CN103489160B - Cmos传感图像可视度增强方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种CMOS传感图像可视度增强算法，可以根据亮度分布统计对不同亮度等级的CMOS传感图像自适应地分配相应的Gamma值以进行Gamma校正，从而在图像明暗程度发生变化时形成一个平缓的视觉渐变，达到增强可视度的效果。

Description

CMOS传感图像可视度增强方法
【技术领域】
本发明涉及数字图像处理技术，尤其涉及一种CMOS传感图像可视度增强算法。
【背景技术】
医学电子内窥镜主要用于外科手术和常规医疗检查中，与传统的外科手术相比，医学电子内窥镜具备的功能性微创手术特性已近得到医生和患者的广泛接受。医学电子内窥镜基于人体天然孔洞或必要时外部开设的若干小孔，医生只需将内窥镜镜头深入患者体内，通过其他手术器械以及摄像显示系统就能够在体外了解患者体内影像信息并进行相应的手术操作。
医学电子内窥镜是传统内窥镜与计算机、微电子等技术的不断发展和融合的产物，是当前应用广泛的医疗仪器。医学电子内窥镜图像采集由图像传感器实现，图像传感器目前主要包括CCD传感器和CMOS传感器，CCD传感器具有高解析度、低噪声等优点，在高端产品中得到广泛应用，但是CCD传感器大规格的成品率低、成本高；CMOS传感器具有长时间曝光温升低、成品率高、成本低的优点，但其同时具有可视度不理想、成像的动态范围不能自适应调节以及需要软件进行后期加工等缺点。
【发明内容】
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种CMOS传感图像可视度增强算法。
本发明提出的CMOS传感图像可视度增强算法包括以下步骤：S10、以步长S对[50,100]亮度范围进行划分，获得亮度区间，其中步长S取值范围为4-6；S20、获取各个所述亮度区间的CMOS传感图像像素亮度等级分布；S30、获取亮度等级小于X的像素数占总像素数的比例值满足不超过阈值T条件下的最大值Xmax，其中，X为所述亮度区间的边界值，且50≤X≤100，阈值T取值范围为85％-90％；S40、根据Xmax对当前CMOS传感图像分配Gamma值，其中，所述Gamma值＝-0.001×Xmax+1；S50、采用所述Gamma值对当前CMOS传 感图像进行Gamma校正。
本发明提出的CMOS传感图像可视度增强算法根据亮度分布统计对不同亮度等级的CMOS传感图像自适应地分配相应的Gamma值以进行Gamma校正，从而在图像明暗程度发生变化时形成一个平缓的视觉渐变，达到增强可视度的效果。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的CMOS传感图像可视度增强算法流程图。
图2为本发明一实施例的亮度等级与Gamma值对应关系图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。
本发明提供一种CMOS传感图像可视度增强算法。如图1所示，本发明提出的CMOS传感图像可视度增强算法包括以下步骤：S10、以步长S对[50,100]亮度范围进行划分，获得亮度区间，其中步长S取值范围为4-6；S20、获取各个所述亮度区间的CMOS传感图像像素亮度等级分布；S30、获取亮度等级小于X的像素数占总像素数的比例值满足不超过阈值T条件下的最大值Xmax，其中，X为所述亮度区间的边界值，且50≤X≤100，阈值T取值范围为85％-90％；S40、根据Xmax对当前CMOS传感图像分配Gamma值，其中，所述Gamma值＝-0.001×Xmax+1；S50、采用所述Gamma值对当前CMOS传感图像进行Gamma校正。
下文将对本发明提出的CMOS传感图像可视度增强算法各步骤原理作进一步详细描述。
在步骤S10中，需要对[50,100]亮度范围进行划分，以获取亮度区间。一般情况下，采用CMOS传感器的医用电子内窥镜获取的传感图像亮度等级在范围0-255内，其亮度等级越接近于0，表明传感图像越暗；其亮度等级越接近于255， 表明传感图像越亮。
在常见情形中，CMOS传感图像的平均亮度等级极端偏暗或偏亮的情况较为少见，大部分CMOS传感图像的平均亮度等级处于[50,100]亮度范围内，因此在步骤S10中，首先采用步长S对[50,100]亮度范围进行划分，获得亮度区间，其中步长S取值范围为4-6。
优选地，采用值为5的步长S对[50,100]亮度范围进行划分，得到均匀分布的10个亮度区间以及11个亮度等级边界值。
在步骤S20中，获取各个所述亮度区间的CMOS传感图像像素亮度等级分布。在步骤S10中已划分得到所述10个亮度区间，在步骤S20中即可对一整幅CMOS传感图像的所有像素亮度等级分布进行统计，也即获取在亮度等级小于50、亮度等级大于100以及所述10个亮度区间内的像素亮度等级分布。
在步骤S30中，基于CMOS传感图像像素亮度等级分布，获取亮度等级小于X的像素数占总像素数的比例值满足不超过阈值T条件下的最大值Xmax，其中，X为所述亮度区间的边界值，且50≤X≤100，阈值T取值范围为85％-90％。具体地，可以在[50,100]亮度范围内将X值从小至大依次计算，得到每一边界值下像素数占总像素数的比例值，最终可以获得在所述比例值不超过阈值T条件下的最大值Xmax。优选地，阈值T取值87.5％。
在步骤S40中，根据Xmax对当前CMOS传感图像分配Gamma值。一般认为亮度等级小于100的像素数占总像素数的比例值不超过阈值T时，CMOS传感图像为正常亮度图像；亮度等级X小于50的像素数占总像素数的比例值大于T时，CMOS传感图像偏亮；亮度等级X大于100的像素数占总像素数的比例值大于T时，CMOS传感图像偏暗。因此，根据所获得的Xmax可以对当前CMOS传感图像分配Gamma值，其中，所述Gamma值＝-0.001×Xmax+1，得到如图2所示的亮度等级与Gamma值对照表(以步长S＝5为例)；当亮度等级X小于50的像素数占总像素数的比例值大于T时，对当前CMOS传感图像分配大小为1.1的Gamma值；当亮度等级X大于100的像素数占总像素数的比例值大于T时，对当前CMOS传感图像分配大小为0.98的Gamma值。
在步骤S50中，采用在步骤S40中获取的所述Gamma值对当前CMOS传 感图像进行Gamma校正，从而增强CMOS传感图像的表现能力。
本发明提出的CMOS传感图像可视度增强算法根据亮度分布统计对不同亮度等级的CMOS传感图像分配相应的Gamma值以进行Gamma校正，从而增强传感图像的表现能力。对于偏暗的传感图像，采用的Gamma值小于1，可以有效提高场景的亮度和可视度；对应于普通场景，由于器件本身的Gamma特性具有一定的暗化特性，采用的Gamma值接近于1并略小于1，可以在一定程度上提高灰度图像的亮度；对应过亮甚至发白的传感图像采用大于1的gamma值来拉伸图像的动态范围，增强图像的层次感和细节可视度。本发明提出的CMOS传感图像可视度增强算法采用适当的场景检测策略，设计连续变化的Gamma值，能够根据图像的明暗程度自适应地设定相应的Gamma值，从而在图像明暗程度发生变化时形成一个平缓的视觉渐变，达到增强可视度的效果。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种CMOS传感图像可视度增强方法，包括以下步骤：
S10、以步长S对[50,100]亮度范围进行划分，获得亮度区间，其中步长S取值范围为4-6；
S20、获取各个所述亮度区间的CMOS传感图像像素亮度等级分布；
S30、获取亮度等级小于X的像素数占总像素数的比例值满足不超过阈值T条件下的最大值Xmax，其中，X为所述亮度区间的边界值，且50≤X≤100，阈值T取值范围为85％-90％；
S40、根据Xmax对当前CMOS传感图像分配Gamma值，其中，所述Gamma值＝-0.001×Xmax+1；
S50、采用所述Gamma值对当前CMOS传感图像进行Gamma校正。
2.根据权利要求1所述的CMOS传感图像可视度增强方法，其特征在于，当亮度等级X小于50的像素数占总像素数的比例值大于T时，对当前CMOS传感图像分配大小为0.98的Gamma值。
3.根据权利要求1所述的CMOS传感图像可视度增强方法，其特征在于，当亮度等级X大于100的像素数占总像素数的比例值大于T时，对当前CMOS传感图像分配大小为1.1的Gamma值。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的CMOS传感图像可视度增强方法，其特征在于，步长S取值为5。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的CMOS传感图像可视度增强方法，其特征在于，阈值T取值为87.5％。
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