统计结果写入存储器。
根据统计的亮度结果确定亮度调整方式包括：根据统计的亮度结果确定伽码表，其中，伽码表中记录有亮度调整方式。
根据本发明的另一方面，提供了一种视频图像的亮度调整装置，包括：亮度统计模块，用于在视频播放过程中，统计当前视频帧的亮度；调整方式确定模块，用于根据亮度统计模块统计的亮度结果确定亮度调整方式；亮度调整模块，用于当播放当前视频帧后的第n个视频帧时，使用调整方式确定模块确定的亮度调整方式调整第n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数。
亮度统计模块包括：亮度统计单元，用于采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将亮度的统计结果存入累加寄存器组；统计结果写入单元，用于在存储器处于空闲状态时，将累加寄存器组中的统计结果写入存储器。
亮度统计单元包括：亮度值读取子单元，用于逐一读取当前视频帧中的每个像素的亮度值，提取该亮度值的标签；判断子单元，用于判断标签寄存器组中是否有亮度值读取子单元读取的亮度值的标签；第一统计子单元，用于判断子单元的判断结果为是时，将累加寄存器组中对应的累积器加1；第二统计子单元，用于判断子单元的判断结果为否时，从存储器中读取亮度值的统计结果，并将统计结果加1后写入累加寄存器组中对应的累加器。
其中，上述第二统计子单元包括：统计结果写入子单元，用于当累加寄存器组中对应该亮度值的累加器被占用时，将被占用的所述累加器中的统计数据写入存储器后，再将亮度值的统计结果加1后写入的被占用的累加器。
亮度统计模块还包括：统计结果转存单元，用于当累加寄存器组中的累加器全部被占用后，将累加寄存器组中的统计结果写入存储器。
调整方式确定模块包括：伽码表确定单元，用于根据统计的亮度结果确定伽码表，其中，伽码表中记录有亮度调整方式。
通过本发明，采用当前帧的亮度统计结果调整后续帧的亮度，既可以满足视频图像处理中的亮度调整需求，也可以满足视频播放的实时性要求，解决了视频图像处理中亮度调整实时性差的问题，优化了视频播放的质量，增强了用户的体验度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例1的视频图像的亮度调整方法的流程图；
图2是根据本发明实施例1的统计装置结构示意图；
图3是根据本发明实施例2的视频图像的亮度调整装置的结构框图；
图4是根据本发明实施例2的伽码校正系统的结构框图；
图5是根据本发明实施例2的帧统计所需时间的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例考虑到视频图像前后帧间亮度的关联性比较大，提出了一种视频图像的亮度调整方法和装置，能够满足视频图像处理中的实时性要求。
实施例1
本实施例提供了一种视频图像的亮度调整方法，参见图1，该方法包括以下步骤：
步骤S102，在视频播放过程中，统计当前视频帧的亮度；
本实施例在进行亮度统计时，可以每收到一个视频帧，就进行一次统计；对于视频播放精度要求不高的情况，也可以每隔指定个帧，进行一次视频帧的亮度统计；
步骤S104，根据统计的亮度结果确定亮度调整方式；
在确定亮度调整方式时，可以引入伽码表进行，例如：根据统计的亮度结果确定伽码表，其中，伽码表中记录有亮度调整方式；
步骤S106，当播放当前视频帧后的第n个视频帧时，使用确定的亮度调整方式调整第n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数。
在视频播放过程中，可以实时调整每个帧的亮度，也可以根据视频播放的需要，每隔指定个数的帧调整一次，在播放精度要求不高的情况下，还可以用当前视频帧的统计结果确定的亮度调整方式调整后续播放的n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数。
当根据统计的亮度结果确定伽码表后，可以使用该伽码表按照相关的伽码校正方式调整视频帧的亮度。
本实施例通过用当前帧的亮度统计结果调整后续帧的亮度，既可以满足视频图像处理中的亮度调整需求，也可以满足视频播放的实时性要求，解决了视频图像处理中亮度调整实时性差的问题，优化了视频播放的质量，增强了用户的体验度。
本实施例中，可以采用图2所示的统计装置结构示意图，该统计装置包括一个比较器、两个加法器、一个Tag(标签)寄存器组、一个累加寄存器组以及一个单端口RAM(存储器，即图2中的SRAM)。该装置利用了视频各像素的空间相关性原理，用非常少的硬件资源完成快速统计。基于该装置，上述统计当前视频帧的亮度可以包括：采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将该亮度的统计结果存入累加寄存器组；在存储器处于空闲状态时，将该累加寄存器组中的统计结果写入存储器。这种寄存器与存储器相结合的统计方式，因对寄存器的操作比对存储器的操作快，因此提高了统计的速度。
其中，采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将该标签寄存器组中亮度的统计结果存入累加寄存器组包括：逐一读取当前视频帧中的每个像素的亮度值，提取该亮度值的标签；判断标签寄存器组中是否有该亮度值的标签，如果有，将累加寄存器组中对应的累积器加1；如果没有，从存储器中读取该亮度值的统计结果，并将该统计结果加1后写入累加器组中对应的累加器。
当累加器组中对应该亮度值的累加器被占用时，将被占用的累加器中的统计数据写入所述存储器后，再将亮度值的统计结果加1后写入的被占用的累加器。
上述将该统计结果存入累加寄存器组的过程中，还包括：当累加器组中的累加器全部被占用后，将累加器组中的统计结果写入存储器。
下面基于图2所示统计装置，详见介绍亮度的统计过程：
当一个像素点到达后，首先将该像素点的亮度在SRAM中的地址分成两部分，分别为Tag(标签)和Index(索引)，例如，将地址中的高5位作为Tag，低3位作为Index。
如果Tag与Tag寄存器组中的值相同，说明Tag命中，该像素已经处于累加寄存器组中。此时只需要将对应的累加寄存器加1；
如果Tag与Tag寄存器组中的值不同，说明Tag未命中，此时需要将SRAM里面对应的统计值读出，并在读出的过程中加1放入对应的累加寄存器。
如果累加寄存器全部被占用，则需要先将累加寄存器里的数据写入对应的SRAM中，然后再将SRAM里的值读出。
同时为了提高效率，只要SRAM端口处于空闲状态，就可以将累加寄存器组中的数据写入SRAM。
上述图2中Tag寄存器组左侧的有效与无效标志位(Valid)用来表示：Tag寄存器组中的每个寄存器都有一个valid位，这个valid位只表示该Tag寄存组中的tag是否有效。Valid是否有效决定是否参与比较，看是否能命中。只有命中了，才能直接将对应的累加寄存器加1。如果没有命中，就一定需要从SRAM中去读取当前亮度之前的统计值。同时这又分为两种情况，第一种情况是如果读出来的亮度值所选择的累加寄存器未被使用(对应的valid为无效)，则将读出来的值加1然后存入累加寄存器；第二种情况是如果读出来的亮度值所选择的累加寄存器已经在使用，这时就不能读取，需要先将累加寄存器的值写入SRAM，写完后再将当前亮度前期的统计结果从SRAM中读出，加1后存入累加寄存器。本实施例中，将视频帧的亮度划分为256个等级，分别用0-255表示。
本实施例上述方法的实现主要包括两部分：一是实时亮度的统计，由于视频数据量非常大，如何以最小的硬件资源在视频播放过程中实现对其进行实时统计非常困难，本实施例利用图像的空间局部性原理，对其像素点进行快速统计，完成视频播放的实时性要求。二是校正方式，本实施例根据亮度统计的结果来判断该视频帧的明暗程度，并根据视频时间局部性原理，即在同一时段拍摄的每帧视频前后存在相关性，来指导后续帧的亮度调节。从而做到即满足实时性要求，又达到了改善视频质量的效果。与现有技术相比，本实施例由于利用了图像的时间和空间相关性原理，达到了提高实时性的效果，且可以保证不同的非线性成像模型能够得到成功应用，节省了芯片面积和功耗，提高了产品的竞争力。
实施例2
本实施例提供了一种视频图像的亮度调整装置，参见图3，该装置包括：
亮度统计模块32，用于在视频播放过程中，统计当前视频帧的亮度；
调整方式确定模块34，与亮度统计模块32相连，用于根据亮度统计模块32统计的亮度结果确定亮度调整方式；
亮度调整模块36，与调整方式确定模块34相连，用于当播放当前视频帧后的第n个视频帧时，使用调整方式确定模块34确定的亮度调整方式调整第n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数。
其中，亮度统计模块32包括：亮度统计单元，用于采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将亮度的统计结果存入累加寄存器组；统计结果写入单元，用于在存储器处于空闲状态时，将累加寄存器组中的统计结果写入存储器。
优选地，亮度统计单元包括：亮度值读取子单元，用于逐一读取当前视频帧中的每个像素的亮度值，提取该亮度值的标签；判断子单元，用于判断标签寄存器组中是否有亮度值读取子单元读取的亮度值的标签；第一统计子单元，用于判断子单元的判断结果为是时，将累加寄存器组中对应的累积器加1；第二统计子单元，用于判断子单元的判断结果为否时，从存储器中读取亮度值的统计结果，并将统计结果加1后写入累加器组中对应的累加器。
其中，统计结果写入子单元，用于当累加器组中对应所述亮度值的累加器被占用时，将被占用的所述累加器中的统计数据写入存储器后，再将该亮度值的统计结果加1后写入的被占用的累加器。
亮度统计模块32还包括：统计结果转存单元，用于当累加器组中的累加器全部被占用后，将累加器组中的统计结果写入存储器。
调整方式确定模块34包括：伽码表确定单元，用于根据统计的亮度结果确定伽码表，其中，该伽码表中记录有亮度调整方式。
基于上述装置，本实施例还提供了一种伽码校正系统，该系统的原理是首先对视频帧的亮度进行统计，并根据统计结果来选择不同的校正表，以实现对后续帧的亮度进行校正。如图4所示，该系统主要包括：亮度统计装置(相当于上述亮度统计模块32)、伽码表(相当于上述调整方式确定模块34)、校正装置(相当于上述亮度调整模块36)和视频显示装置。
其中，亮度统计装置可以采用实施例1中图2所示的电路实现，其工作原理与实施例1中的描述相同，这里不再详述。参见图5所示的统计时间曲线。粗实线为采用现有亮度统计装置统计一帧所需要的时间，点划虚线和线划虚线为该装置统计一帧数据所耗费的时间。其中点划虚线和线划虚线表示Tag寄存和累加寄存器组分别为8和16所获取的结果。
伽码表的功能是根据亮度统计的结果选择一个合适的伽码表。以用于校正装置实现非线性的亮度校正。
校正装置根据伽码表对每一个像素进行非线性校正。由于每一帧图像亮度统计都需要耗费大量的时间。在实时系统中由于被校正的帧往往与进行亮度统计的帧相同，因为根据图像时间相关性原理，即在视频拍摄过程中，前后两帧图像变化很小，只有极少数的像素存在差别。根据这一原理，在该装置中提出了一种新的实现方法，即当前帧的校正采用上一帧亮度统计后所获取得伽码表，以提高系统的实时性。
视频显示装置用于显示对校正装置输出的视频。
本实施例通过用当前帧的亮度统计结果调整后续帧的亮度，既可以满足视频图像处理中的亮度调整需求，也可以满足视频播放的实时性要求，解决了视频图像处理中亮度调整实时性差的问题，优化了视频播放的质量，增强了用户的体验度。
从以上的描述中可以看出，上述实施例采用了像素空间相关性原理，将标签与累加寄存器组相结合，在缩减资源的同时提高了效率，亮度统计的过程中可以减少大量的寄存器，以保证同样功能的芯片获得更小的面积，提高产品的竞争力；同时，在进行亮度调整时，采用了图像的时间相关性原理，利用之前的某帧数据的统计结果来对当前帧进行校正，保证了实时性，提高了视频图像的质量。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种视频图像的亮度调整方法，其特征在于，包括：
在视频播放过程中，统计当前视频帧的亮度；
根据统计的亮度结果确定亮度调整方式；
当播放所述当前视频帧后的第n个视频帧时，使用确定的所述亮度调整方式调整所述第n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数；
其中，所述统计当前视频帧的亮度包括：采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将所述亮度的统计结果存入累加寄存器组；在所述存储器处于空闲状态时，将所述累加寄存器组中的统计结果写入所述存储器；
所述采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将所述标签寄存器组中亮度的统计结果存入累加寄存器组包括：逐一读取当前视频帧中的每个像素的亮度值，提取所述亮度值的标签；判断标签寄存器组中是否有所述亮度值的标签，如果有，将累加寄存器组中对应的累积器加1；如果没有，从所述存储器中读取所述亮度值的统计结果，并将所述统计结果加1后写入所述累加寄存器组中对应的累加器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述统计结果加1后写入所述累加寄存器组中对应的累加器包括：
当所述累加寄存器组中对应所述亮度值的累加器被占用时，将被占用的所述累加器中的统计数据写入所述存储器后，再将所述亮度值的统计结果加1后写入的所述被占用的累加器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述亮度的统计结果存入累加寄存器组之后，所述方法还包括：
当所述累加寄存器组中的累加器全部被占用后，将所述累加寄存器组中的统计结果写入所述存储器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据统计的亮度结果确定亮度调整方式包括：
根据统计的亮度结果确定伽码表，其中，所述伽码表中记录有亮度调整方式。
5.一种视频图像的亮度调整装置，其特征在于，包括：
亮度统计模块，用于在视频播放过程中，统计当前视频帧的亮度；
调整方式确定模块，用于根据所述亮度统计模块统计的亮度结果确定亮度调整方式；
亮度调整模块，用于当播放所述当前视频帧后的第n个视频帧时，使用所述调整方式确定模块确定的所述亮度调整方式调整所述第n个视频帧的亮度，其中，n为大于或等于1的整数；
其中，所述亮度统计模块包括：
亮度统计单元，用于采用标签寄存器组与存储器结合的方式统计当前视频帧的亮度，将所述亮度的统计结果存入累加寄存器组；
统计结果写入单元，用于在所述存储器处于空闲状态时，将所述累加寄存器组中的统计结果写入所述存储器；
所述亮度统计单元包括：
亮度值读取子单元，用于逐一读取当前视频帧中的每个像素的亮度值，提取所述亮度值的标签；
判断子单元，用于判断标签寄存器组中是否有所述亮度值读取子单元读取的所述亮度值的标签；
第一统计子单元，用于所述判断子单元的判断结果为是时，将所述累加寄存器组中对应的累积器加1；
第二统计子单元，用于所述判断子单元的判断结果为否时，从所述存储器中读取所述亮度值的统计结果，并将所述统计结果加1后写入所述累加寄存器组中对应的累加器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二统计子单元包括：
统计结果写入子单元，用于当所述累加寄存器组中对应所述亮度值的累加器被占用时，将被占用的所述累加器中的统计数据写入所述存储器后，再将所述亮度值的统计结果加1后写入的所述被占用的累加器。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述亮度统计模块还包括：
统计结果转存单元，用于当所述累加寄存器组中的累加器全部被占用后，将所述累加寄存器组中的统计结果写入所述存储器。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述调整方式确定模块包括：
伽码表确定单元，用于根据统计的亮度结果确定伽码表，其中，所述伽码表中记录有亮度调整方式。
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