CN102567959B - 一种多方式的图像灰度调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多方式图像灰度调整方法，用于非线性编剪辑软件及视音频后期特效处理与合成软件中的多方式的图像灰度调整，本发明解决了较精细的调整图像的灰度的问题，本发明采用用户设置图像参数的方式，之后对输入图像进行图像通道划分，并且可以兼容彩色通道及无色通道两种方式，采用增益参数二级补偿方式，第一次补偿增加倍增器对增益参数进行二级调节、增加增益器修订参数进行增益修订，第二次补偿是通过增加偏移和提升参数实现的。一次补偿是通过伽马校正完成的。在此过程中用户可以调节黑、白电平值，增益，倍增器，补偿等多个参数，通过这些参数的组合调整可以得到比较精细的调节结果，从而可比较精细的调整图像的灰度。

Description

一种多方式的图像灰度调整方法

技术领域

非线性编剪辑软件及视音频后期特效处理与合成软件中的多方式的图像灰度调整方法。

背景技术

在视频后期特效处理与合成的过程中，图像的黑白电平、增益等是调整图像灰度的重要方面。通常使用灰度直方图的方式进行灰度调节，直方图拉伸和直方图均衡化是两种最常见的间接灰度调节方法。直方图拉伸是通过对比度拉伸对直方图进行调整，从而“扩大”前景和背景灰度的差别，以达到增强对比度的目的，这种方法可以利用线性或非线性的方法来实现；其进行灰度调节“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。直方图均衡化就是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素数量大致相同。直方图均衡化就是把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布。灰度直方图调节方式的缺点是变换后图像的灰度级减少，某些细节消失；某些图像，如直方图有高峰，经处理后对比度不自然的过分增强。为了客服以上缺点，本发明涉及了一种多方式的图像灰度调整算法，可以比较精细的调整图像的灰度，其中心思想是建立数学模型，对参数进行调节。

发明内容

本发明通过多方式的图像灰度调整算法，可以比较精细的调整图像的灰度。

为了解决以上问题，本发明采用用户设置图像参数的方式，之后对输入图像进行图像通道划分，并且可以兼容彩色通道及无色通道两种方式，采用增益参数二级补偿方式，第一次补偿增加倍增器对增益参数进行二级调节、增加增益器修订参数进行增益修订，第二次补偿是通过增加偏移和提升参数实现的。二次补偿是通过伽马校正完成的。在此过程中用户可以调节黑、白电平值，增益，倍增器，补偿等多个参数，通过这些参数的组合调整可以得到比较精细的调节结果，从而可比较精细的调整图像的灰度。

具体的，本发明公开的一种多方式图像灰度调整方法，包括下列步骤：

输入步骤：提取输入图像，并下调黑电平值，确定黑电平值、白电平值；设定增益值、设置增益参数、倍增器参数、增益修订参数、提升参数、偏移参数；

提取图像通道数据步骤，将输入图像按照颜色通道模式进行提取；

参数计算步骤1，计算输入图像值与用户设定的黑电平值的第一差值，

计算增益与提升参数的第二差值，将所述第二差值与倍增器参数相乘得积值；

计算白电平与黑电平的第三差值，所述积值除以所述第三差值乘以所述第一差值得调节结果；

再将调节结果加上偏移和提升参数。

输出图像结果。

进一步的，使用RGB图像通道模式，在参数计算步骤1后，加入gamma校正。

进一步的，使用Alpha图像通道或单色图像通道模式，在参数计算步骤1后，加入gamma校正。值得说明的是，因为彩色图像的各个通道都是一种灰度图像，所有这种调节方法可以不止限于灰度图像，还可以应用到彩色图像中的各个通道，对各个通道的图像数据做不同的灰度调节，可以丰富彩色图像的调节。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单的介绍：

图1：表示黑电平调节前后的效果

图2：白电平调节前后的效果

图3：增益一级调节(gain＝3，multiply＝1，lift＝0)的效果

图4：增益二级调节前后(gain＝3，multiply＝0.5，lift＝-0.14)的效果

图5：补偿前后(offset＝0.5，lift＝-0.22)的效果

图6：gamma校正前后(gamma＝2.5)的效果

图7：综合调节前后(黑电＝0.065，白电＝0.8，lift＝0.15，gain＝1.09，multiply＝0.97，offset＝0.01，gamma＝0.72)的效果

图8：分别对红、绿、蓝通道调节增益(gain＝2)的效果

图9：具体实施流程

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述：

在图像的灰度调整中，黑、白电平，增益等是几个主要的标示量。根据调节图像的实际工程需求，设计了如下公式：

第一步：

$A=\frac{mul\·(gain-lift)}{wpo\mathrm{int}-bpo\mathrm{int}}\·(input-bpo\mathrm{int})+offset+lift---\left(1\right)$

其中：

Input：代表输入图像；

Mul：代表倍增器参数；

Gain：代表增益参数；

Lift：代表提升参数；

Wpoint：代表白电平参数；

Bpoint：代表黑电平参数；

Offset：代表补偿参数；

A代表第一步的处理结果。

从中可以看出，用户可以调节黑、白电平值，增益，倍增器，补偿，提升共六个参数，这些参数的组合调整可以得到比较精细的调节结果。当用户调节黑电平参数时可以调节图像的黑电平值；当用户调节白电平参数时可以调节图像的白电平值；当用户组合调节倍增器、增益、提升参数时可以调节图像的增益；当用户组合调节偏移、提升参数时可以调节图像的灰度偏移。

对输入图像首先下调黑电平至用户设定的黑电平值，然后乘以增益。为更好的调节图像的增益，我们加了一个倍增器，可以实现二级调节，同时为增益参数加了一个修正的参数lift，更便于图像增益的精细调节。然后将这个调节结果限定到用户设定的黑白电平范围内，即除以白电平与黑电平的差值。再对调节结果做了二级补偿，即将调节结果加上偏移和提升参数。这样，用户可以调节六个参数，实现对图像灰度的精细调节，同时还可用于Alpha图像通道的数据参数处理。

对第一步的调节结果，可以加上gamma(伽马)校正，得到最终的输出图像结果。如下公式：

第二步： $Out=A^{\frac{1}{gamma}}---\left(2\right)$

其中，A代表第一步处理的结果图像，gamma代表伽马参数，out代表最终输出图像。

值得说明的是，因为彩色图像的各个通道都是一种灰度图像，所有这种调节方法可以不止限于灰度图像，还可以应用到彩色图像中的各个通道，对各个通道的图像数据做不同的灰度调节，可以丰富彩色图像的调节。

通过以上调节，可以得到显著的视觉效果，具体对比效果如下：

黑电平调节前后的效果如图1所示；

白电平调节前后的效果如图2所示；

增益一级调节(gain＝3，multiply＝1，lift＝0)的效果如图3所示；

增益二级调节前后(gain＝3，multiply＝0.5，lift＝-0.14)的效果如图4所示、补偿前后(offset＝0.5，lift＝-0.22)的效果如图5所示；

gamma校正前后(gamma＝2.5)的效果如图6所示；

综合调节前后(黑电＝0.065，白电＝0.8，lift＝0.15，gain＝1.09，multiply＝0.97，offset＝0.01，gamma＝0.72)的效果如图7所示；

分别对红、绿、蓝通道调节增益(gain＝2)的效果如图8所示；

具体实施流程如图9所示。

Claims (5)

1.一种多方式图像灰度调整方法，其特征在于，包括下列步骤：

输入步骤：提取输入图像，并下调黑电平值，确定黑电平值、白电平值；设定增益值、设置增益参数、倍增器参数、提升参数、补偿参数；

提取图像通道数据步骤，将输入图像按照颜色通道模式进行提取；

参数计算步骤，计算输入图像值与用户设定的黑电平值的第一差值，计算增益与提升参数的第二差值，将所述第二差值与倍增器参数相乘得积值；计算白电平与黑电平的第三差值，所述积值除以所述第三差值乘以所述第一差值得调节结果；再将调节结果加上补偿参数和提升参数；

输出图像结果。

2.如权利要求1所述的方法中提取图像通道数据步骤，其特征在于，使用RGB图像通道模式。

3.如权利要求1所述的方法中提取图像通道数据步骤，其特征在于，使用Alpha图像通道或单色图像通道模式。

4.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，在参数计算步骤1后，加入gamma校正。

5.如权利要求3中所述的方法，其特征在于，在参数计算步骤1后，加入gamma校正。