CN102724427B - 一种快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，确定画笔尺寸N和线程数目；根据线程数目，将原始图像按行平均分配到各处理器的核心；各处理器的核心按行滑动并遍历长度为2N+1的像素组内的每一像素，获取行方向R、G和B的极大值或极小值后保存；将按行处理完毕的图像按列平均分配到各处理器的核心，各处理器的核心获取R、G和B在列方向的极大值或极小值，与保存的行方向的R、G和B的极大值或极小值比较，以最大值或最小值取代像素组内中心像素的RGB值，原始图像中每个像素点所在像素组内的最大值或最小值组成与原始图像位置对应的目标图像，实现在单核或多核计算机上进行视频图像区域化极值色彩的显示。

Description

一种快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法

技术领域

本发明涉及非线性编辑系统的视频制作技术领域，尤其涉及一种快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法。

背景技术

视频图像区域化极值色彩显示是一种重要的非线性编辑数字调色技术，在影片制作的前期、中期、后期，都是营造光影和色彩的重要手段之一。目前所采用的视频图像区域化极值色彩显示方法存在算法复杂，处理周期长，而且存在无法由单核处理器到多核处理器移植的缺陷，已无法满足用户对实时性的需求。

发明内容

本发明提供了一种快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，实现能够在单核或多核计算机上进行视频图像区域化极值色彩的显示，以特定像素组内的像素最大值或像素最小值取代像素组内中心像素的像素值，形成平整的、近似水彩画的图像。

本发明提供的一种快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，具体步骤如下：

确定画笔尺寸N，所述画笔尺寸为单一的像素组内中心像素距离各边缘像素的像素数；

根据处理器的核心数量确定线程数目；

根据所述线程数目，将原始图像按行平均分配到各处理器的核心；

所述各处理器的核心按行滑动并遍历长度为2N+1的像素组内的每一像素，根据所述像素组内每一像素的RGB值获取行方向R、G和B的极大值或极小值，并予以保存；

根据所述线程数目，将按行处理完毕的图像按列平均分配到各处理器的核心；

所述各处理器的核心按列滑动并遍历长度为2N+1的像素组内的每一像素，根据所述像素组内每一像素的RGB值获取各像素组在列方向R、G和B的极大值或极小值；

当获取R、G和B的最大值时，比较保存的各像素组在行方向R、G和B的极大值与列方向的极大值，得到所述R、G和B的最大值；或，

当获取R、G和B的最小值时，比较保存的各像素组在行方向R、G和B的极小值与列方向的极小值，得到所述R、G和B的最小值；

根据所述R、G和B的最大值或所述R、G和B的最小值更新源图像对应位置的像素值，输出所述像素组内仅包含像素组最大值或像素组最小值的目标图像。

本方法根据以上处理步骤，对图像进行行、列极值色彩处理，形成的新图像每一个像素位置都是与原始图像每个像素位置对应，像素值为每个像素所在像素组内RGB值的极值。并且，本方法中将目前所采用的4重维搜索减小到三重甚至二重搜索，可以大大降低处理过程的时间开销；并且可以在任意多核的处理器上运行，进一步减少时间开销，从而满足不同用户对实时性处理的要求。

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作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中实现视频图像区域化极值色彩显示的方法流程图；

图2为本发明实施例二中实现视频图像区域化极值色彩显示的方法流程图；

图3为本发明实施例二中计算相邻像素组内的像素最大值的方法示意图。

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楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一方面提供了一种实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，实现过程如图1所示，具体包括：

步骤S101：选择画笔尺寸N。

具体的，画笔尺寸N由画笔尺寸参数决定，所述画笔尺寸为单一的像素组内中心像素距离各边缘像素的像素数。单一的像素组有近似统一的颜色，强调图像中的亮色或暗色。

所述中心像素为到包含(2N+1)*(2N+1)个像素的图像像素组边缘相等的像素点，与圆心类似。比如计算i行j列(坐标记为(i，j))的像素点的像素组极值时，像素(i，j)就是中心像素，其左边缘像素坐标为(i，j-N)，右边缘像素坐标为(i，j+N)，上边缘像素坐标为(i+N，j)，下边缘像素坐标为(i-N，j)。

步骤S102：根据处理器的核心数量确定线程数目。

优选的，根据图像的高度和宽度确定每个线程需要处理的行数和列数。线程数目与处理器的核心数目相同。

步骤S103：根据所述线程数目，将原始图像按行平均分配到各处理器的核心，每个处理器的核心处理其中的一部分。

步骤S104：各处理器按行滑动并遍历长度为2N+1的像素组内的每一像素，根据所述像素组内每一像素的RGB值获取R、G和B行方向的极大值或极小值。

总体来说，遍历所述视频图像在(2N+1)*(2N+1)像素组内的每一像素的色彩模式红绿蓝RGB值，遍历视频图像时以当前遍历像素为中心，以画笔尺寸N为半径，进行区域化像素组内(2N+1)*(2N+1)个像素的RGB值的遍历；具体的，在本实施例中，对行方向和列方向的像素组分别进行像素极值的处理。进行行方向或列方向极值处理，遍历视频图像时以当前遍历像素为中心，以画笔尺寸N为半径，进行行或列方向上连接两个边缘的2N+1个像素即像素组内的像素RGB值的遍历。

N的范围优选为0-40，半径越小，计算效率越高。

步骤S105：保存各像素组行方向R、G和B的极大值或极小值。

步骤S106：根据所述线程数目，将按行处理完毕的图像按列平均分配到各处理器的核心，每个处理器的核心处理其中的一部分。

步骤S107：所述各处理器的核心按列滑动并遍历长度为2N+1的像素组内的每一像素，根据所述像素组内每一像素的RGB值获取R、G和B列方向的极大值或极小值。

优选的，在获取R、G和B的极大值或极小值时，获取R、G和B行方向的极大值或极小值与获取R、G和B列方向的极大值或极小值不分先后顺序。

步骤S108：比较保存的各像素组在行方向R、G和B的极大值与列方向的极大值，两者中较大者作为像素组R、G和B的最大值；比较保存的各像素组在行方向R、G和B的极小值与列方向的极小值，两者中较小者作为像素组R、G和B的最小值。

步骤S109：用所述像素组得到的上述R、G和B的最大值或最小值取代所述像素组内中心像素的RGB值。

步骤S110：原始图像中每个像素点所在像素组内的最大值或最小值组成与原始图像位置对应的目标图像，输出目标图像。

具体的，将得到的所述R、G和B的最大值替代源图像中对应位置的像素值后，源图像对应位置的像素值更新为像素组最大值后形成目标图像。将得到的所述R、G和B的最小值替代源图像中对应位置的像素值后，源图像的像素值更新为像素组最小值，形成新的目标图像。

优选的，当获取到源图像在像素组内的最大值或最小值后，可以将源图像的上述最大值或最小值填充到一个新的图像中，并且与源图像像素所在的位置相对应，形成目标图像。

经过上述处理后，最终输出的目标图像为在特定像素组内仅包含像素组最大值或像素组最小值的图像。

通过本发明实施例中以特定像素组内的像素最大值或像素最小值取代像素组内中心像素的像素值，能够形成特定区域内具有近似单一的、并且是最亮或最暗的部分区域图像，当图像中包含多个上述区域图像时形成平整的、近似水彩画的图像。并且，采用上述方法形成的特技能够起到扩大白色区域或黑色区域的作用，平滑灰度图像。

本发明实施例二中将结合时间情况对实施例一的实现视频图像区域化极值色彩显示的方法做进一步详细的说明，视频输入的图像的色彩空间格式包括：YUV、HSI和RGB，其中，HSI用色调(Hue)、色饱和度(Saturation或Chroma)和亮度(Intensity或Brightness)来描述色彩。YUV中，″Y″表示明亮度(Lumina nce或Luma)，也就是灰阶值，是个基带信号，而″U″和″V″表示的则是色度(Chrominance或Chroma)。RGB色彩模式是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的。

本实施列中以YUV的一种格式YUV2格式为例，当然并不引以为限，还可以为HSI或RGB格式的视频图像。本实施列中以像素组内的像素最大值取代像素组内中心像素的像素值为例进行说明，实现过程如图2所示：

步骤S201：选择画笔尺寸N。

步骤S202：将视频图像输入格式YUV2转换为RGB格式。

步骤S203：遍历整个转换为RGB格式的图像在特定的(2n+1)*(2n+1)像素组内的每一像素RGB值。搜索比较R G B像素的最大值RMaxPixel、GMaxPixel、BMaxPixel，并将目标图像中和当前像素相同位置的像素RGB值设置为RMaxPixel、GMaxPixel、BMaxPixel。

具体的，在搜索比较R G B像素的最大值RMaxPixel、GMaxPixel、BMaxPixel时，将每个像素组在行方向和列方向上分别进行一维搜索比较，并进行最大值判断。计算每个像素所在像素组最大值时，首先，按照实施例一的方法搜索行方向的最大值，并保存该像素组的最大值，然后同样的方法再进行列方向上最大值的搜索，最后，将列方向上像素的最大值和保存的行方向上像素的最大值比较，两者的大者即是像素组内的像素最大值。搜索行方向或列方向的像素最大值时并不分先后顺序。

优选的，当找到当前像素组内的像素最大值时，记录当前像素最大值所在的行和列相对于当前像素组中心像素的相对位置，以便当计算当前像素组内的下一个相邻像素组内的R、G和B的最大值，无需将相邻像素组内的每一像素的RGB值都进行计算，行方向或者列方向上相邻像素组极值优化具体实现过程可按如下方式实现：

步骤S2031：判断当前像素组内的R、G和B的最大值是否在当前像素组的边缘。

步骤S2032：当所述最大值不在当前像素组的边缘时，比较当前像素组下一个邻近像素组边缘的R、G和B像素值与当前像素组内的R、G和B最大值，取两者的最大值，作为相邻像素组内R、G和B的最大值。

步骤S2033：当所述最大值在当前像素组的边缘时，比较当前像素组下一个邻近像素组边缘的R、G和B像素值与下一个相邻像素组内的R、G和B像素值，即进行下一个相邻像素内所有像素值的比较。

具体的，当已知以(i，j)为中心像素的像素组的极大值已找到，所在行为k行，像素值为(Rmaxi，Gmaxi，Bmaxi)，画刷半径N搜索以(i，j+1)为中心像素的像素组内的极大值时，计算方法如图3所示。

判断(Rmaxi，Gmaxi，Bmaxi)是否在(i，j+1)的像素组内，如果在，则(i，j+N)的像素值和(Rmaxi，Gmaxi，Bmaxi)的大者即为以(i，j+1)为中心像素的像素组内的极大值，若不在，则重新比较(i，j+1)像素组内的像素值，找出极大值。

步骤S204：将当前具有RGB输出格式的图像，转换为原有的YUV2格式的图像，形成具有多个不同亮度的特定区域的图像，每一特定区域内近似一种亮度。

以上实施方式提供了由最大值像素替代特定区域内像素组中心像素的方法，对于最小值像素替代特定区域内像素的方法与上述方法类似，在此不再赘述。上述实现最大值像素或最小值像素的特技，能用于指定范围内的颜色的填充，最大化像素特技(Maximum)将范围内最亮的像素填充，最小化像素特技(Mimimum)将范围内最暗的像素填充，并且还能实现图像模糊的效果。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的一个最佳具体实施例，但本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技术的人在本发明领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在以下本发明的申请专利范围中。的方法。

以上所述，仅为本发明的一个最佳具体实施例，但本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技术的人在本发明领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在以下本发明的申请专利范围中。

Claims (7)

1.一种快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，其特征在于，该方法包括：

确定画笔尺寸，所述画笔尺寸为单一的像素组内中心像素距离各边缘像素的像素数N；

根据处理器的核心数量确定线程数目；

根据所述线程数目，将原始图像按行平均分配到各处理器的核心；

所述各处理器的核心按行滑动并遍历长度为2N+1的像素组内的每一像素，根据所述像素组内每一像素的RGB值获取行方向R、G和B的极大值或极小值，并予以保存；

根据所述线程数目，将按行处理完毕的图像按列平均分配到各处理器的核心；

所述各处理器的核心按列滑动并遍历长度为2N+1的像素组内的每一像素，根据所述像素组内每一像素的RGB值获取各像素组在列方向R、G和B的极大值或极小值；

当获取R、G和B的最大值时，比较保存的各像素组在行方向R、G和B的极大值与列方向的极大值，得到所述R、G和B的最大值；或，

当获取R、G和B的最小值时，比较保存的各像素组在行方向R、G和B的极小值与列方向的极小值，得到所述R、G和B的最小值；

根据所述R、G和B的最大值或所述R、G和B的最小值更新源图像对应位置的像素值，输出所述像素组内仅包含像素组最大值或像素组最小值的目标图像；

其中，当获取到源图像在像素组内的最大值或最小值后，将源图像的上述最大值或最小值填充到一个新的图像中，并且与源图像像素所在的位置相对应，形成目标图像；或，以特定像素组内的像素最大值或像素最小值取代像素组内中心像素的像素值，形成特定区域内具有近似单一的、并且是最亮或最暗的部分区域图像。

2.如权利要求1所述的快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，其特征在于，该方法包括：

获取R、G和B行方向的极大值或极小值与获取R、G和B列方向的极大值或极小值不分先后顺序。

3.如权利要求1所述的快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，其特征在于，该方法包括：

转换图像输入格式到RGB空间。

4.如权利要求3所述的快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，其特征在于，该方法还包括：

转换图像输出格式到原有图像具有的色彩空间格式。

5.如权利要求4所述的快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，其特征在于，所述原有图像具有的色彩空间格式包括：

HSI或YUV或RGB。

6.如权利要求1所述的快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，其特征在于，所述画笔尺寸N的取值范围为：0≤N≤40，单位为像素。

7.如权利要求1所述的快速实现视频图像区域化极值色彩显示的方法，其特征在于，获取相邻像素组内的R、G和B的最大值或最小值的方法具体为：

判断当前像素组内的R、G和B的最大值或最小值是否在当前像素组的边缘；

当所述最大值或最小值在当前像素组的边缘时，则计算相邻像素组内所有的R、G和B的最大值或最小值，作为相邻像素组内R、G和B的最大值或最小值；

当所述最大值或最小值不在当前像素组的边缘时，则比较所述当前像素组下一个邻近像素组边缘的R、G和B像素值与当前像素组内的R、G和B像素最大值的大小，较大者作为相邻像素组内R、G和B的最大值，或，比较所述当前像素组下一个邻近像素组边缘的R、G和B像素值与当前像素组内的R、G和B像素最小值的大小，较小者作为相邻像素组内R、G和B的最小值。