CN105335933A - 一种图像对比度增强方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种图像对比度增强方法和装置，所述方法和装置在将当前图像P_t转换至YUV格式后，通过获取所述当前图像P_t的平均亮度补值，并对当前图像P_t亮度分量的直方图进行分割，根据图像亮区和暗区的不同特性分别进行分析，生成两个亮度索引表，进而将所述两个亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接生成一个全体亮度索引表，并根据所述亮度索引表生成色度索引表，并通过所生成的所述全体亮度索引表对图像的亮度分量进行有效地修正和补偿，使得图像的对比度范围进行动态扩展，进而可以突出局部细节，避免图像的动态范围不正确，并且由于根据生成的色度索引表对色度分量也进行了相应的补偿，因此可以最大限度地保持图像的原色调和饱和度不失真。

Description

一种图像对比度增强方法和装置

技术领域

本发明涉及数字图像和视频处理技术领域，尤其涉及一种图像对比度增强方法和装置。

背景技术

在多种涉及显示设备的多媒体处理系统中，图像和视频由于采集、传输和显示设备等各方面的限制或者缺陷，会造成接收显示的图像对比度不强，进而导致图像出现动态范围不正确、细节不清晰等现象。

图像增强是一种基本的图像预处理技术，主要通过有选择地加强图像的有用信息而抑制无用信息。可以增强图像的对比度，削弱一定程度上的噪声信息，从而改善原始图像的视觉效果，以便于处理器进行后续处理，其应用价值得到了广泛的重视。

现在通行的直方图均衡化、直方图规范化以及建立离线映射表等方法可以增强图像对比度。但是，上述几个方案均是对图像所有区域不加识别地进行一致性增强，导致无法真正地增强图像的对比度或者突出细节。并且，上述几种对比度增强方法由于单纯图像亮度改变，还会导致其色彩饱和度失真。

发明内容

本发明实施例解决的问题是如何有效地扩大图像的对比度范围和突出细节，并最大限度地保持图像的原色调和饱和度不失真。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种图像对比度增强方法，所述方法包括：

将获取的当前图像P_t转换至YUV格式，获得所述当前图像P_t的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量V1；

统计所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图；

获取所述当前图像P_t的平均亮度补值以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图；

根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表；

根据所述全体亮度索引表及所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度和最低亮度，生成色度补偿表；

将所述当前图像P_t的亮度分量Y1的每个像素值的位置索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像P_t的亮度分量Y1具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2，将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像P_t的亮度分量Y1的相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out；

将所述当前图像P_t的第一色度分量U1和第二色度分量V1的每个像素值分别索引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值Δu和第二色度补偿值Δv；将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out；将所述第二色度补偿值Δv与所述当前图像P_t的第二色度分量V1相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out；

将所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。

可选的，所述统计所述当前图像的亮度分量的直方图之前，还包括：对所述当前图像P_t的亮度分量Y1进行低通滤波，得到所述当前图像的低频亮度分量Y3以用于所述统计。

可选的，所述方法还包括：获得两帧参考图像的低频亮度分量的直方图，所述两帧参考图像为对应于当前图像以时间轴为参考的向前两帧图像P_t-1和P_t-2；

基于所述当前参考图像P_t、参考图像P_t-1和P_t-2，进行场景变换检测，获得表示所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值；

基于所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值，将所述参考图像P_t-1和P_t-2进行直方图融合，得到所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图。

可选的，所述获取所述当前图像P_t的平均亮度补值包括：获得所述当前图像P_t的亮度分量的直方图的均值，并与预设的亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所述当前图像的平均亮度补值

可选的，所述获取所述当前图像P_t的平均亮度补值之后还包括：将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值

可选的，所述将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值包括：

当所述当前图像P_t的平均亮度补值小于所述当前图像的低频亮度分量的最低亮度时，所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度加1；

当所述当前图像P_t的平均亮度补值大于所述当前图像的低频亮度分量最高亮度时，所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度减1。

可选的，所述以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图，包括：以所述述当前图像P_t修正后的平均亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图分割为所述第一直方图和第二直方图。

可选的，所述根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，包括：

分别计算所述第一直方图和第二直方图的均值；

根据所述第一直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最低亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，构造第一单调非递减函数，以所述第一直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第一亮度索引表；

根据所述第二直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最高亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，构造第二单调非递减函数，以所述第二直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第二亮度索引表。

可选的，所述将所述映射亮度分量值与所述当前图像P_t的亮度分量的相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out，包括：将所述当前图像P_t的映射亮度分量值Y2的每个像素值与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值作差得到一个亮度变化值，将所述亮度变化值与预设的非负的亮度强度值之积与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值求和，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out。

可选的，所述将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out，包括：将所述第一色度补偿值Δu与预设的非负的第一色度强度值相乘，获得第一色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第一色度分量U1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第一色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out。

可选的，所述将所述第二色度补偿值与所述当前图像P_t的第二色度分量相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out，包括：将所述第二色度补偿值Δv与预设的非负的第二色度强度值相乘，获得第二色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第二色度分量V1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第二色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种图像对比度增强装置，所述装置包括：

格式转换单元，用于将获取的当前图像P_t转换至YUV格式，获得所述当前图像P_t的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量V1；

直方图统计单元，用于统计所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图；

直方图分割单元，用于获取所述当前图像P_t的平均亮度补值以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图；

亮度索引表生成单元，用于根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，并将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表；

色度补偿表生成单元，用于根据所述全体亮度索引表及所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度和最低亮度，生成色度补偿表；

亮度分量生成单元，用于将所述当前图像P_t的亮度分量Y1的每个像素值的位置索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像P_t的亮度分量Y1具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2，将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像P_t的亮度分量Y1的相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out；

色度分量生成单元，用于将所述当前图像P_t的第一色度分量U1和第二色度分量V1的每个像素值分别索引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值Δu和第二色度补偿值Δv；将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out；将所述第二色度补偿值Δv与所述当前图像P_t的第二色度分量V1相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out；

输出单元，用于将所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。

可选的，所述装置还包括：滤波单元，用于对所述当前图像P_t的亮度分量Y1进行低通滤波，得到所述当前图像的低频亮度分量Y3并输出至所述直方图统计单元。

可选的，所述装置还包括：参考直方图获取单元，用于获取两帧参考图像的低频亮度分量的直方图，所述两帧参考图像为对应于当前图像以时间轴为参考的向前两帧图像P_t-1和P_t-2；

场景变换检测单元，用于基于所述当前参考图像P_t、参考图像P_t-1和P_t-2，进行场景变换检测，获得表示所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值；

直方图融合单元，用于基于所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值，将所述参考图像P_t-1和P_t-2进行直方图融合，得到所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图。

可选的，所述直方图分割单元包括：平均亮度补值获取子单元，用于获得所述当前图像P_t的亮度分量的直方图的均值，并与预设的亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所述当前图像的平均亮度补值

直方图分割子单元，用于以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图。

可选的，所述直方图分割单元还包括：平均亮度补值修正子单元，用于将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值输出至所述直方图分割子单元用于作为直方图分割的分界点。

可选的，所述平均亮度补值修正子单元用于当所述当前图像P_t的平均亮度补值小于所述当前图像的低频亮度分量的最低亮度时，将所述当前图像P_t平均亮度补值修正为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度加1，当所述当前图像P_t的平均亮度补值大于所述当前图像的低频亮度分量最高亮度时，将所述当前图像P_t的平均亮度补值修正为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度减1。

可选的，所述亮度索引表生成单元包括：

直方图均值计算子单元，用于计算所述第一直方图和第二直方图的均值；

第一索引表生成子单元，用于根据所述第一直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最低亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，形成第一单调非递减函数，以所述第一直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第一亮度索引表；

第二索引表生成子单元，用于根据所述第二直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最高亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，形成第二单调非递减函数，以所述第二直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第二亮度索引表。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

在将当前图像P_t转换至YUV格式后，通过获取所述当前图像P_t的平均亮度补值，并对当前图像P_t亮度分量的直方图进行分割，根据图像亮区和暗区的不同特性分别进行分析，生成两个亮度索引表，进而将所述两个亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接生成一个全体亮度索引表，并根据所述亮度索引表生成色度索引表，并通过所生成的所述全体亮度索引表对图像的亮度分量进行有效地修正和补偿，使得图像的对比度范围进行动态扩展，进而可以突出局部细节，避免图像的动态范围不正确，并且由于根据生成的色度索引表对色度分量也进行了相应的补偿，因此可以最大限度地保持图像的原色调和饱和度不失真，使得增强处理后的图像能与人的视觉机理进行更好地匹配，提高图像显示效果。

此外，在对所述当前图像P_t进行处理前，通过低通滤波，可以减弱或消除图像噪声，进一步增强图像处理效果。

进一步地，通过与参考图像进行对比，进行场景变换检测并进行直方图融合，可以实现对视频图像的实时对比度增强处理。

附图说明

图1是本发明实施例中一种图像对比度增强方法的流程图；

图2是本发明实施例中另一种图像对比度增强方法的流程图；

图3是本发明实施例中一种图像对比度增强装置的结构示意图；

图4是本发明实施例中另一种图像对比度增强装置的结构示意图。

具体实施方式

不论是静态或动态图像，还是视频图像，由于采集、传输和显示设备等各方面的限制或者缺陷，会造成接收显示的图像对比度不强。图像对比度增强会导致很多问题，例如，可能造成图像太亮或者太暗，出现动态范围不准确的问题，还有可能导致许多细节集中在比较窄的灰度区间内，出现细节不清晰的现象。

为切实增强图像对比度，本发明实施例通过将当前图像P_t转换至YUV格式，统计其亮度分量的直方图，获取其平均亮度补值并以所述平均亮度补值作为分界点，对所述亮度分量的直方图进行分割，生成分割后的第一直方图的第一亮度索引表和第二直方图的第二亮度索引表，并将所述两个亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接生成一个全体亮度索引表，并根据所述全体亮度补偿表生成一个色度补偿表，并分别根据所述全体亮度索引表和色度补偿表，生成当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out，并按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出，即可实现对图像对比度的增强处理。

在图像对比度增强过程中，通过获取所述当前图像P_t的平均亮度补值，并对当前图像P_t亮度分量的直方图进行分割，根据图像亮区和暗区的不同特性分别进行分析，生成两个亮度索引表，并将所述两个亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接生成一个全体亮度索引表，并根据所述亮度索引表生成色度索引表，根据所生成的所述全体亮度索引表和色度索引表分别对图像的亮度分量和色度分量进行有效地修正和补偿，可以有效地扩展图像的对比度范围和突出细节，并最大限度地保持图像的原色调和饱和度不失真，使得增强处理后的图像能与人的视觉机理进行更好地匹配，提高图像显示效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1所示的本发明实施例中图像对比度增强方法的流程图，以下通过具体步骤进行详细说明：

S101，将获取的当前图像P_t转换至YUV格式，获得所述当前图像P_t的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量V1。

在本发明实施例中，多媒体处理系统可以通过拍摄照片、视频，或者预览照片或视频的方式获得当前图像P_t。

S102，统计所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图。

在具体实施中，可以将所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图进行存储，例如可以存储到一组长度为N的一维寄存器组A中，其中，N为整数，且N≥5。这里，取N≥5是因为后续步骤中，所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图需要分割成两个直方图，且分割后的每个直方图均要再分割一次，因此取N≥5，以满足分割要求。需求说明的是，在某些情况下，并不需要对N的取值进行特别限制，因此取N≥5并不用于限制本发明。

S103，获取所述当前图像P_t的平均亮度补值

在具体实施中，可以首先获得所述当前图像P_t亮度分量的直方图的均值Y_avg，均值用于表示所述当前图像P_t的亮度分量的平均亮度，之后，将所述均值与预设的当前图像P_t亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所述当前图像P_t的平均亮度补值

S104，以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图。

其中，所述第一直方图的亮度范围为从所述当前图像P_t亮度分量Y1的最低亮度Y1_L至所述当前图像P_t的平均亮度补值即所述第二直方图的亮度范围为从所述当前图像P_t的平均亮度补值至所述当前图像P_t亮度分量Y1的最高亮度Y1^H，即

S105，根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，并将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表。

在本发明实施例中，可以采用多种方式来生成所述全体亮度索引表。例如，可以采用如下方式：

首先，分别计算所述第一直方图和第二直方图的均值Y1_Avg1和Y1_Avg2。

然后，根据所述第一直方图的均值Y1_Avg1、所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最低亮度Y1^L以及所述当前图像P_t的平均亮度补值构造一个第一单调非递减函数，所述第一单调非递减函数以所述第一直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第一亮度索引表。

相应地，根据所述第二直方图的均值Y1_Avg2、所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度Y1^H以及所述当前图像P_t的平均亮度补值构造一个第二单调非递减函数，所述第二单调非递减函数以所述第二直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第二亮度索引表。

在本发明一实施例中，所述第一、第二单调非递减函数可以为一二阶线性函数。其中，所述第一单调非递减函数可以采用一个系数由上述第一直方图的均值Y1_Avg1、当前图像P_t的亮度分量Y1的最低亮度Y1^L以及当前图像P_t的平均亮度补值确定的二次多项式函数，所述第二单调非递减函数可以采用一个系数由上述第二直方图的均值Y1_Avg2、所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度Y1^H以及所述当前图像P_t的平均亮度补值确定的二次多项式函数。可以理解的是，所述第一单调非递减函数可以为任何与所述第一直方图的均值Y1_Avg1、当前图像P_t的亮度分量Y1的最低亮度Y1^L以及当前图像P_t的平均亮度补值有关的线性或者非线性函数，所述第二单调非递减函数可以为任何与所述第二直方图的均值Y1_Avg2、所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度Y1^H以及所述当前图像P_t的平均亮度补值有关的线性或者非线性函数。

可以理解的是，在具体实施中，其他任何形式的单调非递减函数均适用于生成所述第一亮度索引表和第二亮度索引表。

在具体实施中，以下方式也可以作为将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成所述全体亮度索引表的具体形式：首先设置一个长度为(Y1^H-Y1^L+1)的一维全体亮度索引表，然后将上述获得的第一亮度索引表的每个值依次填充到所述一维全体亮度索引表的位次为 的位置中，将上述获得的第二亮度索引表中的每个值依次填充到所述一维全体亮度索引表的位次为的位置，步骤S105输出的全体亮度索引表即为经过上述填充的一维全体亮度索引表。

需要说明的是，不论哪种形式的单调非递减函数，所述第一单调非递减函数所对应的两个输入端点(即对应于位次为1和)，以及第二单调非递减函数所对应的两个输入端点(即对应于位次为和(Y1^H-Y1^L+1))，其输出等于输入，即亮度值保持不变，不进行任何补偿或调整。

S106，根据所述全体亮度索引表及所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度和最低亮度，生成色度补偿表。

在本发明实施例中，所生成的色度补偿表为长度为(Y1^H-Y1^L+1)的一维色度补偿表。色度补偿表中每一个位置的色度补偿值可以由所述位置和所述全体亮度索引表中相应位置的亮度确定。例如，设全体亮度索引表第i个位置的亮度值为y_i，所述色度补偿表中第i个位置的输出值可以由一个采用(y_i-Y1^L+1)与(i+1)为自变量构造的双自变量单输出函数获得。所述函数随着(y_i-Y1^L+1)的增加而增加，同时随着(i+1)的增加而减小。

S107，将所述当前图像P_t的亮度分量Y1的每个像素值的位置索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像P_t的亮度分量Y1具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2。

在具体实施中，可以建立每个像素值的位置与亮度值的一一映射关系，其中，所述当前图像P_t的亮度分量Y1的每个像素值的位置可以通过序列号进行标识，例如，可以将每个像素值减去所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最低亮度并加1，得到的结果即可作为每个像素值的位置标识，每个像素值的位置标识和亮度值之间的一一对应关系即构成所述全体亮度索引表。

S108，当前图像P_t的亮度分量叠加，即：将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out。

在本发明一实施例中，可以按照如下的方式进行叠加：将所述当前图像P_t的映射亮度分量值Y2的每个像素值与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值作差得到一个亮度变化值，将所述亮度变化值与预设的非负的亮度强度值之积与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值求和，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out。

S109，将所述当前图像P_t的第一色度分量U1和第二色度分量V1的每个像素值分别索引所述色度补偿表，获得相应位置的第一色度补偿值Δu和第二色度补偿值Δv。

S110，将当前图像P_t的色度分量叠加，即：将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out；将所述第二色度补偿值Δv与所述当前图像P_t的第二色度分量V1相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out。

在本发明一实施例中，可以按照如下的第二预设规则进行叠加：将所述第一色度补偿值Δu与预设的非负的第一色度强度值相乘，获得第一色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第一色度分量U1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第一色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out。

在本发明一实施例中，可以按照如下的第三预设规则进行叠加：将所述第二色度补偿值Δv与预设的非负的第二色度强度值相乘，获得第二色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第二色度分量V1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第二色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out。

S111，将所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。

可见，在将当前图像P_t转换至YUV格式后，通过获取所述当前图像P_t的平均亮度补值，并对当前图像P_t亮度分量的直方图进行分割，根据图像亮区和暗区的不同特性分别进行分析，生成两个亮度索引表，将所述两个亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接生成一个全体亮度索引表，并根据所述亮度索引表生成色度索引表，并通过所生成的所述全体亮度索引表对图像的亮度分量进行了修正和补偿，使得图像的对比度范围进行动态扩展，进而可以突出局部细节，避免图像的动态范围不正确，并且由于根据生成是色度索引表对色度分量也进行了相应的补偿，因此可以最大限度地保持图像的原色调和饱和度不失真，使得增强处理后的图像能与人的视觉机理进行更好地匹配，提高图像显示效果。

在具体实施中，根据需要，还可以对上述实施例作进一步的扩展，以下通过具体实施例进行详细说明。

参照图2所示的本发明实施例中另一种图像对比度增强方法的流程图，具体步骤如下：

S201，将获取的当前图像P_t转换至YUV格式，获得所述当前图像P_t的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量V1。

S202，将当前图像P_t的亮度分量Y1进行低频滤波。

在对获得的当前图像进行对比度增强处理前，可以先进行预处理，以进一步提高图像处理效果。例如，可以对所述当前图像P_t的亮度分量Y1进行低通滤波，以去除或降低图像噪声。在具体实施中，可以将当前图像的亮度分量与一个二维低通滤波器进行二维线性卷积，得到所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3。

可以理解的是，根据需要，也可以采用其他的线性或者非线性滤波器对所述当前图像P_t进行滤波处理。

S203，统计步骤S202获得的当前图像低频亮度分量Y3的直方图，并存储到一组长度为N的一维寄存器组A中，其中，N≥5。

S204，从一组长度为N的一维寄存器组B获得一个长度为N的一维数组，所述数组由对应于当前图像P_t以时间轴为参考的向前一帧图像P_t-1应用步骤S201～S203相同的方法获得。

S205，从一组长度为N的一维寄存器组C获得一个长度为N的一维数组，所述数组由对应于当前图像P_t以时间轴为参考的向前两帧图像P_t-2应用步骤S201～S203相同的方法获得。

需要说明的是，步骤S204和S205是用于获得两帧参考图像的低频亮度分量的直方图。在对输入的视频序列等按照时间顺序依次处理过程中，在统计出每一帧图像低频亮度分量的直方图时，均延迟一帧并保存，对于所述当前图像P_t而言，步骤S204即可获得当前图像P_t以时间轴为参考的向前一帧图像P_t-1，步骤S205即可获得当前图像P_t以时间轴为参考的向前两帧图像P_t-2。

在具体实施中，也可以采用其他方式获得参考图像。

S206，基于所述当前参考图像P_t、参考图像P_t-1和P_t-2，进行场景变换检测，获得表示所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值。

在具体实施中，设当前图像尺寸为PxQ，可以将所述步骤S204和S205分别获得的两个长度为N的一维数组每个对应位置的亮度分量值相减，然后将得到的差值求绝对值，然后将上述获得的N个绝对值相加求和，然后将获得的和除以N、当前图像P_t的高度P以及宽度Q，获得一个平均值，然后将上述平均值与一个预先设置的阈值相减获得一个表征图像相似度的差值。如果上述差值大于一个预先设置的阈值D，令上述差值为D；如果上述差值不大于所述预先设置的阈值D，则上述差值保持不变。

然后将步骤S204中的一维寄存器组B的每一个值赋予步骤S205中的一维寄存器组C的相应位置的值，将步骤S203中的一维寄存器组A的每一个值赋予步骤S204中的一维寄存器组B的相应位置的值。换言之，每完成一次场景变换检测，寄存器组B中的值平移至寄存器C中相应位置，寄存器A中的值平移至寄存器B中的相应位置。

S207，基于所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值，将所述参考图像P_t-1和P_t-2进行直方图融合，得到所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图。

在具体实施中，可以将步骤S204和步骤S205分别获得的两个长度为N的一维数组每个对应位置的值，与以步骤S206中获得的表征图像相似度的差值为输入的一个单调非递减函数的输出为比例进行叠加，输出一个所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图。

在本发明实施例中，所述叠加规则为线性叠加。根据实际情况的不同，可以采用不同的叠加规则。例如，可以采用如下的叠加规则：随着上述表征图像相似度的差值的递减，步骤S204的输出在所述最终直方图中所占的比例越小，而步骤S205的输出在所述最终直方图中所占的比例越大。

S208，获得当前图像P_t平均亮度的补值

首先可以计算步骤S207中获得的最终直方图的均值，所述最终直方图的均值用来表征步骤S202中获得的图像低频亮度分量的平均亮度，然后用一个预设的大于或等于步骤S202中获得的图像低频亮度分量的最高亮度的阈值减去上述平均亮度获得当前图像P_t平均亮度的补值

在具体实施中，还可以将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值例如，可以采用如下的方式进行修正：

当所述当前图像P_t的平均亮度补值小于所述当前图像的低频亮度分量的最低亮度时，所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度加1；当所述当前图像P_t的平均亮度补值大于所述当前图像的低频亮度分量最高亮度时，所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度减1；否则，所述当前图像P_t的平均亮度补值保持不变，直接输出。

S209，以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图。

如果步骤S208中对所述当前图像P_t的平均亮度补值进行了修正，则以所述述当前图像P_t修正后的平均亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图分割为所述第一直方图和第二直方图。其中，第一直方图的亮度范围为从步骤S202获得的所述当前图像P_t低频亮度分量Y3的最低亮度Y3_L至步骤S208获得的所述当前图像P_t的平均亮度补值即 所述第二直方图的亮度范围为从步骤S208获得的所述当前图像P_t的平均亮度补值至步骤S202获得的所述当前图像P_t低频亮度分量Y3的最高亮度Y3^H，即

S210，根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表。

在本发明实施例中，可以采用多种方式来生成所述全体亮度索引表。例如，可以采用如下方式：

首先，分别计算所述第一直方图和第二直方图的均值Y1_Avg1和Y1_Avg2。

然后，根据所述第一直方图的均值Y1_Avg1、所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度Y3^L以及所述当前图像P_t的平均亮度补值构造一个第一单调非递减函数，所述第一单调非递减函数以所述第一直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第一亮度索引表。

相应地，根据所述第二直方图的均值Y1_Avg2、所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度Y3^H以及所述当前图像P_t的平均亮度补值构造一个第二单调非递减函数，所述第二单调非递减函数以所述第二直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第二亮度索引表。

在本发明一实施例中，所述第一、第二单调非递减函数可以为一二阶线性函数。可以理解的是，在具体实施中，其他任何形式的单调非递减函数均适用于生成所述第一亮度索引表和第二亮度索引表。

在具体实施中，以下方式也可以作为将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表进行拼接形成所述全体亮度索引表的具体形式：首先设置一个长度为(Y3^H-Y3^L+1)的一维全体亮度索引表，然后将上述获得的第一亮度索引表的每个值依次填充到所述一维全体亮度索引表的位次为的位置中，将上述获得的第二亮度索引表中的每个值依次填充到所述一维全体亮度索引表的位次为的位置，步骤S210输出的全体亮度索引表即为经过上述填充的一维全体亮度索引表。

S211，根据所述全体亮度索引表及所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度Y3^H和最低亮度Y3^L，生成色度补偿表。

在本发明实施例中，所生成的色度补偿表为长度为(Y3^H-Y3^L+1)的一维色度补偿表。色度补偿表中每一个位置的色度补偿值可以由所述位置和所述全体亮度索引表中相应位置的亮度确定。例如，设全体亮度索引表第i个位置的亮度值为y_i，所述色度补偿表中第i个位置的输出值可以由一个采用(y_i-Y3^L+1)与(i+1)为自变量构造的双自变量单输出函数获得。所述函数随着(y_i-Y3^L+1)的增加而增加，同时随着(i+1)的增加而减小。

S212，将所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的每个像素值减去所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度Y3^L并加1，将获得的结果索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2。

S213，当前图像P_t亮度分量叠加：将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out。

在本发明一实施例中，可以按照如下的方式进行叠加：将所述当前图像P_t的映射亮度分量值Y2的每个像素值与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值作差得到一个亮度变化值，将所述亮度变化值与预设的非负的亮度强度值之积与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值求和，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out。

其中，需要说明的是，所述亮度强度值是一个标量值，而非矢量值。

S214，索引当前图像P_t的色度补偿值：将所述当前图像P_t的第一色度分量U1和第二色度分量V1的每个像素值分别索引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值Δu和第二色度补偿值Δv。

S215，将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out；将所述第二色度补偿值Δv与所述当前图像P_t的第二色度分量V1相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out。

在本发明一实施例中，可以按照如下的第二预设规则进行叠加：将所述第一色度补偿值Δu与预设的非负的第一色度强度值相乘，获得第一色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第一色度分量U1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第一色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out。

在本发明一实施例中，可以按照如下的第三预设规则进行叠加：将所述第二色度补偿值Δv与预设的非负的第二色度强度值相乘，获得第二色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第二色度分量V1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第二色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述第一色度强度值和第二色度强度值均为标量值，而非矢量值。而色度分量的名义中间值是指理论上色度分量的动态范围的最大值和最小值之间的平均值。

S216，将所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。

如果所输入的当前图像P_t为其他格式，则进一步转变为相应格式。例如，如果输入当前图像P_t为RGB格式，则将所述当前图像P_t由YUV格式进一步转换为RGB格式。

通过将当前图像与参考图像进行场景变换检测和直方图融合，可以对视频进行图像对比度的动态增强。并且当所述参考图像对当前图像时间轴为参考的向前一帧图像或多帧图像时，可以对视频进行实时的对比度增强处理。

为使本领域技术人员更好地理解和实现本发明实施例，以下对上述图像对比度增强方法对应的装置进行相应描述。

参照图3所示的本发明实施例中一种图像对比度增强装置的结构示意图，图像对比度增强装置30包括：

格式转换单元31，用于将获取的当前图像P_t转换至YUV格式，获得所述当前图像P_t的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量V1；

直方图统计单元32，用于统计所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图；

直方图分割单元33，用于获取所述当前图像P_t的平均亮度补值以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图；

亮度索引表生成单元34，用于根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，并将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表；

色度补偿表生成单元35，用于根据所述全体亮度索引表及所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度和最低亮度，生成色度补偿表；

亮度分量生成单元36，用于将所述当前图像P_t的亮度分量Y1的每个像素值的位置索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像P_t的亮度分量Y1具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2，将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像P_t的亮度分量Y1的相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out；

色度分量生成单元37，用于将所述当前图像P_t的第一色度分量U1和第二色度分量V1的每个像素值分别索引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值Δu和第二色度补偿值Δv；将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out；将所述第二色度补偿值Δv与所述当前图像P_t的第二色度分量V1相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out；

输出单元38，用于将所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。

采用上述图像对比度增强装置对图像进行处理，在将当前图像P_t转换至YUV格式后，通过获取所述当前图像P_t的平均亮度补值，并对当前图像P_t亮度分量的直方图进行分割，根据图像亮区和暗区的不同特性分别进行分析，生成两个亮度索引表，并将所述两个亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接生成一个全体亮度索引表，并根据所述亮度索引表生成色度索引表，通过所生成的所述全体亮度索引表对图像的亮度分量进行了修正和补偿，使得图像的对比度范围进行动态扩展，进而可以突出局部细节，避免图像的动态范围不正确，并且由于根据生成是色度索引表对色度分量也进行了相应的补偿，因此可以最大限度地保持图像的原色调和饱和度不失真，使得增强处理后的图像能与人的视觉机理进行更好地匹配，提高图像显示效果。

在具体实施中，所述直方图分割单元33可以包括：

平均亮度补值获取子单元331，用于获得所述当前图像P_t的亮度分量的直方图的均值，并与预设的亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所述当前图像的平均亮度补值

直方图分割子单元332，用于以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图。

为进一步提高图像对比度增强效果，所述直方图分割单元还可包括：平均亮度补值修正子单元333，用于将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值输出至所述直方图分割子单元332用于作为直方图分割的分界点。

例如，所述平均亮度补值修正子单元333可以采用如下方式对所述当前图像P_t平均亮度补值进行修正：当所述当前图像P_t的平均亮度补值小于所述当前图像的低频亮度分量的最低亮度时，将所述当前图像P_t平均亮度补值修正为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度加1，当所述当前图像P_t的平均亮度补值大于所述当前图像的低频亮度分量最高亮度时，将所述当前图像P_t的平均亮度补值修正为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度减1。

在具体实施中，所述亮度索引表生成单元34可以包括：

直方图均值计算子单元341，用于计算所述第一直方图和第二直方图的均值；

第一索引表生成子单元342，用于根据所述第一直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最低亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，生成第一单调非递减函数，以所述第一直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第一亮度索引表；

第二索引表生成子单元343，用于根据所述第二直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最高亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，生成第二单调非递减函数，以所述第二直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第二亮度索引表。

在具体实施中，还可以对上述实施例作进一步的扩展。参照图4所示的本发明实施例中另一种图像对比度增强装置的结构示意图，与上述实施例的不同之处在于，图像对比度增强装置40还包括：滤波单元41，用于对所述当前图像P_t的亮度分量Y1进行低通滤波，得到所述当前图像的低频亮度分量Y3并输出至所述直方图统计单元32。

在进行图像对比度增强处理前，通过低通滤波，可以减弱或消除图像噪声，进一步提高图像处理效果。在具体实施中，所述低通滤波单元可以采用二维低通滤波器，当前图像P_t的亮度分量Y1通过二维低通滤波器进行二维线性卷积，即可实现低通滤波。

如图4所示，在具体实施中，图像对比度增强装置40还可包括：

参考直方图获取单元42，用于获取两帧参考图像的低频亮度分量的直方图，所述两帧参考图像为对应于当前图像以时间轴为参考的向前两帧图像P_t-1和P_t-2；

场景变换检测单元43，用于基于所述当前参考图像P_t、参考图像P_t-1和P_t-2，进行场景变换检测，获得表示所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值；

直方图融合单元44，用于基于所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值，将所述参考图像P_t-1和P_t-2进行直方图融合，得到所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图。

上述图像对比度增强装置40通过与参考图像进行对比，进行场景变换检测并进行直方图融合，可以实现对视频图像的实时对比度增强处理。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (18)

1.一种图像对比度增强方法，其特征在于，包括：

将获取的当前图像P_t转换至YUV格式，获得所述当前图像P_t的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量V1；

统计所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图；

获取所述当前图像P_t的平均亮度补值以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图；

根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表；

根据所述全体亮度索引表及所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度和最低亮度，生成色度补偿表；

将所述当前图像P_t的亮度分量Y1的每个像素值的位置索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像P_t的亮度分量Y1具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2，将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像P_t的亮度分量Y1的相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out；

将所述当前图像P_t的第一色度分量U1和第二色度分量V1的每个像素值分别索引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值Δu和第二色度补偿值Δv；将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out；将所述第二色度补偿值Δv与所述当前图像P_t的第二色度分量V1相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out；

将所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。

2.如权利要求1所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述统计所述当前图像的亮度分量的直方图之前，还包括：

对所述当前图像P_t的亮度分量Y1进行低通滤波，得到所述当前图像的低频亮度分量Y3以用于所述统计。

3.如权利要求2所述的图像对比度增强方法，其特征在于，还包括:

获得两帧参考图像的低频亮度分量的直方图，所述两帧参考图像为对应于当前图像以时间轴为参考的向前两帧图像P_t-1和P_t-2；

基于所述当前参考图像P_t、参考图像P_t-1和P_t-2，进行场景变换检测，获得表示所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值；

基于所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值，将所述参考图像P_t-1和P_t-2进行直方图融合，得到所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图。

4.如权利要求3所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述获取所述当前图像P_t的平均亮度补值包括：

获得所述当前图像P_t的亮度分量的直方图的均值，并与预设的亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所述当前图像的平均亮度补值

5.如权利要求4所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述获取所述当前图像P_t的平均亮度补值之后还包括：

将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值

6.如权利要求5所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值包括：

当所述当前图像P_t的平均亮度补值小于所述当前图像的低频亮度分量的最低亮度时，所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度加1；

当所述当前图像P_t的平均亮度补值大于所述当前图像的低频亮度分量最高亮度时，所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度减1。

7.如权利要求5所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图，包括：

以所述述当前图像P_t修正后的平均亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图分割为所述第一直方图和第二直方图。

8.如权利要求1所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，包括：

分别计算所述第一直方图和第二直方图的均值；

根据所述第一直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最低亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，构造第一单调非递减函数，以所述第一直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第一亮度索引表；

根据所述第二直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最高亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，构造第二单调非递减函数，以所述第二直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第二亮度索引表。

9.如权利要求1所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述将所述映射亮度分量值与所述当前图像P_t的亮度分量的相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out，包括：

将所述当前图像P_t的映射亮度分量值Y2的每个像素值与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值作差得到一个亮度变化值，将所述亮度变化值与预设的非负的亮度强度值之积与所述当前图像P_t的亮度分量Y1相应位置的像素值求和，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out。

10.如权利要求1所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out，包括：

将所述第一色度补偿值Δu与预设的非负的第一色度强度值相乘，获得第一色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第一色度分量U1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第一色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out。

11.如权利要求1所述的图像对比度增强方法，其特征在于，所述将所述第二色度补偿值与所述当前图像P_t的第二色度分量相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out，包括：

将所述第二色度补偿值Δv与预设的非负的第二色度强度值相乘，获得第二色度补偿系数；将所述当前图像P_t的第二色度分量V1的每个像素值与当前图像P_t色度分量的名义中间值作差得到的差值与所述第二色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像P_t色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out。

12.一种图像对比度增强装置，其特征在于，包括：

格式转换单元，用于将获取的当前图像P_t转换至YUV格式，获得所述当前图像P_t的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量V1；

直方图统计单元，用于统计所述当前图像P_t的亮度分量Y1的直方图；

直方图分割单元，用于获取所述当前图像P_t的平均亮度补值以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图；

亮度索引表生成单元，用于根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，并将所述第一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表；

色度补偿表生成单元，用于根据所述全体亮度索引表及所述当前图像P_t的亮度分量Y1的最高亮度和最低亮度，生成色度补偿表；

亮度分量生成单元，用于将所述当前图像P_t的亮度分量Y1的每个像素值的位置索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像P_t的亮度分量Y1具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2，将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像P_t的亮度分量Y1的相应位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out；

色度分量生成单元，用于将所述当前图像P_t的第一色度分量U1和第二色度分量V1的每个像素值分别索引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值Δu和第二色度补偿值Δv；将所述第一色度补偿值Δu与所述当前图像P_t的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第一色度分量U_out；将所述第二色度补偿值Δv与所述当前图像P_t的第二色度分量V1相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像P_t的最终第二色度分量V_out；

输出单元，用于将所述当前图像P_t的最终亮度分量Y_out、最终第一色度分量U_out和最终第二色度分量V_out按照与所述当前图像P_t的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。

13.如权利要求12所述的图像对比度增强装置，其特征在于，还包括：滤波单元，用于对所述当前图像P_t的亮度分量Y1进行低通滤波，得到所述当前图像的低频亮度分量Y3并输出至所述直方图统计单元。

14.如权利要求13所述的图像对比度增强装置，其特征在于，还包括：

参考直方图获取单元，用于获取两帧参考图像的低频亮度分量的直方图，所述两帧参考图像为对应于当前图像以时间轴为参考的向前两帧图像P_t-1和P_t-2；

场景变换检测单元，用于基于所述当前参考图像P_t、参考图像P_t-1和P_t-2，进行场景变换检测，获得表示所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值；

直方图融合单元，用于基于所述当前图像P_t与参考图像P_t-1和P_t-2的相似度的差值，将所述参考图像P_t-1和P_t-2进行直方图融合，得到所述当前图像P_t亮度分量的最终直方图。

15.如权利要求14所述的图像对比度增强装置，其特征在于，所述直方图分割单元包括：

平均亮度补值获取子单元，用于获得所述当前图像P_t的亮度分量的直方图的均值，并与预设的亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所述当前图像的平均亮度补值

直方图分割子单元，用于以所述当前图像P_t的亮度补值作为分界点，将所述当前图像P_t的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图。

16.如权利要求15所述的图像对比度增强装置，其特征在于，所述直方图分割单元还包括：平均亮度补值修正子单元，用于将所述当前图像P_t的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像P_t修正后的平均亮度补值输出至所述直方图分割子单元用于作为直方图分割的分界点。

17.如权利要求16所述的图像对比度增强装置，其特征在于，所述平均亮度补值修正子单元用于当所述当前图像P_t的平均亮度补值小于所述当前图像的低频亮度分量的最低亮度时，将所述当前图像P_t平均亮度补值修正为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最低亮度加1，当所述当前图像P_t的平均亮度补值大于所述当前图像的低频亮度分量最高亮度时，将所述当前图像P_t的平均亮度补值修正为所述当前图像P_t的低频亮度分量Y3的最高亮度减1。

18.如权利要求12所述的图像对比度增强装置，其特征在于，所述亮度索引表生成单元包括：

直方图均值计算子单元，用于计算所述第一直方图和第二直方图的均值；

第一索引表生成子单元，用于根据所述第一直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最低亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，形成第一单调非递减函数，以所述第一直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第一亮度索引表；

第二索引表生成子单元，用于根据所述第二直方图的均值、所述当前图像P_t的亮度分量的最高亮度以及所述当前图像P_t的平均亮度补值，形成第二单调非递减函数，以所述第二直方图的所有亮度范围的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第二亮度索引表。