CN102982784A - 影像调整方法 - Google Patents

Abstract

一种影像调整方法，其步骤包括：首先，接收影像数据，其中的影像数据具有多个原始像素，这些原始像素的数量为Num1，且2^N-1≤Num1≤2^N-1，其中N与Num1为自然数。接着，在原始像素中加入多个扩充像素，使原始像素与扩充像素的数量和Num2等于2^N-1。然后，计算多个灰阶值分别所对应的累积像素总数，其中，累积像素总数不大于各灰阶值的原始像素以及扩充像素的总数。再依据灰阶值与累积像素总数的对应关系来进行原始像素的灰阶值的调整。

Description

影像调整方法

技术领域

本发明涉及一种影像调整方法，特别是涉及一种可有效运用灰阶值范围的影像调整方法。

背景技术

在现有的影像调整方法的技术领域中，一种根据显示影像的的色彩或/和亮度的分布特性来进行调整的技术被提出，也就是所谓的数据直方曲线等化(histogram equalization)的方式。这种数据直方曲线等化的计算方式，可以表示为如下数学式(1)所示：

$F\left(k\right)=\frac{\underset{x=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{hist}\left(x\right)}{\underset{x=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{hist}\left(x\right)}\×255---\left(1\right)$

其中，F(k)为灰阶值等于k的像素调整后的灰阶值，K为灰阶值的最大值，hist(x)代表灰阶为x的像素的数量。由上示的数学式(1)不难得知，现有技术的影像调整方法必须要使用到除法的运算，才能获得调整后的像素的灰阶值。也就是说，现有技术的影像调整方法往往需要复杂的计算与高昂的硬件电路成本才能实现。

发明内容

本发明提供多种影像调整方法，其能够充分地或弹性地使用灰阶值范围来进行影像显示。

本发明提出一种影像调整方法，其步骤包括：首先，接收影像数据，其中的影像数据具有多个原始像素，这些原始像素的数量为Num1，且2^N-1≤Num1≤2^N-1，其中N与Num1为自然数。接着，在原始像素中加入多个扩充像素，使原始像素与扩充像素的数量和Num2等于2^N-1。然后，计算多个灰阶值分别所对应的累积像素总数，其中，累积像素总数不大于各灰阶值的原始像素以及扩充像素的总数。再依据灰阶值与累积像素总数的对应关系来进行原始像素的灰阶值的调整。

本发明还提出一种显示影像的调整，其步骤包括：首先，接收影像数据，并依据影像数据的多个像素来获得第一累增数据直方曲线。累增数据直方曲线代表像素的灰阶值与累积像素总数的对应关系。接着，再依据第一累增数据直方曲线的最大灰阶值所对应的第一最大累计总数，来对第一累增数据直方曲线进行整形，以获得第二累增数据直方曲线，其中，第二累增数据直方曲线的最大灰阶值所对应的第二最大累积像素总数等于2^N-1，N为正整数，并且，N为第一最大累积像素总数的最高有效位的位置。再依据第二累增数据直方曲线来进行像素的灰阶值的调整。

基于上述，藉由利用增加扩充像素至影像数据中，使影像数据的原始像素以及所增加的扩充像素的像素总数等于2^N-1，就能简单地利用各灰阶值与所对应的累积像素总数的对应关系来进行原始像素的灰阶值的调整。从另一角度而言，可针对影像数据的累增数据直方曲线，来进行整形，使更新的累增数据直方曲线的最大灰阶值所对应的第二最大累积像素总数等于2^N-1。如此一来，可以利用所有可利用的灰阶值来显示影像，进以提升影像显示的画质。

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明一实施例的影像调整方法的流程图。

图2A～图2C绘示本发明实施例的影像调整方法的实施动作示意图。

图3A以及图3B绘示本发明实施例的影像调整方法的另一实施方式。

图4A～图4C绘示本发明实施例的影像调整方法的再一实施方式。

图5绘示本发明另一实施例的影像调整方法的流程图。

附图符号说明

S110～S140、S510～S530：影像调整方法的步骤

GMAX：最大灰阶值

200、210、220：累增数据直方曲线

Y：数量

PN：最大累计总数

G1～G2：灰阶值

SZ1、SZ2：灰阶值子区间

SUG1、SUG2：最大子灰阶值

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本发明一实施例的影像调整方法的流程图。在本实施例中，影像调整方法的步骤包括：首先，接收影像数据，其中，所接收的影像数据具有多个原始像素，这些原始像素的数量为Num1，且2^N-1≤Num1≤2^N-1，其中，N与Num1为自然数(S110)。接着，针对影像数据加入多个扩充像素，并藉以使原始像素以及扩充像素的数量的和Num2等于2^N-1(S120)。

在此，关于原始像素的数量Num1的计算可以藉由影像数据的解析度来获得，以一个解析度为1280×1024的解的析度影像数据为范例，原始像素的数量Num1可以等于1310720。由于，原始像素的数量Num1(＝1310720)是介于2²⁰(＝1048576)以及2²¹(＝2097152)之间，因此可以得知N＝21，且原始像素以及扩充像素的数量的和Num2等于2²¹-1＝2097151。也因此，所要加入的扩充像素的数量则等于2097151-1310720＝786431。

以下请参照图2A～图2C，图2A～图2C绘示本发明一实施例的影像调整方法的实施动作示意图。首先，在图2A绘示针对影像数据的原始像素建立所谓的累增数据直方曲线200(cumulative histogram)，而所谓的累增数据直方曲线200代表像素的灰阶值与累积像素总数的对应关系。其中的最大灰阶值GMAX对应到的最大累计总数PN即为原始像素的总数量。请注意，最大累计总数PN介于2^N-1以及2^N-1间，而最大累计总数PN与2^N-1的差Y，即为所需要加入的扩充像素的数量。

在获知扩充像素的数量Y后，则较佳地，可以平均分配扩充像素以对应至各1～GMAX灰阶。具体来说明，就是若扩充像素的数量Y＝510，而最大灰阶值GMAX等于255时，扩充像素则被平均以对应每个灰阶2个扩充像素的方式被加至影像数据中。以下请参照图2B，其中的累增数据直方曲线210为针对扩充像素来建构。而在累增数据直方曲线210中的最大灰阶值GMAX对应的最大累计总数等于Y。附带一提的，在扩充像素对应每一个灰阶被平均分配时，累增数据直方曲线210会是以线性项的方式递增的直线。

在针对显示影像加入扩充像素后，依据原始像素以及扩充像素所建立的累增数据直方曲线220则如图2C所绘示。接着请同步参照图2C以及图1，在完成步骤S120后，则可以通过图2C来进行计算各个灰阶值分别所对应的累积像素的数量(S130)，通过这个各个灰阶值分别所对应的累积像素的数量的关系，则可以用来针对影像数据进行原始像素的灰阶值调整动作(S140)。也就是说，通过利用加入扩充像素所获得的图2C的累增数据直方曲线220，就可以针对影像数据的原始像素进行灰阶值调整动作，并且使调整后的原始像素，可以用更大的颜色范围来进行显示，提升显示的品质。

在此请特别注意，在加入扩充像素后，在进行影像数据的数据直方曲线等化动作以产生伽玛参数数据时，所应用到的数学式(1)的分母项将会等于2^N-1。如此一来，在计算像素调整后的灰阶值F(k)时，仅需舍弃分子项(灰阶值k分别所对应的累积像素的数量)的最低的N个位，以取用分子项的最大的M个位即可，其中M为一正整数且M≤N，并不需要真正的执行除法的运算，所以有效节省电路硬件所需的成本。

以下请参照图3A以及图3B，图3A以及图3B绘示本发明实施例的影像调整方法的另一实施方式。其中，扩充像素并非一定要平均的被分配到对应所有的可能的灰阶值上。请参考图3A，其中，当原始像素的灰阶值分布在灰阶值G1～G2的灰阶值分布区间时，扩充像素是可以被平均的分配在对应到灰阶值G1～G2的灰阶值分布区间中，这样一来，在加入扩充像素后，依据原始像素以及扩充像素所获得的累增数据直方曲线则如图3B所绘示。

以下并请参照图4A～图4C，图4A～图4C绘示本发明实施例的影像调整方法的再一实施方式。请先参照图4A，在本实施方式中，可依据原始像素的灰阶值大小对原始像素分成多个灰阶值子区间SZ1以及SZ2，而针对灰阶值子区间SZ1以及SZ2分开计算，所获的累增数据直方曲线如图4A所绘示。在进行加入扩充像素的动作时，则可以针对灰阶值子区间SZ1或灰阶值子区间SZ2的其中之一来进行，也可以将所有的扩充像素分配成一定的比例，分别加入灰阶值子区间SZ1及灰阶值子区间SZ2中。而针对每一灰阶值子区间的后续调整步骤，皆可参照图1与图2A-2C与图3A-3B的单一灰阶值区间的方式来类似地进行，而各灰阶值子区间所增加的线性项可相同也可不同。

举例而言，当所有的扩充像素都加入灰阶值子区间SZ2时，所获得的原始像素以及扩充像素的累增数据直方曲线则如图4B所示。相对的，当所有的扩充像素都加入灰阶值子区间SZ1时，所获得的原始像素以及扩充像素的累增数据直方曲线则如图4C所示。上述的作法，可以依据使用者的需要或显示影像的特性，来针对显示影像的高亮度区域或低亮度区域其中之一进行调整，以达到更切合需求的调整后显示影像。

附带一提的，在图4B以及图4C的原始像素以及扩充像素的累增数据直方曲线中，各灰阶值子区间SZ1以及SZ2中的最大子灰阶值SUG1以及SUG2所对应的最大子累积像素总数分别皆为2^N(1)-1以及2^N(2)-1，其中N(1)以及N(2)皆为正整数，N(1)小于N(2)，且N(1)及N(2)分别为灰阶值子区间SZ1以及SZ2的最大子累积像素总数的最高有效位的位置。

另外，除了上述所提的加入扩充像素来使影像数据的原始像素以及扩充像素的总数等于2^N-1以进行调整的方法外，还可以针对原始像素的灰阶值共同乘上一个增益项，来获得调整后的原始像素的灰阶值的方法。而针对分割成多个灰阶值子区间的情况而言，每一灰阶值子区间的增益项可根据情况而设定为相同值或不同值。

在关于本发明实施例的影像调整方法中，可以利用例如影像接收器来进行影像数据的接收动作，并通过与影像接收器耦接的影像处理器来执行前述实施例中，针对影像数据所进行的各种运算动作，来获得调整后的灰阶值与累积像素总数的对应关系，以进行显示影像的调整。

接着请参照图5，图5绘示本发明另一实施例的影像调整方法的流程图。本实施例是通过与图1实施例不同的另一种角度，所进行的影像调整方法。其中，本实施例的步骤包括：首先，接收影像数据，并依据影像数据的多个像素来获得第一累增数据直方曲线(S510)。其中，累增数据直方曲线代表像素的灰阶值与累积像素总数的对应关系。接着，再依据第一累增数据直方曲线的最大灰阶值所对应的第一最大累计总数，来对第一累增数据直方曲线进行整形，以获得第二累增数据直方曲线(S520)，其中，第二累增数据直方曲线的最大灰阶值所对应的第二最大累积像素总数等于2^N-1，N为正整数，并且，N为第一最大累积像素总数的最高有效位的位置。最后，再依据第二累增数据直方曲线来进行像素的灰阶值的调整(S530)。

而关于本实施例各步骤的施行细节，在前述实施例中皆有详细的介绍，以下不多赘述。

综上所述，本发明利用对影像数据的原始像素的累增数据直方曲线，以加入扩充像素的方式进行整形，使调整后的累增数据直方曲线的最大灰阶值所对应的最大累积像素总数等于2^N-1。并利用调整后的累增数据直方曲线的灰阶值与累积像素总数的对应关系来进行原始像素的调整。如此一来，计算用来调整原始像素的伽玛参数数据时，可以避免使用除法器来进行计算，有效节省硬件成本。并且，使显示影像可以应用更多的颜色来进行显示，提升显示的品质。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，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，可作若干的更动与润饰，故本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (14)

1.一种影像调整方法，包括：

接收一影像数据，其中该影像数据具有多个原始像素，该些原始像素的数量为Num1，且2^N-1≤Num1≤2^N-1，其中N与Num1为自然数；

加入多个扩充像素，使该些原始像素与该些扩充像素的数量和Num2等于2^N-1；以及

计算多个灰阶值分别所对应的累积像素总数，其中该些累积像素总数不大于各该灰阶值的该些原始像素以及该些扩充像素的总数；以及

依据该些灰阶值与该些累积像素总数的对应关系来进行该些原始像素的灰阶值的调整。

2.如权利要求1所述的影像调整方法，其中加入该些扩充像素的步骤包括：

对应所有的各该灰阶值，平均加入部分的该些扩充像素。

3.如权利要求1所述的影像调整方法，其中加入该些扩充像素的步骤包括：

判断该些原始像素的灰阶值分布在该些灰阶值的一灰阶值分布区间；以及

对应该分布区域中的各该灰阶值，平均加入该些扩充像素。

4.如权利要求1所述的影像调整方法，其中加入该些扩充像素的步骤包括：

依据该些原始像素的灰阶值大小对该些原始像素分成多个灰阶值子区间；以及

针对该些灰阶值子区间的至少其中之一加入该些扩充像素。

5.如权利要求4所述的影像调整方法，其中该些第一灰阶值子区间各自具有最大子灰阶值是对应的第一最大子累积像素总数，以及该些原始像素于加入该些扩充像素后，各该最大子灰阶值所对应的多个第二最大子累积像素总数分别等于2^N(i)-1，N(i)为正整数，其中N(i)为第i个灰阶值子区间的该第一最大子累积像素总数的最高有效位的位置。

6.如权利要求1所述的影像调整方法，其中还包括：

将该些原始像素的灰阶值共同乘上一增益项，以获得调整后的该些原始像素的灰阶值。

7.如权利要求1所述的影像调整方法，其中依据该些灰阶值与该些累积像素总数的对应关系来进行该些原始像素的灰阶值的调整的步骤包括：

取用该些累积像素总数各自的最大M个位以产生该些伽玛参数数据，其中M为一正整数且M≤N；以及

依据该些伽玛参数数据来进行该些原始像素的灰阶值的调整。

8.一种影像调整方法，包括：

接收一影像数据，依据该影像数据的多个像素来获得一第一累增数据直方曲线，其代表该些像素的灰阶值与累积像素总数的对应关系；

依据该第一累增数据直方曲线的一最大灰阶值所对应的一第一最大累计总数，来对该第一累增数据直方曲线进行整形，以获得一第二累增数据直方曲线，其中该第二累增数据直方曲线的该最大灰阶值所对应的一第二最大累积像素总数等于2^N-1，N为正整数，其中N为该第一最大累积像素总数的最高有效位的位置；以及

依据该第二累增数据直方曲线来进行该些像素的灰阶值的调整。

9.如权利要求8所述的影像调整方法，其中对该第一累增数据直方曲线进行整形的步骤包括：

对该第一累增数据直方曲线的该些累积像素总数加上一线性项。

10.如权利要求8所述的影像调整方法，其中对该第一累增数据直方曲线进行整形的步骤包括：

依据该第一累增数据直方曲线，判断该些像素所分布的一灰阶值分布区域间；以及

于该第一累增数据直方曲线的该灰阶值分布区域间内的该些累积像素总数增加一线性项。

11.如权利要求8所述的影像调整方法，其中对该第一累增数据直方曲线进行整形的步骤包括：

依据该第一累增数据直方曲线，将该些像素所分布的一灰阶值分布区间区分成多个第一灰阶值子区间；以及

针对该些灰阶值子区间内各自的该些累积像素总数，分别加上不同的线性项。

12.如权利要求11所述的影像调整方法，其中该些第一灰阶值子区间各自具有最大子灰阶值对应的第一最大子累积像素总数，以及该第二累增数据直方曲线的该些最大子灰阶值所对应的多个第二最大子累积像素总数分别等于2^N(i)-1，N(i)为正整数，其中N(i)为第i个灰阶值子区间的该第一最大子累积像素总数的最高有效位的位置。

13.如权利要求8所述的影像调整方法，还包括：

对该第一累增数据直方曲线的累积像素总数乘上一增益项。

14.如权利要求8所述的影像调整方法，其中依据该些灰阶值与该些累积像素总数的对应关系来获得该影像数据的伽玛参数数据的步骤包括：

取用该第二累增数据直方曲线的该些累积像素总数各自的最大M个位以产生该些伽玛参数数据，其中M为一正整数且M≤N；以及

依据该伽玛参数数据来进行该些像素的灰阶值的调整。

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