CN104486606B - 调整图像亮度和对比度的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调整图像亮度和对比度的方法，包括步骤：接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的RGB图像提取图像调整前的RGB值以及基于所述图像调整前的RGB值获得平均亮度值；将图像调整前的RGB值和调整参数代入预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式中，计算得到图像调整后的RGB值；其中所述关系式通过RGB转HSV的公式、HSV空间上的亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到；基于图像调整后的RGB值，对RGB图像进行亮度调整，获得调整后的RGB图像；输出所述调整后的RGB图像。本发明还公开了一种调整图像亮度和对比度的装置。

Description

调整图像亮度和对比度的方法及其装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种调整图像亮度和对比度的方法及其装置。

背景技术

随着计算机技术、图像处理技术的发展和普及，数字图像处理应用越来越广泛。彩色数字图像可由多种彩色空间模型来表示，如RGB和HSV等。其中：

RGB空间模型：一种三基色混色原理产生的颜色模型，三基色为红、绿、蓝，分别由R、G、B表示，自然界中各种颜色都可以由三基色按不同比例相加混合而成。

HSV模型：一种比较符合人眼视觉特性的颜色模型，具有亮色分离的优点。H、S、V分别代表色调信号、饱和度信号及亮度信号。在实际应用中，图像调整(例如，彩色图像增强)需要在不同的彩色空间进行处理。

常见的彩色图像增强算法是将彩色图像经过彩色空间转换，将密切相关的三个分量的空间转换到基本不相关的色度空间，最常见的是HSV空间模型；基于HSV空间模型的亮度和对比度增强是最常见的图像增强方式。

在HSV空间模型中，亮度和对比度增强有两个方面，一是提高整体亮度，二是增强对比度。亮度是指图像的明亮程度。对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小。对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说，对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而对比度小，则会让整个画面都灰蒙蒙的。简单的讲，对比度反应了图片上亮区域和暗区域的层次感。而反应到图像编辑上，调整对比度就是在保证平均亮度值不变的情况下，扩大或缩小亮的点和暗的点的差异。既然是要保证平均亮度值不变，所以对每个点的调整比例必须作用在该值和平均亮度值的差值之上，这样才能够保证计算后的平均亮度值不变。

常用的图像数据是RGB格式且每个分量用8位表示，因此每个分量的范围是0到255之间的整数。对于常用的RGB图像，传统的亮度对比度增强处理过程是：

(1)首先，将图像的RGB空间模型转换为HSV空间模型，并计算出对应的H、S、V值。

(2)然后，在HSV空间模型中，对应增强亮度和对比度，从而得到增强后的亮度V′。

(3)最后，将增强亮度和对比度后的HSV空间模型重新转回RGB空间模型，并基于增强亮度和对比度后的HSV空间模型的H、S、V′值，计算得到增强亮度后的RGB空间模型的R′、G′、B′后进行显示。

用一个简单的模型可以表示传统的这种增强图像亮度的过程：即

RGB→HSV→HSV′→R′G′B′。

而且，每对图像进行一次亮度调整，就需要重复上述过程一次。下面，通过进一步的描述，详细介绍传统的这种增强图像亮度的各个过程：

(1)RGB空间模型转换为HSV空间模型

设(r,g,b)分别代表一个颜色的红、绿和蓝值，它们的取值为区间[0，1]内的小数(将0到255之间的整数的RGB值对应调整为区间[0，1]内的小数)。设max为r,g和b中的最大者，设min为这些值中的最小者，H∈[0,360)是角度的色相角，而s,v∈[0,1]是饱和度S和亮度V。

通过以下公式(A)计算出HSV空间模型中的(h,s,v)值：

其中，r表示输入的R的颜色值，g表示输入的G的颜色值，b表示输入的B的颜色值，max表示r、g、b中的最大值，min表示r、g、b中的最小值，h表示色调，s表示饱和度，v表示亮度。

(2)HSV空间模型增强亮度和对比度

在HSV空间调整亮度和对比度有两个方面，一是提高或减少整体亮度，二是增强或降低对比度，两个方面的调整可以用一个亮度对比度调整公式(B)表示：

v′＝Inc+Mean+(v-Mean)*(1+P) (B)

其中v表示原始像素点亮度，Inc表示整张图片提高或减少的亮度(Inc大于0时表示提高亮度，Inc小于0时表示减少亮度)，Mean表示整张图片的平均亮度值，v′表示调整后的亮度，而P为对比度调整值，调整范围[-1,1]。由该公式可知，当Inc为0时就是只有对比度增强。当P大于0就表示提高对比度，P小于0则表示降低对比度，而当P为0时，则前后对比度没有任何变化。另外，由该公式可知，在HSV空间中，无论提高或减少整体亮度还是增强或降低对比度，其综合结果体现在亮度的变化上，即v′。

经过亮度和对比度调整后，得到HSV空间模型中的(h,s,v′)值。

(3)HSV空间模型重新转回RGB空间模型

在给定HSV中(h,s,v′)值定义的一个颜色，h在指示色相角度的值域[0,360)中，饱和度和亮度的s和v’变化于0到1之间，在RGB空间中对应的(r′,g′,b′)三原色可以通过以下公式(C)和(D)得到：

对于每个颜色分量(r′,g′,b′)，则有：

可见，在传统的图像亮度调整方法中，需要经过RGB空间转为HSV空间以及HSV空间转为RGB空间的两个颜色模型的转换，而且通过上述公式可知，在RGB空间转为HSV空间的这个转化过程中涉及大量的计算，而且H分量的计算还涉及多个分支判断。而将亮度调整后的HSV空间重新转换到RGB空间时，这个转换同样存在大量的计算以及多个分支的判断。因此整个过程中需要很大的计算量，而且占用较大的计算资源，速度极其低下，对于视频图像的亮度对比度增强远不能满足实时的需求。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种调整图像亮度和对比度的方法及其装置，无需进行RGB和HSV空间的互相转换即可直接对RGB图像进行亮度和对比度的调整，从而提高处理速度。

本发明实施例公开了一种调整图像亮度的方法，包括步骤：

接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的RGB值以及基于所述图像调整前的RGB值获得平均亮度值；

将所述图像调整前的RGB值、平均亮度值和调整参数代入预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式中，计算得到图像调整后的RGB值；其中所述关系式通过RGB转HSV的公式、HSV空间上的亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到；

基于所述图像调整后的RGB值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

输出所述调整后的RGB图像。

作为上述技术方案的改进，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；所述HSV空间上的亮度对比度调整公式如下：

V′＝I+V+(V-A)*P

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值。

在本发明一个实施例中，所述关系式为：

R′＝R*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

G′＝G*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

B′＝B*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值。

在本发明另一个实施例中，所述关系式为：

R′＝R*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

G′＝G*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

B′＝B*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值,0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位。

在本发明另一个实施例中，所述关系式为：

R′＝R*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

G′＝G*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

B′＝B*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值,-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位。

在本发明另一个实施例中，所述关系式为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值可以通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5),

其中int表示取整，+0.5表示四舍五入。

在本发明另一个实施例中，所述关系式为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值可以通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5),

其中,int表示取整，+0.5表示四舍五入。

作为上述技术方案的改进，所述亮度调整值包括亮度提高/减少值；所述对比度调整值包括对比度提高/降低值。

本发明实施例相应提供了一种调整图像亮度和对比度的装置，包括：

存储单元，用于存储一预先设置的关系式，所述关系式用于描述图像亮度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系；其中所述关系式通过RGB转HSV的公式、HSV空间上的亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到；

接收单元，用于接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的RGB值以及基于所述图像调整前的RGB值获得平均亮度值；

计算单元，用于将所述图像调整前的RGB值、平均亮度值和调整参数代入所述关系式中，计算得到图像调整后的RGB值；

调整单元，基于所述图像调整后的RGB值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

输出单元，输出所述调整后的RGB图像。

本发明实施例提供了另一种调整图像亮度和对比度的方法，包括步骤：

S1、接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

S2、基于所述图像调整前的红、绿、蓝值、平均亮度值以及所述亮度调整值和对比度调整值，计算出图像调整后的红、绿、蓝值，包括步骤：

S21、通过公式(1a)得到图像调整前的亮度：

V＝max(R,G,B) (1a)

其中，V为图像调整前的亮度，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值；

S22、通过公式(2a)得到图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)*P (2a)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为对比度调整值；

S23、通过公式(3a)～(5a)分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝R*V′/V (3a)

G′＝G*V′/V (4a)

B′＝B*V′/V (5a)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，V′为图像调整后的亮度，V为图像调整前的亮度；

S3、基于所述图像调整后的红、绿、蓝值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

S4、输出所述调整后的RGB图像。

在本发明另一个实施例中，在所述步骤S22中，通过以下公式(2a＇)，替换上述公式(2a)，以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm (2a＇)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值,0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

在本发明另一个实施例中，在所述步骤S22中，通过以下公式(2a″)替换上述公式(2)，以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V-(V-A)＞＞p1-(V-A)＞＞p2-…-(V-A)＞＞pm， (2a″)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值,-1≤P＜0，且 m为大于或等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

在本发明另一实施例中，在所述步骤S23中，通过以下公式(3a＇)～(5a＇)对应替换上述公式(3a)～(5a)以分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N (3a＇)

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N (4a＇)

B′＝(B*TAB[V]*V′)＞＞N (5a＇)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值可以通过查找对照表获得；所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值通过以下公式(6a)获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (6a)

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

作为上述方案的改进，所述亮度调整值包括亮度提高/减少值；所述对比度调整值包括对比度提高/降低值。

本发明实施例对应提供了一种调整图像亮度和对比度的装置，包括：

接收单元，用于接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

计算单元，用于根据所述图像调整前的红、绿、蓝值、平均亮度值以及所述亮度调整值和对比度调整值，计算出图像调整后的红、绿、蓝值，包括：

第一计算模块，通过公式(1a)得到图像调整前的亮度：

V＝max(R,G,B) (1a)

其中，V为图像调整前的亮度，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值；

第二计算模块，通过公式(2a)得到图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)*P (2a)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为对比度调整值；

第三计算模块，通过公式(3a)～(5a)分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝R*V′/V (3a)

G′＝G*V′/V (4a)

B′＝B*V′/V (5a)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，V′为图像调整后的亮度，V为图像调整前的亮度；

调整单元，基于所述图像调整后的红、绿、蓝值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，从而获得调整后的RGB图像；以及

输出单元，用于输出所述调整后的RGB图像。

本发明实施例提供了另一种调整图像亮度和对比度的方法，包括步骤：

(a)提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数,并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

(b)将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

(c)计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的差值；

(d)计算所述差值与所述对比度调整值之间的乘积值；

(e)藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述乘积值而产生图像调整后的亮度值；

(f)计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

(g)藉由所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

本发明实施例相应提供了另一种调整图像亮度和对比度的装置，包括：

提取器，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值，其中所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

比较器，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值；

减法器，用于计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的差值；

第一乘法器，用于计算所述差值与所述对比度调整值之间的乘积值；

加法器，用于接收所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述乘积值，从而产生图像调整后的亮度值；

除法器，用于计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

第二乘法器，用于分别将所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

本发明实施例还提供了另一种调整图像亮度和对比度的方法，包括步骤：

(a)提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数,并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

(b)将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

(c)计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

(d)将所述对比度调整值转换成二进制值；

(e)将所述第一差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

(f)将所述对比度调整值与0比较，若大于0，藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述至少一个偏移值而产生图像调整后的亮度值；否则，藉由所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的和值，减去所述至少一个偏移值后所得的第二差值作为图像调整后的亮度值；

(g)计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

(h)藉由所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

本发明实施例相应提供了另一种调整图像亮度和对比度的装置，包括：

提取器，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值，其中所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

第一比较器，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值；

第一减法器，用于计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

二进制转换器，用于将所述对比度调整值转换成二进制值；

移位器，用于将所述差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

第一加法器，用于计算所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的第一和值；

第二比较器，用于将所述对比度调整值与0比较大小；

第二加法器，用于当所述对比度调整值大于或等于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二和值，所述第二和值作为图像调整后的亮度值；

第二减法器，用于当所述对比度调整值小于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二差值，所述第二差值作为图像调整后的亮度值；

除法器，用于计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

乘法器，用于分别将所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

本发明实施例还提供了另一种调整图像亮度和对比度的方法，包括步骤：

(a)提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数,并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

(b)将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

(c)计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

(d)将所述对比度调整值转换成二进制值；

(e)将所述第一差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

(f)将所述对比度调整值与0比较，若大于0，藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述至少一个偏移值而产生图像调整后的亮度值；否则，藉由所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的和值，减去所述至少一个偏移值后所得的第二差值作为图像调整后的亮度值；

(g)基于所述图像调整前的亮度值查找对照表中的数组值；其中，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个数组值，且每一个所述数组值为将2^N与亮度的比值的四舍五入的取整；其中，N的取值范围为：12≤N≤24；

(h)藉由所述数组值与所述图像调整后的亮度值相乘后，再分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生对应的第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值；

(i)对所述第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值分别进行右移N位，从而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

本发明实施例相应提供了另一种调整图像亮度和对比度的装置，包括：

提取器，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值以及平均亮度值，其中所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

第一比较器，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值；

第一减法器，用于计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

二进制转换器，用于将所述对比度调整值转换成二进制值；

第一移位器，用于将所述差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

第一加法器，用于计算所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的第一和值；

第二比较器，用于将所述对比度调整值与0比较大小；

第二加法器，用于当所述对比度调整值大于或等于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二和值，所述第二和值作为图像调整后的亮度值；

第二减法器，用于当所述对比度调整值小于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二差值，所述第二差值作为图像调整后的亮度值；

处理器，用以储存一对照表，并基于所述图像调整前的亮度值查找对照表得数组值；其中，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个数组值，且每一个所述数组值为将2^N与亮度的比值的四舍五入的取整；其中，N的取值范围为：12≤N≤24；

乘法器，用于将所述数组值与所述图像调整后的亮度值相乘后，再分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生对应的第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值；以及

第二移位器，对所述第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值分别进行右移N位，从而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

与现有技术相比，本发明公开的调整图像亮度和对比度的方法及其装置基于输入的RGB图像的RGB值及调整参数，通过预设的公式直接计算出亮度图像调整后的RGB值，从而实现对RGB图像的亮度调整。因此，解决了现有技术中每次对RGB图像进行亮度调整均需要经过RGB空间转为HSV空间以及HSV空间转为RGB空间的两个颜色模型的转换，且每次转换存在大量的计算以及多个分支的判断而导致计算量大、占用计算资源大和速度极其低下的问题，获得了计算量小、占用计算资源小以及提高处理速度的有益效果。

附图说明

图1是本发明的调整图像亮度的方法的第一实施例的流程示意图。

图2是本发明的调整图像亮度的装置的第一实施例的结构框图。

图3是本发明的调整图像亮度的装置的第一实施例的另一结构框图。

图4是本发明的调整图像亮度的装置的第一实施例的另一结构框图。

图5是本发明的调整图像亮度的方法的第二实施例的流程示意图。

图6是本发明的调整图像亮度的方法的第二实施例的另一流程示意图。

图7是是本发明的调整图像亮度的方法的第二实施例的另一流程示意图。

图8是是本发明的调整图像亮度的方法的第二实施例的另一流程示意图。

图9是本发明的调整图像亮度的方法的第二实施例的另一流程示意图。

图10是本发明的调整图像亮度的装置的第二实施例的结构框图。

图11是本发明的调整图像亮度的装置的第二实施例的另一结构框图。

图12是本发明的调整图像亮度的装置的第二实施例的另一结构框图。

图13是本发明的调整图像亮度的方法的第三实施例的流程示意图。

图14是本发明的调整图像亮度的装置的第三实施例的结构框图。

图15是本发明的调整图像亮度的方法的第四实施例的流程示意图。

图16是本发明的调整图像亮度的装置的第四实施例的结构框图。

图17是本发明的调整图像亮度的方法的第五实施例的流程示意图。

图18是本发明的调整图像亮度的装置的第五实施例的结构框图。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

参见图1，是本发明提供的一种调整图像亮度和对比度的方法的第一实施例的流程示意图。该调整图像亮度和对比度的方法包括步骤：

S101、接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的RGB值以及基于所述图像调整前的RGB值获得平均亮度值；

S102、将所述图像调整前的RGB值、平均亮度值和调整参数代入预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式中，计算得到图像调整后的RGB值；其中所述关系式通过RGB转HSV的公式、亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到；

S103、基于所述图像调整后的RGB值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

S104、输出所述调整后的RGB图像。

一般的，图像亮度和对比度调整可以包括两个维度，一个是亮度，另一个是对比度。而本发明实施例的调整图像亮度和对比度可以包括调整图像亮度和调整图像对比度。即，上述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值。其中，亮度是指图像的明亮程度。对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，简单的讲，对比度反应了图片上亮区域和暗区域的层次感。

另外，在实际的图像亮度、对比度调整中，可以包括提高或减少图像亮度，也可以包括提高或降低图像对比度。因此，上述的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

本实施例的调整图像亮度和对比度的方法无需经过RGB空间转为HSV空间以及HSV空间转为RGB空间的两个颜色模型的转换，而是基于输入的RGB图像的RGB值及调整参数，通过预设的公式直接计算出亮度图像调整后的RGB值，实现对RGB图像的亮度调整，计算量小、占用计算资源小以及提高处理速度。

在本实施例中，所述预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式是通过RGB转HSV的公式、亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到的，下面，详细描述所述关系式的几个可实现的具体实例以及计算过程。

在一个实施例中，所述预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式为：

R′＝R*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

G′＝G*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B) (1)

B′＝B*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，即，I表示图像提高或减少的亮度(I大于0时表示提高亮度，小于0时表示减少亮度，I等于0时表示不调整亮度)。P为所述对比度调整值，P的取值范围为[-1,1]，同样的，当P大于0就表示提高对比度，P小于0则表示降低对比度，而当P为0时，则前后对比度没有任何变化。换句话说，本发明实施例公开或要求保护的调整图像亮度和对比度的方法是适用于只调整图像亮度、只调整调整图像对比度或同时调整调整图像亮度和对比度的，后面的实施例也如此。

在本实施例中，关系式(1)通过RGB转HSV的公式、亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到，具体举例说明如下：

一般的，RGB转HSV的公式可以表示为：

其中，设(r,g,b)分别代表一个颜色的红、绿和蓝值，它们的取值为区间[0，1]内的小数(将0到255之间的整数的RGB值对应调整为区间[0，1]内的小数)。max表示r、g、b中的最大值，min表示r、g、b中的最小值，h表示色调，s表示饱和度，v表示亮度。

在HSV空间上调整亮度对比度的公式可以表示为：

v′＝Inc+Mean+(v-Mean)*(1+P) (B)

其中v表示原始像素点亮度，Inc表示整张图片提高或减少的亮度，Mean表示整张图片的平均亮度值，v′表示调整后的亮度，而P为对比度调整值，调整范围[-1,1]。

调整亮度后的HSV转回RGB的公式可以表示为：

对于每个颜色分量(r’,g’,b’)，则有：

通过对上述公式(A)、(B)、(C)、(D)研究分析可知，亮度对比度调整只涉及到亮度分量v的调整，而且在v分量调整前后，转换公式中的变量h、s、f、h_i皆不变。假设变换前亮度分量的值为v，亮度对比度调整之后的亮度分量值为v'，它们之间的比值为F＝v′/v。由于f和s变量都保持不变，p、q和t的值只受到变量v的影响，变换之后可以表示为：

p′＝F*p,q′＝F*q,t′＝F*t (E1)

另外，由于h_i的值变换前后不变，因此在计算(R′,G′,B′)的时候分支与变换前是一样的，而且无论是哪个分支，由于p′、q′、t′、v′的值与原始值都只差一个常数因子F，故变换后可以表示为：

(R′,G′,B′)＝F*(R,G,B) (E2)

由以上的分析可知，要想得到亮度对比度调整之后的R′,、G′、B′值，关键是获取变换前后亮度的比值，即F＝V′/V。再次将亮度对比度增强公式列出来：

v′＝Inc+v+(v-Mean)*(1+P)

Inc+Mean+(v-Mean)+(v-Mean)*P

Inc+v+(v-Mean)*P (E3)

上述公式中的所有变量皆为小数，考虑到通常图片的RGB值是0到255之间的整数，将上述公式左右两边同乘以255，得到：

V′＝I+V+(V-A)*P (E4)

其中,V′＝v′*255，I＝Inc*255，V＝v*255，A＝Mean*255,因此有:

F＝V′/V＝v′/v (E5)

假定R′、G′、B′分别为图像亮度调整后的RGB值，R、G、B分别为图像亮度对比度调整前的RGB值从而可以得到：

R’＝R*F＝R*V′/V＝R*[I+V+(V-A)*P]/V

G’＝G*F＝G*V′/V＝G*[I+V+(V-A)*P]/V (E6)

B’＝B*F＝B*V′/V＝B*[I+V+(V-A)*P]/V

再将V＝max(R,G,B)代入上述公式(E6)中，从而可以得到本实施的上述关系式(1)，如下所示：

R′＝R*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

G′＝G*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B) (1)

B′＝B*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值。

在另一个实施例中，所述预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式为：

R′＝R*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

G′＝G*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A]＞＞p2+…+[max(R,G,B)-A]＞＞pm}/max(R,G,B) (2)

B′＝B*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

在上述关系式(2)中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值,0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示为将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位。

本实施例的关系式(2)与上一实施例的关系式(1)不同的地方在于，在关系式(1)，存在(V-A)*P这个浮点数乘法。由于P的取值是范围[0,1]，而实际应用中浮点数P往往是一些离散的值，例如0.125、0.25、0.375、0.5等。考虑到浮点数乘法的运算较复杂，会影响运算速度，因此，本实施的关系式(2)对(V-A)*P这个浮点数乘法进行适当的调整，将浮点数乘法变换为整数的移位操作。

具体的，将实际应用中浮点数P表示成二进制数，对(V-A)进行各种移位操作然后求和，就可以得到(V-A)*P。即，将浮点数P表示为：P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；那么，得到：

(V-A)*P＝(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm。

例如，当浮点数P为0.375时，可将P进行二进制在转换，得到P＝0.375＝1/2²+1/2³,从而可以得到：(V-A)*P＝(V-A)＞＞2+(V-A)＞＞3。

可见，本实施例使用的关系式(2)，采用整数移位来代替了上述实施例的关系式(1)中的浮点数乘法，降低了运算复杂度，并提高了运算速度。

另外，在本实施例中，所述关系式(2)用于提高图像对比度，即P的取值范围为[0,1]的情况；当需要降低图像对比度时，即P的取值是范围[-1,0]的情况下，则使用以下关系式(2＇):

R′＝R*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

G′＝G*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B (2＇)

B′＝B*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值,-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位。

在另一个实施例中，所述预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N (3)

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

在上述关系式(3)中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值可以通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5),

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

本实施例的关系式(3)与上述实施例的关系式(1)不同的地方在于，在关系式(1)，存在即这个浮点数除法。即使经过上述实施例的关系式(2)采用整数移位来代替了上述实施例的关系式(1)中的浮点数乘法，但关系式(2)中仍然存在即这个除法，即无可避免须使用到除法器，然而使用除法器常需用到一查找表(LUT),其也造成计算结果不准确。甚而，该除法所造成的误差会进一步被之后的乘法程序放大。

因此，本实施例所使用的关系式(3)对即这个除法进行适当的调整，将除法变换为查表和整数乘法。

对于任何一个整数X，我们要将X/V转换为整数操作，且误差控制在非常小的范围。由于V＝Max(R,G,B)的取值范围是[0,255]，当V为0时可以不做任何处理，其他可以将除数的倒数1/V放到一个数组TAB[255]中，为了保证数组中的值为整数，而且为了乘法误差尽量小以及数组中的每个值尽量不一样，我们将数值调整为2^N/V，最后对求取的值右移N位即可。其中，N的取值范围为：12≤N≤24，N优选为16。

因此，对于RGB中的任何三个分量R′、G′、B′，我们有：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N,

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N,

B′＝(B*TAB[V]*V′)＞＞N,

其中,将V′＝I+V+(V-A)*P代入上式中，从而得到上述关系式(3)。其中，TAB数组的具体表达式为：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (3a)

其中V＝1,2,…,254,255，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

在实际应用中，可将亮度V＝1,2,…,254,255时对应的255个TAB[V]数组值(通过上述公式(3a)计算得到)预先存储到对照表中，当计算出图像调整的亮度V值时，通过查找对照表可得到TAB[V]的值，例如，当计算到V为175时，通过查表得：TAB[175]＝374。

可见，本实施例使用的关系式(3)，采用查表、整数移位和整数乘法来代替了上述实施例的关系式(1)中的浮点数乘法和除法，进一步降低了运算复杂度，提高了运算速度，并且减少了计算的误差。

另外，在本实施例中，所述关系式(3)用于提高图像对比度，即P的取值范围为[0,1]的情况；当需要降低图像对比度时，即P的取值是范围[-1,0]的情况下，则使用以下关系式(3＇):

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N (3＇)

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值可以通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5),

其中,int表示取整，+0.5表示四舍五入。

参考图2，是本发明的调整图像亮度的装置的第一实施例的结构框图。该调整图像亮度的装置包括：

存储单元201，用于存储一预先设置的关系式，所述关系式用于描述图像亮度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系；其中所述关系式通过RGB转HSV的公式、亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到；

接收单元202，用于接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的RGB值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值；

计算单元203，用于将所述图像调整前的RGB值、平均亮度值和调整参数代入所述关系式中，计算得到图像调整后的RGB值；

调整单元204，基于所述图像调整后的RGB值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

输出单元205，输出所述调整后的RGB图像。

同样的，本实施例的调整图像亮度的装置可用于调整图像亮度和调整图像对比度。即，所述调整参数可包括亮度调整值和对比度调整值。

另外，在实际的图像亮度、对比度调整中，可以包括提高或减少图像亮度，也可以包括提高或降低图像对比度。因此，上述的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

在本实施例中，如图2所示，所述存储单元201预存的关系式为：

R′＝R*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

G′＝G*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B) (1)

B′＝B*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]*P}/max(R,G,B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值。

其中，关系式(1)通过RGB转HSV的公式、亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到，具体请参见上面描述，在此不再赘述。

在本实施例的另一结构框图中，如图3所示，所述存储单元301预存的关系式为：

R′＝R*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

G′＝G*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B (2)

B′＝B*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+[max(R,G,B)-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

在上述关系式(2)中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值,0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示为将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位。

本实施例的存储单元301预存的关系式(2)，采用整数移位来代替了上述实施例的关系式(1)中的浮点数乘法，降低了运算复杂度，并提高了运算速度。

在本实施例中，所述存储单元301预置的关系式(2)用于提高图像对比度，即P的取值范围为[0,1]的情况；当需要降低图像对比度时，即P的取值是范围[-1,0]的情况下，则使用所述存储单元401预置的关系式(2＇)：

R′＝R*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

G′＝G*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B (2＇)

B′＝B*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-[max(R,G,B)-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm/maxR,G,B

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值,-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位。

在本实施例的另一结构框图中，如图4所示，所述存储单元401预存的关系式为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N (3)

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R,G,B)+[max(R,G,B)-A]＞＞p1+maxR,G,B-A＞＞p2+…+maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

在上述关系式(3)中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值通过查找对照表可以获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5),

其中int表示取整，+0.5表示四舍五入。

本实施例的关系式(3)与图3的关系式(1)不同的地方在于，本实施例所使用的关系式(3)对即这个除法进行适当的调整，将除法变换为查表和整数乘法。具体的，将除数的倒数1/V放到一个数组TAB[255]中，为了保证数组中的值为整数，而且为了乘法误差尽量小以及数组中的每个值都不一样，我们将数值调整为2^N/V，最后对求取的值右移N位，即可，其中，N的取值范围为：12≤N≤24，N优选为16。因此，对于RGB中的任何三个分量R′、G′、B′，我们有：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N,

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N,

B′＝(B*TAB[V]*V′)＞＞N,

其中,将V′＝I+V+(V-A)*P代入上式中，从而得到上述关系式(3)。其中，TAB数组的具体表达式为：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (3e)

其中V＝1,2,…,254,255，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

因此，本实施例的存储单元401还存储有对照表，可将亮度V＝1,2,…,254,255时对应的255个TAB[V]数组值(通过上述公式(3e)计算得到)预先存储到对照表中，当计算出图像调整的亮度V值时，通过查找对照表可得到TAB[V]的值，例如，当计算到V为175时，通过查表得：TAB[175]＝374。

本实施例调整图像亮度的装置通过存储单元401预置的关系式(3)和对照表，采用查表、整数移位和整数乘法来代替了上述实施例的关系式(1)中的浮点数乘法和除法，进一步降低了运算复杂度，提高了运算速度，并且减少了计算的误差。

在本实施例中，所述存储单元401预置的关系式(3)用于提高图像对比度，即P的取值范围为[0,1]的情况；当需要降低图像对比度时，即P的取值是范围[-1,0]的情况下，则使用所述存储单元401预置的关系式(3＇):

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N (3＇)

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R,G,B)-[max(R,G,B)-A]＞＞p1-maxR,G,B-A＞＞p2-…-maxR,G,B-A＞＞pm＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R,G,B)-A]＞＞pm表示将[max(R,G,B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值可以通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5),

其中,int表示取整，+0.5表示四舍五入。

参考图5，是本发明的调整图像亮度的方法的第二实施例的流程示意图。该调整图像亮度的方法包括步骤：

S501、接收RGB图像以及调整参数，基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

S502、通过公式(1a)得到图像调整前的亮度：

V＝max(R,G,B) (1a)

其中，V为图像调整前的亮度，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值；

S503、通过公式(2a)得到图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)*P (2a)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为对比度调整值；

S504、通过公式(3a)～(5a)分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝R*V′/V (3a)

G′＝G*V′/V (4a)

B′＝B*V′/V (5a)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，V′为图像调整后的亮度，V为图像调整前的亮度；

S505、基于所述图像调整后的红、绿、蓝值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

S506、输出所述调整后的RGB图像。

同样的，本实施例的调整图像亮度的方法可用于调整图像亮度和调整图像对比度。在实际的图像亮度对比度调整中，可以包括提高或减少图像亮度，也可以包括提高或降低图像对比度。因此，本实施例的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

本实施例的调整图像亮度的方法无需经过RGB空间转为HSV空间以及HSV空间转为RGB空间的两个颜色模型的转换，而是基于输入的RGB图像的RGB值及调整参数，通过预设的公式直接计算出亮度图像调整后的RGB值，实现对RGB图像的亮度调整，计算量小、占用计算资源小以及提高处理速度。

在本实施例调整图像亮度和对比度的方法的另一个实现流程中，如图6所示，其中，步骤SS601～S602、S604～S606步骤与图5对应的步骤一致，不同的是，在所述步骤S603中，通过以下公式(2a＇)替换图5所示的步骤S503中的公式(2a)，以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm (2a＇)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值,0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。在本实施例中，由于采用整数移位的公式(2a＇)来代替了上述图5中的浮点数乘法的公式(2a)，从而降低了运算复杂度，并提高了运算速度。

可以理解的，图6所示的调整图像亮度和对比度的方法用于提高图像对比度，即P的取值范围为[0,1]的情况；当需要降低图像对比度时，即P的取值是范围[-1,0]的情况下，如图7所示，其中，步骤SS701～S702、S704～S706步骤与图5对应的步骤一致，在所述步骤S703中，通过以下公式(2a″)替换图5所示的步骤S503中的公式(2a)，以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V-(V-A)＞＞p1-(V-A)＞＞p2-…-(V-A)＞＞pm， (2a″)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值,-1≤P＜0，且 m为大于或等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

在本实施例调整图像亮度的方法的又一个实现流程中，如图8所示，其中，步骤SS801～S803、S805～S806步骤与图6对应的步骤一致，不同的是，在所述步骤S804中，通过以下公式(3a＇)～(5a＇)对应替换图6的步骤S604中的公式(3a)～(5a)以分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N (3a＇)

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N (4a＇)

B′＝(B*TAB[V]*V′)＞＞N (5a＇)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24,N优选为16；而TAB[V]的值通过查找对照表可以获得；所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值通过以下公式(6a)获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (6a)

其中int表示取整，+0.5表示四舍五入。

在本实施例中，由于采用查表、整数移位和整数乘法的公式(2a＇)～(5a＇)来代替了上述图5中的浮点数乘法和除法的公式(2a)～(5a)，从而进一步降低了运算复杂度，提高了运算速度，并且减少了计算的误差。

同样的，图8所示的调整图像亮度和对比度的方法用于提高图像对比度，即P的取值范围为[0,1]的情况；当需要降低图像对比度时，即P的取值是范围[-1,0]的情况下，如图9所示，其中，步骤SS901～S903、S905～S906步骤与图7对应的步骤一致，不同的是，在所述步骤S904中，通过以下公式(3a＇)～(5a＇)对应替换图7的步骤S704中的公式(3a)～(5a)以分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N (3a＇)

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N (4a＇)

B′＝(B*TAB[V]*V′)＞＞N (5a＇)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24,N优选为16；而TAB[V]的值通过查找对照表可以获得；所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值通过以下公式(6a)获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (6a)

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

参考图10，是本发明的调整图像亮度的装置的第二实施例的结构框图。该调整图像亮度的装置包括：

接收单元801，用于接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

计算单元802，用于根据所述图像调整前的红、绿、蓝值、平均亮度值以及所述亮度调整值和对比度调整值，计算出图像调整后的红、绿、蓝值，包括：

第一计算模块8021，通过公式(1a)得到图像调整前的亮度：

V＝max(R,G,B) (1a)

其中，V为图像调整前的亮度，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值；

第二计算模块8022，通过公式(2a)得到图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)*P (2a)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为对比度调整值；

第三计算模块8023，通过公式(3a)～(5a)分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝R*V′/V (3a)

G′＝G*V′/V (4a)

B′＝B*V′/V (5a)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，V′为图像调整后的亮度，V为图像调整前的亮度；

调整单元803，基于所述图像调整后的红、绿、蓝值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，从而获得调整后的RGB图像；以及

输出单元804，用于输出所述调整后的RGB图像。

同样的，本实施例的调整图像亮度和对比度的装置可用于调整图像亮度和调整图像对比度。在实际的图像亮度对比度调整中，可以包括提高或减少图像亮度，也可以包括提高或降低图像对比度。因此，本实施例的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

本实施例的调整图像亮度和对比度的装置无需经过RGB空间转为HSV空间以及HSV空间转为RGB空间的两个颜色模型的转换，而是基于输入的RGB图像的RGB值及调整参数，通过预设的公式直接计算出亮度图像调整后的RGB值，实现对RGB图像的亮度调整，计算量小、占用计算资源小以及提高处理速度。

在本实施例调整图像亮度和对比度的装置法的另一个实现结构中，如图11所示，在第二计算模块9022中，通过以下公式(2a＇)替换图10所示的第二计算模块8022中采用的公式(2a)，以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm (2a＇)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值,且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

在本实施例中，由于第二计算模块9022采用整数移位的公式(2a＇)来代替了图10所示的第二计算模块8022中采用的公式(2a)，从而整体上降低了运算复杂度，并提高了运算速度。

可以理解的，所述第二计算模块9022中的关系式(2a＇)用于提高图像对比度，即P的取值范围为[0,1]的情况；当需要降低图像对比度时，即P的取值是范围[-1,0]的情况下，则使用所述第二计算模块9022中的关系式(2a″)：

V′＝I+V-(V-A)＞＞p1-(V-A)＞＞p2-…-(V-A)＞＞pm， (2a″)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值,-1≤P＜0，且 m为大于或等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

在本实施例调整图像亮度和对比度的装置法的另一个实现结构中，如图12所示，在第三计算模块9023中，通过以下公式(3a＇)～(5a＇)替换图11所示的第三计算模块8023中采用的公式(3a)～(5a)以分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N (3a＇)

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N (4a＇)

B′＝(B*TAB[V]*V′)＞＞N (5a＇)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24，N优选为16；而TAB[V]的值通过查找对照表可以获得；所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式(6a)获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (6a)

其中int表示取整，+0.5表示四舍五入。

因此，本实施例的计算单元802的第三计算模块9023中还存储有对照表，可将亮度V＝1,2,…,254,255时对应的255个TAB[V]数组值(通过上述公式(6a)计算得到)预先存储到对照表中，当计算出图像调整的亮度V值时，通过查找对照表可得到TAB[V]的值。

在本实施例中，由于计算模块通过采用查表、整数移位和整数乘法的公式(3a＇)～(5a＇)来代替了上述图11中的浮点数除法的公式(3a)～(5a)，从而进一步降低了运算复杂度，提高了运算速度，并且减少了计算的误差。

参考图13，是本发明的调整图像亮度和对比度的方法的第三实施例的流程示意图。该调整图像亮度的方法包括步骤：

S1101、提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数,并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

S1102、将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

S1103、计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的差值；

S1104、计算所述差值与所述对比度调整值之间的乘积值；

S1105、藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述乘积值而产生图像调整后的亮度值；

S1106、计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

S1107、藉由所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

本实施例的调整图像亮度和对比度的方法可用于调整图像亮度和调整图像对比度。同样的，本实施例的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

参考图14，是本发明的调整图像亮度和对比度的装置的第三实施例的结构框图。该调整图像亮度的装置包括：

提取器1201，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值(R、G、B值)以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值A，其中所述调整参数包括亮度调整值I和对比度调整值P；

比较器1202，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值V；

减法器1203，用于计算所述图像调整前的亮度值V和所述平均亮度值A之间的一差值△M；

第一乘法器1204，用于计算所述差值△M与所述对比度调整值P之间的一乘积值T1；

加法器1205，用于接收所述亮度调整值I、所述图像调整前的亮度值V和所述乘积值T1，从而产生图像调整后的亮度值V＇；

除法器1206，用于计算所述图像调整后的亮度值V＇与所述图像调整前的亮度值V之间的比值V′/V；以及

第二乘法器1207，用于分别将所述比值V′/V分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值(R、G、B值)，而产生图像调整后的红、绿、蓝值(R′、G′、B′值)。

本实施例的调整图像亮度的装置可用于调整图像亮度和调整图像对比度。在实际的图像亮度调整中，可以包括提高或减少图像亮度，因此，本实施例的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

参考图15，是本发明的调整图像亮度和对比度的方法的第四实施例的流程示意图。该调整图像亮度的方法包括步骤：

S1301、提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数,并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

S1302、将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

S1303、计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

S1304、将所述对比度调整值转换成二进制值；

S1305、将所述第一差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

在步骤S1304～S1305中，由于对比度调整值的取值是范围[-1,1]，而实际应用中其往往为浮点数，考虑到浮点数乘法的运算较复杂，会影响运算速度，因此，本实施将对比度调整值(例如，P)变换成二进制值，对差值(例如，V-AV-A)进行各种移位操作然后求和，就可以得到偏移值，即，乘积值(V-A)*P。即，将浮点数P表示为：m为大于或等于1的整数；那么，得到：

(V-A)*P＝(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm(0≤P≤1)或

(V-A)*P＝-(V-A)＞＞p1-(V-A)＞＞p2-…-(V-A)＞＞pm(-1≤P＜0)。

S1306、将所述对比度调整值与0比较，若大于0，藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述至少一个偏移值而产生图像调整后的亮度值；否则，藉由所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的和值，减去所述至少一个偏移值后所得的第二差值作为图像调整后的亮度值；

S1307、计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

S1308、藉由所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

同样的，本实施例的调整图像亮度和对比度的方法可用于调整图像亮度和调整图像对比度。在实际的图像亮度调整中，可以包括提高或减少图像亮度，因此，本实施例的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

另外，与图13所示的方法相比，本实施例的调整图像亮度和对比度的方法采用整数移位来代替了图13方法的浮点数乘法，降低了运算复杂度，并提高了运算速度。

参考图16，是本发明的调整图像亮度和对比度的装置的第四实施例的结构框图。该调整图像亮度的装置包括：

提取器1401，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值(R、G、B值)以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值A，其中所述调整参数包括亮度调整值I和对比度调整值P；

第一比较器1402，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值V；

第一减法器1403，用于计算所述图像调整前的亮度值V和所述平均亮度值A之间的第一差值△M1；

二进制转换器1404，用于将所述对比度调整值P转换成二进制值P＇；

移位器1405，用于将所述第一差值△M1基于所述二进制值P＇进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值T1；

第一加法器1406，用于计算所述亮度调整值I和所述图像调整前的亮度值V之间的第一和值△W1；

第二比较器1407，用于将所述对比度调整值P与0比较大小；

第二加法器1408，用于当所述对比度调整值大于或等于0时，计算所述第一和值△W1和所述至少一个偏移值T1之间的第二和值△W2，所述第二和值△W2作为图像调整后的亮度值V＇；

第二减法器1409，用于当所述对比度调整值小于0时，计算所述第一和值△W1和所述至少一个偏移值T1之间的第二差值△M2，所述第二差值△M2作为图像调整后的亮度值V′；

除法器14010，用于计算所述图像调整后的亮度值V＇与所述图像调整前的亮度值V之间的比值V′/V；以及

乘法器14011，用于分别将所述比值V′/V分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值(R、G、B值)，而产生图像调整后的红、绿、蓝值(R′、G′、B′值)。

同样的，本实施例的调整图像亮度和对比度的装置可用于调整图像亮度和调整图像对比度。本实施例的亮度调整值包括亮度提高/减少值；对比度调整值包括对比度提高/降低值。

另外，与图14所示装置相比，本实施例的调整图像亮度和对比度的装置采用二进制转换器和移位器来代替了图14中的第一乘法器，即采用整数移位来代替了浮点数乘法，降低了运算复杂度，并提高了运算速度。

参考图17，是本发明的调整图像亮度和对比度的方法的第五实施例的流程示意图。该调整图像亮度的方法包括步骤：

S1501、提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数,并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

S1502、将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

S1503、计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

S1504、将所述对比度调整值转换成二进制值；

S1505、将所述第一差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

S1506、将所述对比度调整值与0比较，若大于0，藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述至少一个偏移值而产生图像调整后的亮度值；否则，藉由所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的和值，减去所述至少一个偏移值后所得的第二差值作为图像调整后的亮度值；

S1507、基于所述图像调整前的亮度值查找对照表得数组值；其中，所述对照表中预先存储当所述图像调整前的亮度为1,2,…,254,255时所对应的每一个数组值，且每一个所述数组值为将2^N与亮度的比值的四舍五入的取整；其中，N的取值范围为：12≤N≤24；

S1508、藉由所述数组值与所述图像调整后的亮度值相乘后，再分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生对应的第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值；

S1509、对所述第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值分别进行右移N位，从而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

与图15的方法相比，本实施例采用查表、整数移位来代替了图15中的除法(即，图像调整后的亮度值V＇与所述图像调整前的亮度值V之间的比值)，以进一步降低了运算复杂度，提高了运算速度，并且减少了计算的误差。

例如，对于任何一个整数X，我们要将X/V转换为整数操作，且误差控制在非常小的范围。由于亮度值V＝Max(R,G,B)的取值范围是[0,255]，当V为0时可以不做任何处理，其他可以将除数的倒数1/V放到一个数组TAB[255]中，为了保证数组中的值为整数，而且为了乘法误差尽量小以及数组中的每个值尽量不一样，我们将数值调整为2^N/V，最后对求取的值右移N位即可，其中，N的取值范围为：12≤N≤24，优选为16。因此，可得：

其中，＞＞N表示将(TAB[V]*V′)的值右移N位，TAB数组的表达式可为：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5)

其中V＝1,2,…,254,255，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

在实际应用中，可将亮度V＝1,2,…,254,255时对应的255个TAB[V]数组值(通过上述公式计算得到)预先存储到对照表中，当计算出图像调整的亮度V值时，通过查找对照表可得到TAB[V]的值。

参考图18，是本发明的调整图像亮度和对比度的装置的第五实施例的结构框图。该调整图像亮度的装置包括：

提取器1601，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值(R、G、B值)以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值A，其中所述调整参数包括亮度调整值I和对比度调整值P；

第一比较器1602，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值V；

第一减法器1603，用于计算所述图像调整前的亮度值V和所述平均亮度值A之间的第一差值△M1；

二进制转换器1604，用于将所述对比度调整值P转换成二进制值P＇；

第一移位器1605，用于将所述差值△M基于所述二进制值P＇进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值T1；

第一加法器1606，用于计算所述亮度调整值I和所述图像调整前的亮度值V之间的第一和值△W1；

第二比较器1607，用于将所述对比度调整值P与0比较大小；

第二加法器1608，用于当所述对比度调整值大于或等于0时，计算所述第一和值△W1和所述至少一个偏移值T1之间的第二和值△W2，所述第二和值△W2作为图像调整后的亮度值V＇；

第二减法器1609，用于当所述对比度调整值小于0时，计算所述第一和值△W1和所述至少一个偏移值T1之间的第二差值△M2，所述第二差值△M2作为图像调整后的亮度值V＇；

处理器16010，用以储存一对照表，并基于所述图像调整前的亮度值V查找对照表得数组值TAB[V]；其中，所述对照表中预先存储当亮度V＝1,2,…,254,255时所对应的每一个数组值TAB[V]，且每一个所述数组值TAB[V]为将2^N与亮度的比值的四舍五入的取整；其中，N的取值范围为：12≤N≤24；

乘法器16011，用于将所述数组值TAB[V]与所述图像调整后的亮度值V＇相乘后，再分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生对应的第一乘积值T11、第二乘积值T12、第三乘积值T13；以及

第二移位器16012，对所述一乘积值T11、第二乘积值T12、第三乘积值T13分别进行右移N位，从而产生图像调整后的红、绿、蓝值(R′、G′、B′值)。

同样的，与图16的装置相比，本实施例采用带对照表的处理器和移位器来代替图16中的除法器，即通过查表、整数移位来代替了除法，从而进一步降低了运算复杂度，提高了运算速度，并且减少了计算的误差。

实例说明

下面通过一个实例来给出传统算法和快速算法的计算过程。

假定RGB图像在亮度调整前某个像素的RGB值为：(R,G,B)＝(175,126,153)，平均亮度值A＝138；调整参数为：对比度增强的强度P＝0.375，整体亮度增加3。

(一)利用传统算法步骤如下：

a)由RGB转HSV公式计算可得：

h＝326.9388,s＝0.2800,v＝0.6863。

b)根据公式(1)计算增强之后的亮度：

c)由HSV转RGB公式计算可得：

R′＝192,G′＝138,B′＝168。

(二)利用本发明优选的方法(例如，图7所示方法)步骤如下：

a)首先计算亮度：

V＝max(R,G,B)＝175。

b)根据公式V′＝I+V+(V-A)*P和P＝0.375＝1/2²+1/2³，计算可得：

V′＝3+175+(175-138)＞＞2+(175-138)＞＞3＝191。

c)根据V＝175，查表TAB[175]＝374。

d)分别计算：

R′＝(R*TAB[V]*V’)＞＞16＝(175*374*191)＞＞16＝190；

G′＝(G*TAB[V]*V’)＞＞16＝(126*374*191)＞＞16＝137；

B′＝(B*TAB[V]*V’)＞＞16＝(153*374*191)＞＞16＝166。

利用本发明的方法相对于传统算法得到的结果有一定的误差，不过误差很小。平均误差在2以内，最大误差不超过5。此处误差的定义为每个分量差值的绝对值之和。

实验结果

将本发明的快速调整图像亮度和对比度的方法在两个平台上进行测试，其一是PC平台：处理器为Intel Core i5-3570 CPU@3.40 GHz，内存为8GB。另一平台是笔记本电脑：处理器为Intel Core i5-4200 CPU@2.50GHz，内存为4GB。将传统的调整图像亮度的方法、本发明的调整图像亮度的方法(快速)以及利用本发明的并基于SSE2技术的调整图像亮度的方法(快速SSE2)三种方式进行测试对比，测试数据下表1和表2：

表1 PC平台不同分辨率消耗时间比较

表2笔记本平台不同分辨率消耗时间比较

从以上测试数据可以看出本发明的调整图像亮度和对比度的方法相对于传统方法的速度提高非常明显，结合SSE2多媒体指令集则速度提升幅度更大，可以满足720p视频图像的实时增强。

综上所述，本发明公开的调整图像亮度和对比度的方法及其装置无需经过RGB空间转为HSV空间以及HSV空间转为RGB空间的两个颜色模型的转换的情况下，基于输入的RGB图像的RGB值及调整参数，通过预设的公式直接计算出亮度图像调整后的RGB值，从而实现对RGB图像的亮度调整，计算量小、占用计算资源小以及处理速度快，可以满足视频图像增强的实时性需求。另外，还优选使用了查表、移位和整数乘法代替了浮点数乘法和除法，降低了运算复杂度，大大提高了运算速度。而最后的实验结果表明，本发明公开的调整图像亮度和对比度的方法在PC和笔记本上的运行速度远远超过传统方法，因此在视频图像调整中有很好的应用性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (30)

1.一种调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，包括步骤：

接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的RGB值以及基于所述图像调整前的RGB值获得平均亮度值；

将所述图像调整前的RGB值、平均亮度值和调整参数代入预置的图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系式中，计算得到图像调整后的RGB值；其中所述关系式通过RGB转HSV的公式、HSV空间上的亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到；

基于所述图像调整后的RGB值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

输出所述调整后的RGB图像；

其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；所述关系式为：

R′＝R*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]*P}/max(R，G，B)

G′＝G*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]*P}/max(R，G，B)

B′＝B*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]*P}/max(R，G，B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值。

2.如权利要求1所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，所述HSV空间上的亮度对比度调整公式如下：

V′＝I+V+(V-A)*P

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值。

3.如权利要求1所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝R*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

G′＝G*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

B′＝B*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位。

4.如权利要求1所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝R*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

G′＝G*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

B′＝B*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位。

5.如权利要求1所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，...，254，255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5)，

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

6.如权利要求1所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，...，254，255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5)，

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

7.如权利要求1所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，所述亮度调整值包括亮度提高/减少值；所述对比度调整值包括对比度提高/降低值。

8.一种调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，包括：

存储单元，用于存储一预先设置的关系式，所述关系式用于描述图像亮度对比度调整后的RGB值和图像亮度对比度调整前的RGB值的关系；其中所述关系式通过RGB转HSV的公式、HSV空间上的亮度对比度调整公式以及HSV转RGB的公式计算得到；

接收单元，用于接收RGB图像以及调整参数，基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的RGB值以及基于所述图像调整前的RGB值获得平均亮度值；

计算单元，用于将所述图像调整前的RGB值、平均亮度值和调整参数代入所述关系式中，计算得到图像调整后的RGB值；

调整单元，基于所述图像调整后的RGB值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

输出单元，输出所述调整后的RGB图像；

其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；所述关系式为：

R′＝R*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]*P}/max(R，G，B)

G′＝G*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]*P}/max(R，G，B)

B′＝B*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]*P}/max(R，G，B)

其中，R、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值。

9.如权利要求8所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述HSV空间上的亮度对比度调整公式如下：

V′＝I+V+(V-A)*P

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值。

10.如权利要求8所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝R*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

G′＝G*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

B′＝B*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位。

11.如权利要求8所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝R*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

G′＝G*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

B′＝B*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}/max(R，G，B)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位。

12.如权利要求8所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R，G，B)+[max(R，G，B)-A]＞＞p1+[max(R，G，B)-A]＞＞p2+…+[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，...，254，255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5)，

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

13.如权利要求8所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述关系式进一步为：

R′＝{R*TAB[V]*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

G′＝{G*TAB[V]*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

B′＝{B*TAB[V]*{I+max(R，G，B)-[max(R，G，B)-A]＞＞p1-[max(R，G，B)-A]＞＞p2-…-[max(R，G，B)-A]＞＞pm}}＞＞N

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的RGB值，R、G、B分别为图像调整前的RGB值，A为所述平均亮度值，I为所述亮度调整值，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且m为大于或等于1的整数；[max(R，G，B)-A]＞＞pm表示将[max(R，G，B)-A]的值右移pm位；＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值通过查找对照表获得，所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，…，254，255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值可通过以下公式获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5)，

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

14.如权利要求8所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述亮度调整值包括亮度提高/减少值；所述对比度调整值包括对比度提高/降低值。

15.一种调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、接收RGB图像以及调整参数，基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

S2、基于所述图像调整前的红、绿、蓝值、平均亮度值以及所述亮度调整值和对比度调整值，计算出图像调整后的红、绿、蓝值，包括步骤：

S21、通过公式(1a)得到图像调整前的亮度：

V＝max(R，G，B) (1a)

其中，V为图像调整前的亮度，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值；

S22、通过公式(2a)得到图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)*P (2a)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为对比度调整值；

S23、通过公式(3a)～(5a)分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝R*V′/V， (3a)

G′＝G*V′/V， (4a)

B′＝B*V′/V， (5a)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，V′为图像调整后的亮度，V为图像调整前的亮度；

S3、基于所述图像调整后的红、绿、蓝值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，获得调整后的RGB图像；

S4、输出所述调整后的RGB图像。

16.如权利要求15所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，在所述步骤S22中，通过以下公式(2a＇)替换上述公式(2a)，以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm， (2a＇)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值，0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

17.如权利要求15所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，在所述步骤S22中，通过以下公式(2a″)替换上述公式(2a)，以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V-(V-A)＞＞p1-(V-A)＞＞p2-…-(V-A)＞＞pm， (2a″)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且 m为大于或等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

18.如权利要求15～17中任一项所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，在所述步骤S23中，通过以下公式(3a＇)～(5a＇)对应替换上述公式(3a)～(5a)以分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N (3a＇)

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N (4a＇)

B′＝(B*TAB[V]*V^′)＞＞N (5a＇)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值通过查找对照表获得；所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，…，254，255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值通过以下公式(6a)获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (6a)

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

19.如权利要求15所述的调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，所述亮度调整值包括亮度提高/减少值；所述对比度调整值包括对比度提高/降低值。

20.一种调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收RGB图像以及调整参数，并基于接收的所述RGB图像提取图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

计算单元，用于根据所述图像调整前的红、绿、蓝值、平均亮度值以及所述亮度调整值和对比度调整值，计算出图像调整后的红、绿、蓝值，包括：

第一计算模块，通过公式(1a)得到图像调整前的亮度：

V＝max(R，G，B) (1a)

其中，V为图像调整前的亮度，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值；

第二计算模块，通过公式(2a)得到图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)*P (2a)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为对比度调整值；

第三计算模块，通过公式(3a)～(5a)分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝R*V′/V (3a)

G′＝G*V′/V (4a)

B′＝B*V′/V (5a)

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，V′为图像调整后的亮度，V为图像调整前的亮度；

调整单元，基于所述图像调整后的红、绿、蓝值，对所述RGB图像进行亮度和对比度调整，从而获得调整后的RGB图像；以及

输出单元，用于输出所述调整后的RGB图像。

21.如权利要求20所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述第二计算模块通过以下公式(2a＇)替换上述公式(2a)以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm， (2a＇)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值，0≤P≤1，且P＝1/2^p1+1/2^p2+…+1/2^pm，m为大于或等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

22.如权利要求20所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述第二计算模块通过以下公式(2a″)替换上述公式(2a)以计算图像调整后的亮度：

V′＝I+V+(V-A)＞＞p1+(V-A)＞＞p2+…+(V-A)＞＞pm， (2a″)

其中，V′为图像调整后的亮度，I为所述亮度调整值，A为所述平均亮度值，V为图像调整前的亮度，P为所述对比度调整值，-1≤P＜0，且 m为大于或等于1的整数；(V-A)＞＞pm表示将(V-A)的值右移pm位。

23.如权利要求20～22中任一项所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述第三计算模块通过以下公式(3a＇)～(5a＇)对应替换上述公式(3a)～(5a)以分别得到图像调整后的红、绿、蓝值：

R′＝(R*TAB[V]*V′)＞＞N (3a＇)，

G′＝(G*TAB[V]*V′)＞＞N (4a＇)，

B′＝(B*TAB[V]*V′)＞＞N (5a＇)，

其中，R′、G′、B′分别为图像调整后的红、绿、蓝值，R、G、B分别为图像调整前的红、绿、蓝值，＞＞N表示为对求取的值右移N位，N的取值范围为：12≤N≤24；而TAB[V]的值通过查找对照表获得；所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，…，254，255时所对应的每一个TAB[V]值，且每一个所述TAB[V]值通过以下公式(6a)获得：

TAB[V]＝(int)(2^N/V+0.5) (6a)

其中，int表示取整，+0.5表示四舍五入。

24.如权利要求20所述的调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，所述亮度调整值包括亮度提高/减少值；所述对比度调整值包括对比度提高/降低值。

25.一种调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，包括步骤：

(a)提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数，并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

(b)将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

(c)计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的差值；

(d)计算所述差值与所述对比度调整值之间的乘积值；

(e)藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述乘积值而产生图像调整后的亮度值；

(f)计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

(g)藉由所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

26.一种调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，包括：

提取器，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值，其中所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

比较器，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值；

减法器，用于计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的差值；

第一乘法器，用于计算所述差值与所述对比度调整值之间的乘积值；

加法器，用于接收所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述乘积值，从而产生图像调整后的亮度值；

除法器，用于计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

第二乘法器，用于分别将所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

27.一种调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，包括步骤：

(a)提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数，并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

(b)将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

(c)计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

(d)将所述对比度调整值转换成二进制值；

(e)将所述第一差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

(f)将所述对比度调整值与0比较，若大于0，藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述至少一个偏移值而产生图像调整后的亮度值；否则，藉由所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的和值，减去所述至少一个偏移值后所得的第二差值作为图像调整后的亮度值；

(g)计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

(h)藉由所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

28.一种调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，包括：

提取器，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值，其中所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

第一比较器，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值；

第一减法器，用于计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

二进制转换器，用于将所述对比度调整值转换成二进制值；

移位器，用于将所述差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

第一加法器，用于计算所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的第一和值；

第二比较器，用于将所述对比度调整值与0比较大小；

第二加法器，用于当所述对比度调整值大于或等于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二和值，所述第二和值作为图像调整后的亮度值；

第二减法器，用于当所述对比度调整值小于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二差值，所述第二差值作为图像调整后的亮度值；

除法器，用于计算所述图像调整后的亮度值与所述图像调整前的亮度值之间的比值；以及

乘法器，用于分别将所述比值分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

29.一种调整图像亮度和对比度的方法，其特征在于，包括步骤：

(a)提供图像调整前的红、绿、蓝值以及调整参数，并基于所述图像调整前的红、绿、蓝值计算得到平均亮度值；其中，所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

(b)将所述图像调整前的红、绿、蓝值中的最大值作为图像调整前的亮度值；

(c)计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

(d)将所述对比度调整值转换成二进制值；

(e)将所述第一差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

(f)将所述对比度调整值与0比较，若大于0，藉由相加所述亮度调整值、所述图像调整前的亮度值和所述至少一个偏移值而产生图像调整后的亮度值；否则，藉由所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的和值，减去所述至少一个偏移值后所得的第二差值作为图像调整后的亮度值；

(g)基于所述图像调整前的亮度值查找对照表中的数组值；其中，所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，…，254，255时所对应的每一个数组值，且每一个所述数组值为将2^N与亮度V的比值的四舍五入的取整；其中，N的取值范围为：12≤N≤24；

(h)藉由所述数组值与所述图像调整后的亮度值相乘后，再分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生对应的第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值；

(i)对所述第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值分别进行右移N位，从而产生图像调整后的红、绿、蓝值。

30.一种调整图像亮度和对比度的装置，其特征在于，包括：

提取器，用于接收RGB图像和调整参数，并提取所述RGB图像的图像调整前的红、绿、蓝值以及基于所述图像调整前的红、绿、蓝值获得平均亮度值，其中所述调整参数包括亮度调整值和对比度调整值；

第一比较器，用于比较所述图像调整前的红、绿、蓝值，并将最大值输出作为图像调整前的亮度值；

第一减法器，用于计算所述图像调整前的亮度值和所述平均亮度值之间的第一差值；

二进制转换器，用于将所述对比度调整值转换成二进制值；

第一移位器，用于将所述差值基于所述二进制值进行对应的移位操作，得到至少一个偏移值；

第一加法器，用于计算所述亮度调整值和所述图像调整前的亮度值之间的第一和值；

第二比较器，用于将所述对比度调整值与0比较大小；

第二加法器，用于当所述对比度调整值大于或等于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二和值，所述第二和值作为图像调整后的亮度值；

第二减法器，用于当所述对比度调整值小于0时，计算所述第一和值和所述至少一个偏移值之间的第二差值，所述第二差值作为图像调整后的亮度值；

处理器，用以储存一对照表，并基于所述图像调整前的亮度值查找对照表中的数组值；其中，所述对照表中预先存储当亮度V＝1，2，…，254，255时所对应的每一个数组值，且每一个所述数组值为将2^N与亮度V的比值的四舍五入的取整；其中，N的取值范围为：12≤N≤24；

乘法器，用于将所述数组值与所述图像调整后的亮度值相乘后，再分别相乘所述图像调整前的红、绿、蓝值，而产生对应的第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值；以及

第二移位器，对所述第一乘积值、第二乘积值、第三乘积值分别进行右移N位，从而产生图像调整后的红、绿、蓝值。