CN105825485B - 一种图像处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像处理系统和方法，包括：提取模块，用于提取目标图像的对比度和光照参数。计算模块，用于根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数。分配模块，用于根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图。映射模块，用于根据重新分配后的直方图估计出目标图像的调整曲线，并根据调整曲线对目标图像进行全局色调映射。磨皮处理模块，用于根据预设的磨皮算法对进行全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。通过本发明的方案能够克服当前单一磨皮技术无法适应复杂场景的缺点，改善用户对相机的体验感。

Description

一种图像处理系统和方法
技术领域
本发明涉及终端应用领域，尤其涉及一种图像处理系统和方法。
背景技术
手机自拍已经逐步成为人们的一种生活习惯，而照片中人物的整体效果是关注的重点。因此对于照片的前期或者后期的美化是不可缺少的步骤。人物图片的美化主要包括：磨皮、美白和肤色调节。然而在不同环境下像机容易受到环境光照的影响，获取的人物图像对比度较差，特别在自拍时人物处于背光、暗光等场景中，单一的磨皮算法无法适应这类复杂场景。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种图像处理系统和方法，能够克服当前单一磨皮技术无法适应复杂场景的缺点，改善用户对相机的体验感。
为实现上述目的，本发明提供的一种图像处理系统，该系统包括：提取模块、计算模块、分配模块、映射模块和磨皮处理模块。
提取模块，用于提取目标图像的对比度和光照参数。
计算模块，用于根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数。
分配模块，用于根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图。
映射模块，用于根据重新分配后的直方图估计出目标图像的调整曲线，并根据调整曲线对目标图像进行全局色调映射。
磨皮处理模块，用于根据预设的磨皮算法对进行全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。
可选地，
提取模块提取目标图像的对比度包括：
提取目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值。
根据提取的各个坐标位置上像素的灰度值计算各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差。
将计算出的各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差的绝对值与预设的经验值相比较。
根据比较结果获取一个或多个大于预设的经验值的灰度值差的绝对值。
计算一个或多个大于预设的经验值的灰度值差的绝对值的平方和。
将计算出的平方和的数值除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的对比度。
提取模块提取目标图像的光照参数包括：
计算目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值的和。
将计算出的灰度值的和除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的光照参数。
可选地，计算模块根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数包括：
将提取的目标图像的光照参数除以预设的归一化系数，将相除获得的商作为对比度进行归一化以后的对比度系数。
计算对比度系数与提取出的目标图像的对比度的乘积，将计算出的积作为目标图像的裁剪系数。
可选地，计算模块还用于：
在根据直方图估计目标图像的调整曲线之前，通过以下步骤计算直方图的裁剪高度：
计算剪裁系数与直方图中的像素值所对应的像素个数最大值的乘积，将计算出的积作为直方图的裁剪高度。
可选地，
预设的磨皮算法包括：单通道磨皮算法和基于保边滤波器的三通道磨皮算法。
此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种图像处理方法，该方法包括步骤：
提取目标图像的对比度和光照参数。
根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数。
根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图。
根据重新分配后的直方图估计出目标图像的调整曲线，并根据调整曲线对目标图像进行全局色调映射。
根据预设的磨皮算法对进行全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。
可选地，
提取目标图像的对比度包括：
提取目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值。
根据提取的各个坐标位置上像素的灰度值计算各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差。
将计算出的各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差的绝对值与预设的经验值相比较。
根据比较结果获取一个或多个大于预设的经验值的灰度值差的绝对值。
计算一个或多个大于预设的经验值的灰度值差的绝对值的平方和。
将计算出的平方和的数值除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的对比度。
提取目标图像的光照参数包括：
计算目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值的和。
将计算出的灰度值的和除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的光照参数。
可选地，根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数包括：
将提取的目标图像的光照参数除以预设的归一化系数，将相除获得的商作为对比度进行归一化以后的对比度系数。
计算对比度系数与提取出的目标图像的对比度的乘积，将计算出的积作为目标图像的裁剪系数。
可选地，该方法还包括：
在根据直方图估计目标图像的调整曲线之前，通过以下步骤计算直方图的裁剪高度：
计算剪裁系数与直方图中的像素值所对应的像素个数最大值的乘积，将计算出的积作为直方图的裁剪高度。
可选地，预设的磨皮算法包括：单通道磨皮算法和基于保边滤波器的三通道磨皮算法。
本发明提出的图像处理系统和方法包括：提取模块，用于提取目标图像的对比度和光照参数。计算模块，用于根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数。分配模块，用于根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图。映射模块，用于根据重新分配后的直方图估计出目标图像的调整曲线，并根据调整曲线对目标图像进行全局色调映射。磨皮处理模块，用于根据预设的磨皮算法对进行全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。通过本发明的方案能够克服当前单一磨皮技术无法适应复杂场景的缺点，改善用户对相机的体验感。
附图说明
图1为实现本发明各个实施例一个可选的移动终端的硬件结构示意图；
图2为如图1所示的移动终端的无线通信系统示意图；
图3为本发明的图像处理系统组成框图；
图4为常规的CLAHE算法的直方图剪裁示意图；
图5为本发明的图像处理方法流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的一个可选的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。
移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
图1为实现本发明各个实施例一个可选的移动终端的硬件结构示意。
移动终端100可以包括无线通信单元110、A/V(音频/视频)输入单元120、用户输入单元130、感测单元140、输出单元150、存储器160、接口单元170、控制器180和电源单元190等等。图1示出了具有各种组件的移动终端，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。将在下面详细描述移动终端的元件。
无线通信单元110通常包括一个或多个组件，其允许移动终端100与无线通信系统或网络之间的无线电通信。例如，无线通信单元可以包括广播接收模块111、移动通信模块112、无线互联网模块113、短程通信模块114和位置信息模块115中的至少一个。
广播接收模块111经由广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和/或广播相关信息。广播信道可以包括卫星信道和/或地面信道。广播管理服务器可以是生成并发送广播信号和/或广播相关信息的服务器或者接收之前生成的广播信号和/或广播相关信息并且将其发送给终端的服务器。广播信号可以包括TV广播信号、无线电广播信号、数据广播信号等等。而且，广播信号可以进一步包括与TV或无线电广播信号组合的广播信号。广播相关信息也可以经由移动通信网络提供，并且在该情况下，广播相关信息可以由移动通信模块112来接收。广播信号可以以各种形式存在，例如，其可以以数字多媒体广播(DMB)的电子节目指南(EPG)、数字视频广播手持(DVB-H)的电子服务指南(ESG)等等的形式而存在。广播接收模块111可以通过使用各种类型的广播系统接收信号广播。特别地，广播接收模块111可以通过使用诸如多媒体广播-地面(DMB-T)、数字多媒体广播-卫星(DMB-S)、数字视频广播-手持(DVB-H)，前向链路媒体(MediaFLO@)的数据广播系统、地面数字广播综合服务(ISDB-T)等等的数字广播系统接收数字广播。广播接收模块111可以被构造为适合提供广播信号的各种广播系统以及上述数字广播系统。经由广播接收模块111接收的广播信号和/或广播相关信息可以存储在存储器160(或者其它类型的存储介质)中。
移动通信模块112将无线电信号发送到基站(例如，接入点、节点B等等)、外部终端以及服务器中的至少一个和/或从其接收无线电信号。这样的无线电信号可以包括语音通话信号、视频通话信号、或者根据文本和/或多媒体消息发送和/或接收的各种类型的数据。
无线互联网模块113支持移动终端的无线互联网接入。该模块可以内部或外部地耦接到终端。该模块所涉及的无线互联网接入技术可以包括WLAN(无线LAN)(Wi-Fi)、Wibro(无线宽带)、Wimax(全球微波互联接入)、HSDPA(高速下行链路分组接入)等等。
短程通信模块114是用于支持短程通信的模块。短程通信技术的一些示例包括蓝牙TM、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂TM等等。
位置信息模块115是用于检查或获取移动终端的位置信息的模块。位置信息模块的典型示例是GPS(全球定位系统)。根据当前的技术，GPS模块115计算来自三个或更多卫星的距离信息和准确的时间信息并且对于计算的信息应用三角测量法，从而根据经度、纬度和高度准确地计算三维当前位置信息。当前，用于计算位置和时间信息的方法使用三颗卫星并且通过使用另外的一颗卫星校正计算出的位置和时间信息的误差。此外，GPS模块115能够通过实时地连续计算当前位置信息来计算速度信息。
A/V输入单元120用于接收音频或视频信号。A/V输入单元120可以包括相机121和麦克风1220，相机121对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元151上。经相机121处理后的图像帧可以存储在存储器160(或其它存储介质)中或者经由无线通信单元110进行发送，可以根据移动终端的构造提供两个或更多相机1210。麦克风122可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由移动通信模块112发送到移动通信基站的格式输出。麦克风122可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。
用户输入单元130可以根据用户输入的命令生成键输入数据以控制移动终端的各种操作。用户输入单元130允许用户输入各种类型的信息，并且可以包括键盘、锅仔片、触摸板(例如，检测由于被接触而导致的电阻、压力、电容等等的变化的触敏组件)、滚轮、摇杆等等。特别地，当触摸板以层的形式叠加在显示单元151上时，可以形成触摸屏。
感测单元140检测移动终端100的当前状态，(例如，移动终端100的打开或关闭状态)、移动终端100的位置、用户对于移动终端100的接触(即，触摸输入)的有无、移动终端100的取向、移动终端100的加速或减速移动和方向等等，并且生成用于控制移动终端100的操作的命令或信号。例如，当移动终端100实施为滑动型移动电话时，感测单元140可以感测该滑动型电话是打开还是关闭。另外，感测单元140能够检测电源单元190是否提供电力或者接口单元170是否与外部装置耦接。感测单元140可以包括接近传感器1410将在下面结合触摸屏来对此进行描述。
接口单元170用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。识别模块可以是存储用于验证用户使用移动终端100的各种信息并且可以包括用户识别模块(UIM)、客户识别模块(SIM)、通用客户识别模块(USIM)等等。另外，具有识别模块的装置(下面称为"识别装置")可以采取智能卡的形式，因此，识别装置可以经由端口或其它连接装置与移动终端100连接。接口单元170可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端和外部装置之间传输数据。
另外，当移动终端100与外部底座连接时，接口单元170可以用作允许通过其将电力从底座提供到移动终端100的路径或者可以用作允许从底座输入的各种命令信号通过其传输到移动终端的路径。从底座输入的各种命令信号或电力可以用作用于识别移动终端是否准确地安装在底座上的信号。输出单元150被构造为以视觉、音频和/或触觉方式提供输出信号(例如，音频信号、视频信号、警报信号、振动信号等等)。输出单元150可以包括显示单元151、音频输出模块152、警报单元153等等。
显示单元151可以显示在移动终端100中处理的信息。例如，当移动终端100处于电话通话模式时，显示单元151可以显示与通话或其它通信(例如，文本消息收发、多媒体文件下载等等)相关的用户界面(UI)或图形用户界面(GUI)。当移动终端100处于视频通话模式或者图像捕获模式时，显示单元151可以显示捕获的图像和/或接收的图像、示出视频或图像以及相关功能的UI或GUI等等。
同时，当显示单元151和触摸板以层的形式彼此叠加以形成触摸屏时，显示单元151可以用作输入装置和输出装置。显示单元151可以包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等等中的至少一种。这些显示器中的一些可以被构造为透明状以允许用户从外部观看，这可以称为透明显示器，典型的透明显示器可以例如为TOLED(透明有机发光二极管)显示器等等。根据特定想要的实施方式，移动终端100可以包括两个或更多显示单元(或其它显示装置)，例如，移动终端可以包括外部显示单元(未示出)和内部显示单元(未示出)。触摸屏可用于检测触摸输入压力以及触摸输入位置和触摸输入面积。
音频输出模块152可以在移动终端处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将无线通信单元110接收的或者在存储器160中存储的音频数据转换音频信号并且输出为声音。而且，音频输出模块152可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出模块152可以包括扬声器、蜂鸣器等等。
警报单元153可以提供输出以将事件的发生通知给移动终端100。典型的事件可以包括呼叫接收、消息接收、键信号输入、触摸输入等等。除了音频或视频输出之外，警报单元153可以以不同的方式提供输出以通知事件的发生。例如，警报单元153可以以振动的形式提供输出，当接收到呼叫、消息或一些其它进入通信(incomingcommunication)时，警报单元153可以提供触觉输出(即，振动)以将其通知给用户。通过提供这样的触觉输出，即使在用户的移动电话处于用户的口袋中时，用户也能够识别出各种事件的发生。警报单元153也可以经由显示单元151或音频输出模块152提供通知事件的发生的输出。
存储器160可以存储由控制器180执行的处理和控制操作的软件程序等等，或者可以暂时地存储己经输出或将要输出的数据(例如，电话簿、消息、静态图像、视频等等)。而且，存储器160可以存储关于当触摸施加到触摸屏时输出的各种方式的振动和音频信号的数据。
存储器160可以包括至少一种类型的存储介质，所述存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。而且，移动终端100可以与通过网络连接执行存储器160的存储功能的网络存储装置协作。
控制器180通常控制移动终端的总体操作。例如，控制器180执行与语音通话、数据通信、视频通话等等相关的控制和处理。另外，控制器180可以包括用于再现(或回放)多媒体数据的多媒体模块1810，多媒体模块1810可以构造在控制器180内，或者可以构造为与控制器180分离。控制器180可以执行模式识别处理，以将在触摸屏上执行的手写输入或者图片绘制输入识别为字符或图像。
电源单元190在控制器180的控制下接收外部电力或内部电力并且提供操作各元件和组件所需的适当的电力。
这里描述的各种实施方式可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施，这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器180中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器160中并且由控制器180执行。
至此，己经按照其功能描述了移动终端。下面，为了简要起见，将描述诸如折叠型、直板型、摆动型、滑动型移动终端等等的各种类型的移动终端中的滑动型移动终端作为示例。因此，本发明能够应用于任何类型的移动终端，并且不限于滑动型移动终端。
如图1中所示的移动终端100可以被构造为利用经由帧或分组发送数据的诸如有线和无线通信系统以及基于卫星的通信系统来操作。
现在将参考图2描述其中根据本发明的移动终端能够操作的通信系统。
这样的通信系统可以使用不同的空中接口和/或物理层。例如，由通信系统使用的空中接口包括例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和通用移动通信系统(UMTS)(特别地，长期演进(LTE))、全球移动通信系统(GSM)等等。作为非限制性示例，下面的描述涉及CDMA通信系统，但是这样的教导同样适用于其它类型的系统。
参考图2，CDMA无线通信系统可以包括多个移动终端100、多个基站(BS)270、基站控制器(BSC)275和移动交换中心(MSC)280。MSC280被构造为与公共电话交换网络(PSTN)290形成接口。MSC280还被构造为与可以经由回程线路耦接到基站270的BSC275形成接口。回程线路可以根据若干己知的接口中的任一种来构造，所述接口包括例如E1/T1、ATM，IP、PPP、帧中继、HDSL、ADSL或xDSL。将理解的是，如图2中所示的系统可以包括多个BSC2750。
每个BS270可以服务一个或多个分区(或区域)，由多向天线或指向特定方向的天线覆盖的每个分区放射状地远离BS270。或者，每个分区可以由用于分集接收的两个或更多天线覆盖。每个BS270可以被构造为支持多个频率分配，并且每个频率分配具有特定频谱(例如，1.25MHz,5MHz等等)。
分区与频率分配的交叉可以被称为CDMA信道。BS270也可以被称为基站收发器子系统(BTS)或者其它等效术语。在这样的情况下，术语"基站"可以用于笼统地表示单个BSC275和至少一个BS270。基站也可以被称为"蜂窝站"。或者，特定BS270的各分区可以被称为多个蜂窝站。
如图2中所示，广播发射器(BT)295将广播信号发送给在系统内操作的移动终端100。如图1中所示的广播接收模块111被设置在移动终端100处以接收由BT295发送的广播信号。在图2中，示出了几个全球定位系统(GPS)卫星300。卫星300帮助定位多个移动终端100中的至少一个。
在图2中，描绘了多个卫星300，但是理解的是，可以利用任何数目的卫星获得有用的定位信息。如图1中所示的GPS模块115通常被构造为与卫星300配合以获得想要的定位信息。替代GPS跟踪技术或者在GPS跟踪技术之外，可以使用可以跟踪移动终端的位置的其它技术。另外，至少一个GPS卫星300可以选择性地或者额外地处理卫星DMB传输。
作为无线通信系统的一个典型操作，BS270接收来自各种移动终端100的反向链路信号。移动终端100通常参与通话、消息收发和其它类型的通信。特定基站270接收的每个反向链路信号被在特定BS270内进行处理。获得的数据被转发给相关的BSC275。BSC提供通话资源分配和包括BS270之间的软切换过程的协调的移动管理功能。BSC275还将接收到的数据路由到MSC280，其提供用于与PSTN290形成接口的额外的路由服务。类似地，PSTN290与MSC280形成接口，MSC与BSC275形成接口，并且BSC275相应地控制BS270以将正向链路信号发送到移动终端100。
基于上述移动终端硬件结构以及通信系统，提出本发明方法各个实施例。
手机自拍已经逐步成为人们的一种生活习惯，而照片中人物的整体效果是关注的重点。因此对于照片的前期或者后期的美化是不可缺少的步骤。人物图片的美化主要包括：磨皮、美白和肤色调节。然而在不同环境下像机容易受到环境光照的影响，获取的人物图像对比度较差，特别在自拍时人物处于背光、暗光等场景中，单一的磨皮算法无法适应这类复杂场景。
针对上述问题本文提出了一种基于自适应图像增强的人物磨皮算法，首先对目标图片进行对比度和光照参数的提取并给出相关的评价；接着根据当前获取的目标图像的对比度和光照参数进行图像预处理；然后对预处理后的目标图像进行磨皮处理；最后对目标图像进行后处理并输出最后结果。
如图3所示，具体地，本发明第一实施例提出一种图像处理系统01，如图1所示，该系统包括：提取模块02、计算模块03、分配模块04、映射模块05和磨皮处理模块06。
提取模块02，用于提取目标图像的对比度和光照参数。
在本发明实施例中，对于需要处理的目标图像，我们收线需要获取该目标图像的对比度与光照参数。
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，好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的色彩，当对比率高达300:1时，便可以支持各阶的颜色。
在暗室中，白色画面(最亮时)下的亮度除以黑色画面(最暗时)下的亮度。更精准地说，对比度就是把白色信号在100％和0％的饱和度相减，再除以用Lux(光照度，即勒克斯，每平方米的流明值)为计量单位下0％的白色值(0％的白色信号实际上就是黑色)，所得到的数值。对比度是最白与最黑亮度单位的相除值。因此白色越亮、黑色越暗，对比度就越高。严格来讲我们指的对比度是屏幕上同一点最亮时(白色)与最暗时(黑色)的亮度的比值，不过通常产品的对比度指标是就整个屏幕而言的，例如一个屏幕在全白屏状态时候亮度为500cd/m2，全黑屏状态亮度为0.5cd/m2，这样屏幕的对比度就是1000:1。或者比如一台显示器在显示全白画面(255)时实测亮度值为200cd/m2，全黑画面实测亮度为0.5cd/m2，那么它的对比度就是400：1。
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。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。在一些黑白反差较大的文本显示、CAD显示和黑白照片显示等方面，高对比度产品在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。
光照参数是反映目标图像整体的亮度特性的参数，该参数越大表明目标图像越亮，相反该参数越小表明目标图像则越暗。亮度(lightness)是颜色的一种性质，或与颜色多明亮有关系的色彩空间的一个维度。在Lab色彩空间中，亮度被定义来反映人类的主观明亮感觉。亮度的单位为坎德拉每平方米或称平方烛光cd/m2。亮度是衡量电视屏幕或电脑显示器发光强度的重要指标。构成图像色彩的三要素：明度(亮度)彩度(饱和度)色相。对比度指明度差异的程度，对比度大也就是说“明的逾明，暗的逾暗”。亮度则就是图片的明暗程度。
可选地，
提取模块02提取目标图像的对比度包括：
提取目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值。
根据提取的各个坐标位置上像素的灰度值计算各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差。
将计算出的各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差的绝对值与预设的经验值相比较。
根据比较结果获取一个或多个大于预设的经验值的灰度值差的绝对值。
计算一个或多个大于所述预设的经验值的灰度值差的绝对值的平方和。
将计算出的平方和的数值除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的对比度。
具体地，可以根据以下等式提取目标图像的对比度：
其中，Pi为相邻像素的绝对值差，grayi为坐标i位置处像素的灰度值，i为正整数；grayj为坐标j位置处像素的灰度值，j为正整数，i与j为相邻坐标；threshold为预先获得的经验值；M为预先统计的所述目标图像的像素总量；C为所述目标图像的对比度；C越大表明目标图像的对比度越高，C越小表明目标图像的对比度越低。
提取模块02提取目标图像的光照参数包括：
计算目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值的和。
将计算出的灰度值的和除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的光照参数。
具体地，可以根据以下等式提取目标图像的光照参数：
其中，grayi为坐标i位置处像素的灰度值，i为正整数；M为预先统计的目标图像的像素总量；l为目标图像的光照参数，l∈[0 255]。
计算模块03，用于根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数。
在本发明实施例中，本文采用与局部限制对比度直方图CLAHE(Contrast LimitedAdaptive histgram equalization，全称为：对比度受限自适应直方图均衡算法)类似的思想，在全局范围内实现对目标图像的对比度和光照的调整。下面我们将对CLAHE算法做详细介绍。
CLAHE算法通过将图像分为若干子区域，然后对每个子区域进行直方图均衡，再对每个像素通过插值运算得到变换后的灰度值，从而实现对比度受限自适应图像增强。
CLAHE同普通的自适应直方图均衡不同的地方主要是其对比度限幅。这个特性也可以应用到全局直方图均衡化中，即构成所谓的限制对比度直方图均衡(CLHE)，但这在实际中很少使用。在CLAHE中，对于每个小区域都必须使用对比度限幅。CLAHE主要是用来克服AHE(Adaptive histgram equalization自适应直方图均衡化)的过度放大噪音的问题。
这主要是通过限制AHE算法的对比提高程度来达到的。在指定的像素值周边的对比度放大主要是由变换函数的斜度决定的。这个斜度和领域的累积直方图的斜度成比例。CLAHE通过在计算CDF(累积直方图函数)前用预先定义的阈值来裁剪直方图以达到限制放大幅度的目的。这限制了CDF的斜度，因此，也限制了变换函数的斜度。直方图被裁剪的值，也就是所谓的裁剪限幅或裁剪高度，取决于直方图的分布，因此也取决于领域大小的取值。
通常，直接忽略掉那些超出直方图裁剪限幅的部分是不好的，而应该将这些裁剪掉的部分均匀的分布到直方图的其他部分。如图4所示。这个重分布的过程可能会导致那些被裁剪掉的部分又重新超过了裁剪值(如图4所示)。如果这不是所希望的，可以采用重复裁剪以达到期望的效果。
但是CLAHE中对直方图的裁剪需要通过人工手动的调整裁剪系数，以得到合适的裁剪高度，这里，裁剪系数的大小决定了用于调整目标图像的调整曲线的斜率。并且CLAHE为局部调整，局部调整可以较好的突出图像的细节信息，但是由于需要多次计算每个图像块(block)的直方图，使的算法计算量较大。本文针对上述存在的问题，首先通过提取模块02提取出目标图像的对比度C和光照参数l，然后通过获得的对比度C和光照参数l自动计算出裁剪系数，大大减小了计算量。
可选地，计算模块03根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数包括：
将提取的目标图像的光照参数除以预设的归一化系数，将相除获得的商作为对比度进行归一化以后的对比度系数。
计算对比度系数与提取出的目标图像的对比度的乘积，将计算出的积作为目标图像的裁剪系数。
具体地，可以根据以下等式计算对比度进行归一化以后的对比度系数：
其中，L为对比度进行归一化以后的对比度系数；l为目标图像的光照参数；a为预设的归一化系数。
根据以下等式计算目标图像的裁剪系数：
cp＝C*L，
其中，cp为剪裁系数；C为目标图像的对比度；L为对比度进行归一化以后的对比度系数。
分配模块04，用于根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图。
直方图是一种二维统计图表，它的两个坐标分别是统计样本和该样本对应的某个属性的度量。具体地，图像的直方图是横坐标为像素值，纵坐标为每个像素值所对应的像素数量的二维统计图表。
在本发明实施例中，通过上述的计算模块03计算出直方图的裁剪系数以后，需要根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图，即预先根据计算出的裁剪系数计算出直方图的裁剪高度，通过该裁剪高度来裁剪直方图实现对直方图的重新分配，以达到限制放大幅度的目的。
可选地，计算模块03还用于：
在根据直方图估计目标图像的调整曲线之前，通过以下步骤计算直方图的裁剪高度：计算剪裁系数与直方图中的像素值所对应的像素个数最大值的乘积，将计算出的积作为直方图的裁剪高度。
具体地，可以通过以下等式计算直方图的裁剪高度：
cpCountNum＝cp*countNum，
其中，cp为剪裁系数；countNum为直方图中的像素值所对应的像素个数最大值；cpCountNum为直方图的裁剪高度。
映射模块05，用于根据重新分配后的直方图估计出目标图像的调整曲线，并根据调整曲线对目标图像进行全局色调映射。
色调映射，是在有限动态范围媒介上近似显示高动态范围图像的一项计算机图形学技术。打印结果、CRT或者LCD显示器以及投影仪等都只有有限的动态范围。本质上来讲，色调映射是要解决的问题是进行大幅度的对比度衰减将场景亮度变换到可以显示的范围，同时要保持图像细节与颜色等对于表现原始场景非常重要的信息。
在本发明实施例中，对于调整曲线的拟合方法和目标图像的色调映射方法不做限制，可以采用任何可实施的拟合方法和映射方法实现直方图到调整曲线的拟合以及目标图像的全局映射。
磨皮处理模块06，用于根据预设的磨皮算法对进行全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。
在本发明实施例中，通过映射模块05对目标图像的全局映射以后便完成了对目标图像的预处理过程，通过本发明的磨皮处理模块06就可以对预处理后的图像进行磨皮处理了。
磨皮，即使用PS软件中的图层、蒙版、通道、工具，滤镜或其它软件给图片中的人物消除皮肤部分的斑点、瑕疵，杂色等。用photoshop为人物脸部磨皮，能够使得人物脸部更加细腻、光滑，轮廓更加清晰。
可选地，预设的磨皮算法包括：单通道磨皮算法和基于保边滤波器的三通道磨皮算法。
在本发明实施例中，通道磨皮算法包括以下步骤：
1、打开图像，进入通道调板。复制蓝通道
2、对蓝通道副本执行滤镜\其它\高反差保留
3、用吸管工具吸取邻近的色然后用画笔覆盖要保护的部分。包括眼、鼻、眉、嘴、发丝的阴影细节。
4、图像\调整\计算，生成Alpha1通道。并在该通道进行参数设置。
5、通过预设操作(按住Ctrl键用鼠标点击Alpha1通道)载入选区，并通过预设操作(如Shift+Ctrl+I)反选。返回到图层调板点击激活背景层。然后建立一个曲线调整层，调整曲线，边观察图像的变化。此时不急于完全去掉斑点，只是将它们大幅度减弱。因为下面还要重复一次前面的操作。
6、通过预设操作(按Shift+Ctrl+Alt+E组合键)盖印可见图层，对它重复一遍前面的操作。后面的操作参数凭自已的观察来进行。把握的原则是全部进行微量的调整。达到保持图像影调色调平衡，去斑效果更好的目的。例如，若发现暗处有些黄色的色斑。包括脸上的发丝。在工具箱中取海绵工具，模式选项为去色。设一个较小的数值小心擦拭色斑。然后用画笔工具，选取邻近的颜色上色(画笔用颜色模式)。
在本发明实施例中，对磨皮后的图像进行了后期的处理，该步骤主要进行图像肤色、以及图像锐化等一系列操作，该步骤主要是为了使图像中人物的整体风格更加的自然，同时提升图像的整体视觉效果。例如可以采用如下方式进行实现：示例一：肤色调节、锐化；示例二：美白、锐化。
至此，已经介绍了本发明方案的全部基本特征，需要说明的是，上述内容仅是本发明的具体实施例，不能作为本发明的最终方案，在其他实施例中，还可以采用其他的实施方式，凡是与本发明的实施例相同或相似的实施方式，以及本发明方案基本特征的任意组合都在本发明的保护范围之内。
此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种图像处理方法，如图5所示，该方法包括步骤：
S101、提取目标图像的对比度和光照参数。
可选地，
提取目标图像的对比度包括：
提取目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值。
根据提取的各个坐标位置上像素的灰度值计算各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差。
将计算出的各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差的绝对值与预设的经验值相比较。
根据比较结果获取一个或多个大于预设的经验值的灰度值差的绝对值。
计算一个或多个大于预设的经验值的灰度值差的绝对值的平方和。
将计算出的平方和的数值除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的对比度。具体地，可以根据以下等式提取目标图像的对比度：
其中，Pi为相邻像素的绝对值差，grayi为坐标i位置处像素的灰度值，i为正整数；grayj为坐标j位置处像素的灰度值，j为正整数，i与j为相邻坐标；threshold为预先获得的经验值；M为预先统计的所述目标图像的像素总量；C为目标图像的对比度。
提取目标图像的光照参数包括：
计算目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值的和。
将计算出的灰度值的和除以预先统计的目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为目标图像的光照参数。
具体地，可以根据以下等式提取目标图像的光照参数：
其中，grayi为坐标i位置处像素的灰度值，i为正整数；M为预先统计的目标图像的像素总量；l为目标图像的光照参数。
S102、根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数。
可选地，根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数包括：将提取的目标图像的光照参数除以预设的归一化系数，将相除获得的商作为对比度进行归一化以后的对比度系数。
具体地，可以根据以下等式计算对比度进行归一化以后的对比度系数：
其中，L为对比度进行归一化以后的对比度系数；l为目标图像的光照参数；a为预设的归一化系数。
根据以下等式计算目标图像的裁剪系数：
cp＝C*L，
其中，cp为剪裁系数；C为目标图像的对比度；L为对比度进行归一化以后的对比度系数。
可选地，该方法还包括：
在根据直方图估计目标图像的调整曲线之前，通过以下步骤计算直方图的裁剪高度：
计算剪裁系数与直方图中的像素值所对应的像素个数最大值的乘积，将计算出的积作为直方图的裁剪高度。
具体地，可以通过以下等式计算直方图的裁剪高度：
cpCountNum＝cp*countNum，
其中，cp为剪裁系数；countNum为直方图中的像素值所对应的像素个数最大值；cpCountNum为直方图的裁剪高度。
S103、根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图。
S104、根据重新分配后的直方图估计出目标图像的调整曲线，并根据调整曲线对目标图像进行全局色调映射。
S105、根据预设的磨皮算法对进行全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。
可选地，预设的磨皮算法包括：单通道磨皮算法和基于保边滤波器的三通道磨皮算法。
本发明提出的图像处理系统和方法包括：提取模块，用于提取目标图像的对比度和光照参数。计算模块，用于根据提取出的对比度和光照参数计算目标图像的裁剪系数。分配模块，用于根据计算出的裁剪系数重新分配目标图像的直方图。映射模块，用于根据重新分配后的直方图估计出目标图像的调整曲线，并根据调整曲线对目标图像进行全局色调映射。磨皮处理模块，用于根据预设的磨皮算法对进行全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。通过本发明的方案能够克服当前单一磨皮技术无法适应复杂场景的缺点，改善用户对相机的体验感，能有效的提高便携式设备相机的产品竞争力。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种图像处理系统，其特征在于，所述系统包括：提取模块、计算模块、分配模块、映射模块和磨皮处理模块；
所述提取模块，用于提取目标图像的对比度和光照参数；
所述计算模块，用于根据提取出的对比度和光照参数计算所述目标图像的裁剪系数；
所述分配模块，用于根据计算出的裁剪系数重新分配所述目标图像的直方图；
所述映射模块，用于根据重新分配后的直方图估计出所述目标图像的调整曲线，并根据所述调整曲线对所述目标图像进行全局色调映射；
所述磨皮处理模块，用于根据预设的磨皮算法对进行所述全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。
2.如权利要求1所述的图像处理系统，其特征在于，
所述提取模块提取目标图像的对比度包括：
提取所述目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值；
根据提取的各个坐标位置上像素的灰度值计算各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差；
将计算出的各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差的绝对值与预设的经验值相比较；
根据比较结果获取一个或多个大于所述预设的经验值的灰度值差的绝对值；
计算所述一个或多个大于所述预设的经验值的灰度值差的绝对值的平方和；
将计算出的平方和的数值除以预先统计的所述目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为所述目标图像的对比度；
所述提取模块提取目标图像的光照参数包括：
计算所述目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值的和；
将计算出的灰度值的和除以预先统计的所述目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为所述目标图像的光照参数。
3.如权利要求2所述的图像处理系统，其特征在于，所述计算模块根据提取出的对比度和光照参数计算所述目标图像的裁剪系数包括：
将提取的所述目标图像的光照参数除以预设的归一化系数，将相除获得的商作为所述对比度进行归一化以后的对比度系数；
计算所述对比度系数与提取出的所述目标图像的对比度的乘积，将计算出的积作为所述目标图像的裁剪系数。
4.如权利要求3所述的图像处理系统，其特征在于，所述计算模块还用于：
在根据所述直方图估计所述目标图像的调整曲线之前，通过以下步骤计算所述直方图的裁剪高度：
计算所述裁剪系数与所述直方图中的像素值所对应的像素个数最大值的乘积，将计算出的积作为所述直方图的裁剪高度。
5.如权利要求1所述的图像处理系统，其特征在于，
所述预设的磨皮算法包括：单通道磨皮算法和基于保边滤波器的三通道磨皮算法。
6.一种图像处理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
提取目标图像的对比度和光照参数；
根据提取出的对比度和光照参数计算所述目标图像的裁剪系数；
根据计算出的裁剪系数重新分配所述目标图像的直方图；
根据重新分配后的直方图估计出所述目标图像的调整曲线，并根据所述调整曲线对所述目标图像进行全局色调映射；
根据预设的磨皮算法对进行所述全局色调映射后的目标图像进行磨皮处理。
7.如权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，
所述提取目标图像的对比度包括：
提取所述目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值；
根据提取的各个坐标位置上像素的灰度值计算各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差；
将计算出的各个相邻的坐标位置上像素的灰度值差的绝对值与预设的经验值相比较；
根据比较结果获取一个或多个大于所述预设的经验值的灰度值差的绝对值；
计算所述一个或多个大于所述预设的经验值的灰度值差的绝对值的平方和；
将计算出的平方和的数值除以预先统计的所述目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为所述目标图像的对比度；
所述提取目标图像的光照参数包括：
计算所述目标图像上各个坐标位置上像素的灰度值的和；
将计算出的灰度值的和除以预先统计的所述目标图像的像素总量，并将相除获得的商作为所述目标图像的光照参数。
8.如权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于，所述根据提取出的对比度和光照参数计算所述目标图像的裁剪系数包括：
将提取的所述目标图像的光照参数除以预设的归一化系数，将相除获得的商作为所述对比度进行归一化以后的对比度系数；
计算所述对比度系数与提取出的所述目标图像的对比度的乘积，将计算出的积作为所述目标图像的裁剪系数。
9.如权利要求8所述的图像处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
在根据所述直方图估计所述目标图像的调整曲线之前，通过以下步骤计算所述直方图的裁剪高度：
计算所述裁剪系数与所述直方图中的像素值所对应的像素个数最大值的乘积，将计算出的积作为所述直方图的裁剪高度。
10.如权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，所述预设的磨皮算法包括：单通道磨皮算法和基于保边滤波器的三通道磨皮算法。
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