CN105069756B - 图像增强方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像增强方法，其包括步骤：预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值转换为预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值；对预设图像的每个像素的色饱和度值进行增强处理；对预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正；以及将修正后的预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值转换为修正后的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值。本发明的图像增强方法通过对像素的色饱和度值进行了增强处理以及修正处理，避免了色偏现象的产生。

Description

图像增强方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种图像增强方法。
背景技术
随着显示技术的发展，人们对显示图像的要求越来越高，特别是彩色图像，由于显示器的各方面因素的制约，显示器显示彩色图像往往存在着颜色偏暗、对比度偏低以及局部细节不突出等问题，使得图像中的目标难以识别和分辨，因此在显示彩色图像前，往往需要对彩色图像进行增强处理，以扩大图像中不同物体特征之间的差别，从而改善图像的视觉效果。
现有的图像增强方法一般是将RGB图像转换为HSI颜色空间，然后对饱和度进行指数函数增强。但是上述方法容易产生色偏现象。
故，有必要提供一种图像增强方法，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不会产生色偏现象的图像增强方法；以解决现有的图像增强方法容易产生色偏现象的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明实施例提供一种图像增强方法，其包括：
将使用RGB色彩模式表示的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值转换为使用HSI颜色空间表示的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值；
对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行增强处理；
根据所述预设图像的每个像素的亮度值以及预设亮度阈值，对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正，以避免所述预设图像出现色偏现象；以及
将修正后的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值转换为修正后的所述预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值，以便于进行图像显示。
在本发明所述的图像增强方法中，通过以下公式将使用RGB色彩模式表示的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值转换为使用HSI颜色空间表示的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值：
其中R为所述像素的红色灰度值，B为所述像素的蓝色灰度值，G为所述像素的绿色灰度值；所述H为所述像素的色调值，所述S为所述像素的色饱和度值，所述I为所述像素的亮度值。
在本发明所述的图像增强方法中，使用以下公式，对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行增强处理：
S-enh＝S^(min(R,G,B)/max(R,G,B))；
其中所述S_enh为增强处理后的所述像素的色饱和度值，min(R,G,B)为所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值中的最小值；max(R,G,B)为所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值中的最大值。
在本发明所述的图像增强方法中，所述根据所述预设图像的每个像素的亮度值以及预设亮度阈值，对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正，以避免所述预设图像出现色偏现象的步骤包括：
判断所述预设图像的所述像素的亮度值是否大于所述预设亮度阈值；
如所述像素的亮度值大于预设亮度阈值，则使用以下公式对所述像素的色饱和度值进行修正：
其中S_ame为所述像素修正后的色饱和度值。
在本发明所述的图像增强方法中，所述根据所述预设图像的每个像素的亮度值以及预设亮度阈值，对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正，以避免所述预设图像出现色偏现象的步骤还包括：
如所述像素的亮度值小于等于所述预设亮度阈值，计算增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值，并根据所述增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对所述像素的色饱和度值进行修正。
在本发明所述的图像增强方法中，通过以下公式计算增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值：
C1＝I(1-S_enh)；
C3＝3I-(C1+C2)；
当增强后的所述像素的色调值大于等于0度、小于120度时，增强后的所述像素的红色灰度值为C2，增强后的所述像素的蓝色灰度值为C1，增强后的所述像素的绿色灰度值为C3；
当增强后的所述像素的色调值大于等于120度、小于240度时，增强后的所述像素的红色灰度值为C1，增强后的所述像素的蓝色灰度值为C3，增强后的所述像素的绿色灰度值为C2；
当增强后的所述像素的色调值大于等于240度、小于360度时，增强后的所述像素的红色灰度值为C3，增强后的所述像素的蓝色灰度值为C2，增强后的所述像素的绿色灰度值为C1。
在本发明所述的图像增强方法中，所述根据所述增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对所述像素的色饱和度值进行修正的步骤包括：
当C2小于1且C3小于1时，不对所述像素的色饱和度进行修正。
在本发明所述的图像增强方法中，所述根据所述增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对所述像素的色饱和度值进行修正的步骤包括：
当C2大于1时，通过以下公式计算修正后的所述像素的色饱和度：
在本发明所述的图像增强方法中，所述根据所述增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对所述像素的色饱和度值进行修正的步骤包括：
当C3大于1时，通过以下公式计算修正后的所述像素的色饱和度值：
1＝3I-(C1+C2)；
C1＝I(1-S_ame)；
在本发明所述的图像增强方法中，通过以下公式将修正后的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值转换为修正后的所述预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值：
C1'＝I(1-S_ame)；
C3'＝3I-(C1'+C2')；
当修正后的所述像素的色调值大于等于0度、小于120度时，修正后的所述像素的红色灰度值为C2’，修正后的所述像素的蓝色灰度值为C1’，修正后的所述像素的绿色灰度值为C3’；
当修正后的所述像素的色调值大于等于120度、小于240度时，修正后的所述像素的红色灰度值为C1’，修正后的所述像素的蓝色灰度值为C3’，修正后的所述像素的绿色灰度值为C2’；
当修正后的所述像素的色调值大于等于240度、小于360度时，修正后的所述像素的红色灰度值为C3’，修正后的所述像素的蓝色灰度值为C2’，修正后的所述像素的绿色灰度值为C1’。
相较于现有的图像增强方法，本发明的图像增强方法通过在保持每个像素的色调值不变的基础上，对像素的色饱和度值进行了增强处理以及修正处理，避免了色偏现象的产生；解决了现有的图像增强方法容易产生色偏现象的技术问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明的图像增强方法的优选实施例的流程图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
请参照图1，图1为本发明的图像增强方法的优选实施例的流程图。本优选实施例的图像增强方法包括：
步骤S101，将使用RGB色彩模式表示的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值转换为使用HSI颜色空间表示的预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值；
步骤S102，对预设图像的每个像素的色饱和度值进行增强处理；
步骤S103，根据预设图像的每个像素的亮度值以及预设亮度阈值，对预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正；
步骤S104，将修正后的预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值转换为修正后的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值。
下面详细说明本优选实施例的图像增强方法的各步骤的具体流程。
在步骤S101中，图像增强装置将使用RGB色彩模式表示的预设图像的每个像素的红色灰度值(归一化灰度值)、蓝色灰度值以及绿色灰度值转换为使用HSI颜色空间表示的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值。
RGB色彩模式是指，预设图像的每个像素使用红色光、蓝色光以及绿色光进行叠加而成，因此可使用红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值来表示预设图像中的每个像素的色彩。RGB色彩模式利于机器进行图像显示的量化。
HSI颜色空间是从人的视觉系统出发，用色调值(Hue)、色饱和度值(Saturation)和亮度值(Intensity)来表示预设图像中的每个像素的色彩。
由于对图像进行增强操作，需要从人的视觉系统出发，因此需要对预设图像的表示形式进行转换；具体的转换公式如下所示：
其中R为所述像素的红色灰度值，B为所述像素的蓝色灰度值，G为所述像素的绿色灰度值；所述H为所述像素的色调值，所述S为所述像素的色饱和度值，所述I为所述像素的亮度值。随后转到步骤S102。
在步骤S102中，图像增强装置对预设图像的每个像素的色饱和度值进行增强处理。这里进行增强处理的原则是对于色饱和度较低的像素，进行色饱和度增强的幅度较小；对色饱和度较高的像素，进行色饱和度增强的幅度较大。具体的增强处理的公式如下：
S-enh＝S^(min(R,G,B)/max(R,G,B))；
其中所述S_enh为增强处理后的像素的色饱和度值，min(R,G,B)为像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值中的最小值；max(R,G,B)为像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值中的最大值。随后转到步骤S103。
在步骤S103中，图像增强装置根据所述预设图像的每个像素的亮度值以及预设亮度阈值，对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正。具体为：
首先，判断预设图像的像素的亮度值是否大于预设亮度阈值，该预设亮度阈值为一经验值。
如像素的亮度值大于预设亮度阈值，则使用以下公式对像素的色饱和度值进行修正：
其中S_ame为所述像素修正后的色饱和度值。
即对较大亮度值的像素，仅对色饱和度值较大的像素的色饱和度值进行修正，避免修正后的像素的色饱和度值的差异太大。
如像素的亮度值小于等于预设亮度阈值，则通过以下公式计算增强处理后的像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值：
C1＝I(1-S_enh)；
C3＝3I-(C1+C2)；
当增强后的像素的色调值大于等于0度、小于120度时，增强后的像素的红色灰度值为C2，增强后的像素的蓝色灰度值为C1，增强后的像素的绿色灰度值为C3；
当增强后的像素的色调值大于等于120度、小于240度时，增强后的像素的红色灰度值为C1，增强后的像素的蓝色灰度值为C3，增强后的像素的绿色灰度值为C2；
当增强后的像素的色调值大于等于240度、小于360度时，增强后的像素的红色灰度值为C3，增强后的像素的蓝色灰度值为C2，增强后的像素的绿色灰度值为C1。
随后根据增强处理后的像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对所述像素的色饱和度值进行修正；具体为：
当C2小于1(即最大灰度值)且C3小于1时，不对所述像素的色饱和度进行修正。
当C2大于1时，保持色度值和亮度值不变，则通过以下公式计算修正后的像素的色饱和度：
当C3大于1时，保持色度值和亮度值不变，通过以下公式计算修正后的像素的色饱和度值S_ame：
1＝3I-(C1+C2)；
C1＝I(1-S_ame)；
由于这里在增强色饱和度时，保持了色度值和亮度值不变，因此可较好的避免色偏问题的产生。随后转到步骤S104。
在步骤S104中，将修正后的预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值转换为修正后的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值，以便进行图像显示。具体可通过以下公式进行转换：
C1'＝I(1-S_ame)；
C3'＝3I-(C1'+C2')；
当修正后的像素的色调值大于等于0度、小于120度时，修正后的像素的红色灰度值为C2’，修正后的像素的蓝色灰度值为C1’，修正后的像素的绿色灰度值为C3’；
当修正后的像素的色调值大于等于120度、小于240度时，修正后的像素的红色灰度值为C1’，修正后的像素的蓝色灰度值为C3’，修正后的像素的绿色灰度值为C2’；
当修正后的像素的色调值大于等于240度、小于360度时，修正后的像素的红色灰度值为C3’，修正后的像素的蓝色灰度值为C2’，修正后的像素的绿色灰度值为C1’。
这样即完成了本优选实施例的图像增强方法的图像增强处理过程。
本发明的图像增强方法通过在保持每个像素的色调值不变的基础上，对像素的色饱和度值进行了增强处理以及修正处理，避免了色偏现象的产生；解决了现有的图像增强方法容易产生色偏现象的技术问题。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种图像增强方法，其特征在于，包括：
将使用RGB色彩模式表示的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值转换为使用HSI颜色空间表示的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值；
对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行增强处理；
根据所述预设图像的每个像素的亮度值以及预设亮度阈值，对增强处理后的预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正，以避免所述预设图像出现色偏现象；以及
将修正后的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值转换为修正后的所述预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值，以便于进行图像显示；
所述根据所述预设图像的每个像素的亮度值以及预设亮度阈值，对增强处理后的预设图像的每个像素的色饱和度值进行修正，以避免所述预设图像出现色偏现象的步骤包括：
判断所述预设图像的所述像素的亮度值是否大于所述预设亮度阈值；
如所述像素的亮度值大于预设亮度阈值，则使用以下公式对增强处理后的像素的色饱和度值进行修正：
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其中S_ame为所述像素修正后的色饱和度值；
如所述像素的亮度值小于等于所述预设亮度阈值，计算增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值，并根据所述增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对增强处理后的像素的色饱和度值进行修正；
通过以下公式计算增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值：
C1＝I(1-S_enh)；
C3＝3I-(C1+C2)；
当增强后的所述像素的色调值大于等于0度、小于120度时，增强后的所述像素的红色灰度值为C2，增强后的所述像素的蓝色灰度值为C1，增强后的所述像素的绿色灰度值为C3；
当增强后的所述像素的色调值大于等于120度、小于240度时，增强后的所述像素的红色灰度值为C1，增强后的所述像素的蓝色灰度值为C3，增强后的所述像素的绿色灰度值为C2；
当增强后的所述像素的色调值大于等于240度、小于360度时，增强后的所述像素的红色灰度值为C3，增强后的所述像素的蓝色灰度值为C2，增强后的所述像素的绿色灰度值为C1；
当C2小于1且C3小于1时，不对增强处理后的所述像素的色饱和度值进行修正；
其中所述S_enh为增强处理后的所述像素的色饱和度值，所述H为所述像素的色调值，所述I为所述像素的亮度值。
2.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，通过以下公式将使用RGB色彩模式表示的预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值转换为使用HSI颜色空间表示的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值：
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其中R为所述像素的红色灰度值，B为所述像素的蓝色灰度值，G为所述像素的绿色灰度值；所述H为所述像素的色调值，所述S为所述像素的色饱和度值，所述I为所述像素的亮度值。
3.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，使用以下公式，对所述预设图像的每个像素的色饱和度值进行增强处理：
S_enh＝S^(min(R,G,B)/max(R,G,B))；
其中所述S_enh为增强处理后的所述像素的色饱和度值，min(R,G,B)为所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值中的最小值；max(R,G,B)为所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值中的最大值，所述S为所述像素的色饱和度值。
4.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，所述根据所述增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对增强处理后的所述像素的色饱和度值进行修正的步骤包括：
当C2大于1时，通过以下公式计算修正后的所述像素的色饱和度值：
5.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，所述根据所述增强处理后的所述像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值对增强处理后的所述像素的色饱和度值进行修正的步骤包括：
当C3大于1时，通过以下公式计算修正后的所述像素的色饱和度：
1＝3I-(C1+C2)；
C1＝I(1-S_ame)；
6.根据权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，通过以下公式将修正后的所述预设图像的每个像素的色调值、色饱和度值以及亮度值转换为修正后的所述预设图像的每个像素的红色灰度值、蓝色灰度值以及绿色灰度值：
C1'＝I(1-S_ame)；
C3'＝3I-(C1'+C2')；
当修正后的所述像素的色调值大于等于0度、小于120度时，修正后的所述像素的红色灰度值为C2’，修正后的所述像素的蓝色灰度值为C1’，修正后的所述像素的绿色灰度值为C3’；
当修正后的所述像素的色调值大于等于120度、小于240度时，修正后的所述像素的红色灰度值为C1’，修正后的所述像素的蓝色灰度值为C3’，修正后的所述像素的绿色灰度值为C2’；
当修正后的所述像素的色调值大于等于240度、小于360度时，修正后的所述像素的红色灰度值为C3’，修正后的所述像素的蓝色灰度值为C2’，修正后的所述像素的绿色灰度值为C1’。
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