CN108280836B - 一种图像处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种图像处理方法，包括：将待处理图像划分为多个子图像，以及，将待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；分别计算得到各个子图像的图像增强映射表；根据各个子图像的图像增强映射表，计算得到边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像的图像增强映射表；分别根据边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像的图像增强映射表，对边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像进行图像增强处理。采用上述方法对图像进行图像增强处理，可以在保证图像平滑的前提下，提升图像的动态范围。

Description

一种图像处理方法及装置

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法及装置。

背景技术

数字图像的动态范围表示了图像像素点灰度级的分布范围，一般情况下，图像的动态范围越宽，图像的对比度越高，图像的视觉效果也越好。在游戏渲染、显示设备色彩增强、摄影等技术中，低动态范围的图像中细节的显著程度较弱，观察者难以获得明亮易看的图像。因此，提高数字图像的动态范围，成为常用的增强数字图像视觉效果的技术手段。

直方图均衡化方法能够通过累计函数对图像灰度进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素个数大致相等。也就是把原始图像的灰度直方图从比较集中在一定范围变换到全灰度范围的均匀分布，提高图像的动态范围，增强图像全局对比度。直方图均衡化方法是一种全局图像增强技术，并不能对图像明区、暗区等不同亮度区域分别处理，容易造成严重的细节丢失和过饱和现象。

基于上述问题，业内提出对图像进行区域划分，再对各个区域图像进行局部增强处理。但是，常用的局部增强处理技术的子图像交界处容易产生块效应，即存在明显的边界现象，导致处理后的图像不够平滑。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种图像处理方法及装置，能够对待处理图像进行分区块的图像增强处理，在保证图像平滑的前提下提升图像动态范围。

为了达到上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种图像处理方法，包括：

将待处理图像划分为多个子图像，以及，将所述待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；

分别计算得到各个子图像的图像增强映射表；

根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表；

分别根据所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，对所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像进行图像增强处理。

优选地，所述分别计算得到各个子图像的图像增强映射表，包括：

对每个子图像，分别按照以下步骤计算图像增强映射表：

计算得到子图像的增益系数；

根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；

根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图；

计算得到所述子图像的重构后的直方图的累积直方图；

对所述累积直方图进行归一化处理，得到所述子图像的图像增强映射表。

优选地，所述根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图，包括：

根据所述增益系数，以及预设的非阶跃裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；其中，所述非阶跃裁剪函数的裁剪上下限为根据所述子图像的直方图预设的裁剪上下限。

优选地，所述根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图，包括：

根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行线性补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图。

优选地，所述将待处理图像划分为多个子图像，包括：

根据待处理图像的图像尺寸，将所述待处理图像划分为多个子图像。

优选地，所述根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，包括：

分别将所述四角区域图像所在的子图像的图像增强映射表设置为所述四角区域图像的图像增强映射表；对所述边缘区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述边缘区域图像的像素点所在的子图像距离最近的子图像的图像增强映射表进行线性插值计算处理，得到所述边缘区域图像的像素点的图像增强映射表；以及，对所述中心区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述中心区域图像的像素点所在的子图像距离最近的三个子图像的图像增强映射表进行双线性插值计算处理，得到所述中心区域图像的像素点的图像增强映射表。

一种图像处理装置，包括：

图像分割单元，用于将待处理图像划分为多个子图像，以及，将所述待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；

第一计算单元，用于分别计算得到各个子图像的图像增强映射表；

第二计算单元，用于根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表；

增强处理单元，用于分别根据所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，对所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像进行图像增强处理。

优选地，所述第一计算单元，包括：

第三计算单元，用于计算得到子图像的增益系数；

裁剪处理单元，用于根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；

重构处理单元，用于根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图；

第四计算单元，用于计算得到所述子图像的重构后的直方图的累积直方图；

第五计算单元，用于对所述累积直方图进行归一化处理，得到所述子图像的图像增强映射表。

优选地，所述裁剪处理单元根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图时，具体用于：

根据所述增益系数，以及预设的非阶跃裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；其中，所述非阶跃裁剪函数的裁剪上下限为根据所述子图像的直方图预设的裁剪上下限。

优选地，所述重构处理单元根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图时，具体用于：

根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行线性补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图。

优选地，所述图像分割单元将待处理图像划分为多个子图像时，具体用于：

根据待处理图像的图像尺寸，将所述待处理图像划分为多个子图像。

优选地，所述第二计算单元根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表时，具体用于：

分别将所述四角区域图像所在的子图像的图像增强映射表设置为所述四角区域图像的图像增强映射表；对所述边缘区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述边缘区域图像的像素点所在的子图像距离最近的子图像的图像增强映射表进行线性插值计算处理，得到所述边缘区域图像的像素点的图像增强映射表；以及，对所述中心区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述中心区域图像的像素点所在的子图像距离最近的三个子图像的图像增强映射表进行双线性插值计算处理，得到所述中心区域图像的像素点的图像增强映射表。

采用本发明技术方案对待处理图像进行图像增强处理，拓宽图像动态范围时，在对待处理图像进行子图像划分的基础上，还对子图像进行区域划分。在计算得到各个字图像的图像增强映射表后，根据各个子图像的图像增强映射表，插值计算得到各个图像区域的图像增强映射表。最后分别根据各个图像区域的图像增强映射表，对待处理图像的各个区域图像进行图像增强处理。上述各个图像区域的图像增强映射表是由各个子图像的图像增强映射表插值计算而来，相当于对图像的图像增强映射表进行了平滑处理，避免了直接对子图像进行图像增强产生分界现象，使图像更平滑，利于提升图像显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种图像处理方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种图像处理方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的对待处理图像进行子图像和图像区域划分的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种对图像直方图进行裁剪后的图像直方图示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种对图像直方图进行裁剪的图像直方图示意图；

图6是本发明实施例提供的又一种对图像直方图进行裁剪的图像直方图示意图；

图7是本发明实施例提供的一种补偿函数的曲线图示意图；

图8是本发明实施例提供的对图4所示的裁剪后的直方图进行补偿重构后的直方图示意图；

图9是本发明实施例提供的对图5所示的裁剪后的直方图进行补偿重构后的直方图示意图；

图10是本发明实施例提供的对图6所示的裁剪后的直方图进行补偿重构后的直方图示意图；

图11是本发明实施例提供的图8所示的重构后的直方图的图像增强映射表的曲线示意图；

图12是本发明实施例提供的图9所示的重构后的直方图的图像增强映射表的曲线示意图；

图13是本发明实施例提供的图10所示的重构后的直方图的图像增强映射表的曲线示意图；

图14是本发明实施例提供的对图像区域像素点的图像增强映射表进行插值计算处理的示意图；

图15是本发明实施例提供的一种图像处理装置的结构示意图；

图16是本发明实施例提供的另一种图像处理装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例技术方案适用于对图像进行增强处理，提高图像动态范围的应用场景。采用本发明实施例技术方案，能够分区域地提升图像动态范围，对图像进行分区域的增强处理，并且保证图像平滑。

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做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。

本发明实施例公开了一种图像处理方法，参见图1所示，该方法包括：

S101、将待处理图像划分为多个子图像，以及，将所述待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；

具体的，由于图像拍摄时的场景及光照等因素的影响，拍摄所得的数字图像不同图像区域的亮度是不同的。对于图像的不同亮度区域，理应结合不同图像区域的亮度，采用不同的处理方法对其进行图像增强，才能达到较好的图像增强效果。

为了便于对整幅图像进行分区域的区别处理，本发明实施例首先对整幅图像进行子图像划分，具体按照预设的子图像划分方法，将待处理图像划分为多个子图像。上述预设的子图像划分方法，可以是由用户根据实际需求，例如图像增强精度、图像大小、图像质量等因素而预先设置的子图像划分方法，可以是常用的图像划分方法，也可以是根据图像内容而设定的图像划分方法。

在对图像进行子图像划分的基础上，本发明实施例还进一步地按照预设的区域划分方法，对待处理图像进行图像区域划分，得到待处理图像的靠近各个边缘的四个边缘区域图像、靠近四个角的四角区域图像和剩余的图像中心区域的中心区域图像。一般情况下，一幅图像的边缘区域、四角区域和中心区域大体上代表了图像的三类不同的图像区域。其中，边缘区域的感兴趣内容较少，尤其是四角区域的感兴趣内容最少，而图像中心区域的感兴趣内容最多，包含了图像的主要图像内容。因此，在对图像进行子图像划分的基础上，对上述三种图像区域中的图像，也理应进行区别处理。例如，对于图像中心区域的图像，应当进行着重增强处理，以使人眼能够清晰地观察图像主要内容，而对于边缘区域图像和四角区域图像，则可以根据需求决定进行何种程度的增强处理。

S102、分别计算得到各个子图像的图像增强映射表；

具体的，上述图像增强映射表，是对图像进行增强处理的依据，在图像增强映射表中，包含对图像各个灰度级进行增强的增强值信息。当需要对图像中的任意灰度值像素点进行增强处理时，可以通过查询该图像的图像增强映射表，确认对该像素点进行增强处理的增强值大小。

对于上述待处理图像的各个子图像，本发明实施例分别计算其图像增强映射表。本发明实施例根据子图像的直方图，计算得到子图像的图像增强映射表。

具体的，先利用非阶跃裁剪函数，对子图像的直方图进行裁剪处理，得到子图像的裁剪后的直方图。使用非阶跃函数对子图像直方图进行裁剪，可以在限制输出图像对比度的同时，自适应地调节子图像的亮度，同时多尺度地拓展直方图相关区域的动态范围。对于较暗的子图像，提升整体亮度、对比度、拓宽动态范围，同时使暗部的亮度增加幅度大于亮部；对于较亮的子图像，降低整体亮度，提高对比度、拓宽动态范围，同时使亮部的亮度减小幅度大于暗部。相较于传统对比度限制直方图变换方法，使用非阶跃函数对子图像直方图进行裁剪可以在抑制图像失真，均衡化灰阶的同时调整子图像亮度。

然后，再利用非均匀的补偿函数对子图像的裁剪后的直方图进行线性补偿处理，得到子图像的重构后的直方图。

最后计算子图像的重构直方图的累积直方图，以及对累积直方图进行归一化处理，得到子图像的图像增强映射表。

S103、根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表；

具体的，在计算得到待处理图像的各个子图像的图像增强映射表后，根据各个子图像的图像增强映射表，插值计算得到待处理图像的各个区域图像的图像增强映射表。

本发明实施例在分别计算得到待处理图像的各个子图像的图像增强映射表后，进一步通过对子图像的图像增强映射表的插值计算处理，得到各个图像区域的图像增强映射表。由于本发明实施例中各个图像区域的图像增强映射表是由各个子图像的图像增强映射表进行插值计算得到，因此相对于直接用子图像的图像增强映射表对子图像进行图像增强处理，本发明实施例技术方案能够避免上述的在对子图像进行图像增强处理时出现分界现象，利于提升显示效果。

S104、分别根据所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，对所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像进行图像增强处理。

具体的，当分别确定待处理图像的边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像中的图像增强映射表后，根据边缘区域图像的图像增强映射表对边缘区域图像进行图像增强处理、根据四角区域图像的图像增强映射表对四角区域图像进行图像增强处理、以及根据中心区域图像的图像增强映射表对中心区域图像进行图像增强处理，从而实现对待处理图像的整体图像增强处理。

通过上述介绍可见，采用本发明实施例技术方案对待处理图像进行图像增强处理，拓宽图像动态范围时，在对待处理图像进行子图像划分的基础上，还对子图像进行区域划分。在计算得到各个字图像的图像增强映射表后，根据各个子图像的图像增强映射表，插值计算得到各个图像区域的图像增强映射表。最后分别根据各个图像区域的图像增强映射表，对待处理图像的各个区域图像进行图像增强处理。上述各个图像区域的图像增强映射表是由各个子图像的图像增强映射表插值计算而来，相当于对图像的图像增强映射表进行了平滑处理，避免了直接对子图像进行图像增强产生分界现象，使图像更平滑，利于提升图像显示效果。

图2示出了图1所示的图像处理方法的具体处理过程。参见图2所示，本发明实施例公开的上述图像处理方法，具体包括：

S201、将待处理图像划分为多个子图像，以及，将所述待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；

具体的，由于图像拍摄时的场景及光照等因素的影响，拍摄所得的数字图像不同图像区域的亮度是不同的。对于图像的不同亮度区域，理应结合不同图像区域的亮度，采用不同的处理方法对其进行图像增强，才能达到较好的图像增强效果。因此，本发明实施例技术方案的关键点之一在于对图像不同亮度区域，使用不同的图像增强映射表对图像进行直方图变换，调整图像区域的亮度、动态范围。

为了便于对整幅图像进行分区域的区别处理，本发明实施例首先对整幅图像进行子图像划分，具体按照预设的子图像划分方法，将待处理图像划分为多个子图像。

在本发明的另一种实施例中，公开了上述按照预设的子图像划分方法，将待处理图像划分为多个子图像的具体处理方法。该方法具体包括：根据待处理图像的图像尺寸，将待处理图像划分为多个子图像。

具体的，可以根据待处理图像的尺寸，将待处理图像均匀地分割成X行、Y列，其中，X、Y的取值也可以根据预设阈值确定。如图3所示，图像被均匀划分为5行5列，共25个子图像。

在上述子图像划分的基础上，可以根据各个子图像的图像增强映射表，分别对各个子图像进行区别的图像增强处理。

在对图像进行子图像划分的基础上，本发明实施例还进一步地按照预设的区域划分方法，将待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像。一般情况下，一幅图像的边缘区域、四角区域和中心区域大体上代表了图像的三类不同的图像区域。其中，边缘区域的感兴趣内容较少，尤其是四角区域的感兴趣内容最少，而图像中心区域的感兴趣内容最多，包含了图像的主要图像内容。因此，在对图像进行子图像划分的基础上，对上述三种图像区域中的图像，也理应进行区别处理。例如，对于图像中心区域的图像，应当进行着重增强处理，以使人眼能够清晰地观察图像主要内容，而对于边缘区域图像和四角区域图像，则可以根据需求决定进行何种程度的增强处理。

如图3所示，将图像划分为四角区域图像1、边缘区域图像2和中心区域图像3。具体的，在实际实施本发明实施例技术方案时，可以根据实际需求或根据待处理图像的大小，决定上述四角区域图像、边缘区域图像和中心区域图像的大小，本发明实施例不做严格限定。

S202、计算得到子图像的增益系数；

具体的，上述子图像，是上述步骤S201中对待处理图像进行子图像划分处理得到的任意一个子图像。

图像的增强包含正、负两个方向的增益。正增益旨在提高子图像的亮度；负增益旨在降低子图像的亮度；正、负增益都提升子图像的对比度，拓展动态范围。

在本发明实施例中，子图像的增益系数k用一个归一化到[-1,1]区间中的实数确定。对于一副8位宽图像F(i,j)，亮度值域为[0,255]，其增益系数的计算方法如以下公式所示：

其中，max()表示取两者中的较大者，g_t表示预设阈值。上述公式即表示通过比较图形亮度均值与预设阈值g_t的差值，来确定增益系数的符号和幅值。

S203、根据计算得到的增益系数和预设的非阶跃裁剪函数，对子图像的直方图进行裁剪处理，得到子图像的裁剪后的直方图；

具体的，图像的直方图反应了图像的亮度分布情况。直方图的横轴为灰阶值t，纵轴为该项灰阶值在画面中出现的概率密度h(t)。如图4、图5、图6所示，示出了三种不同类型的图像直方图。图4所示的直方图的较亮像素点数量较多，则图像整体偏亮；图5所示的直方图的较亮像素点数量和较暗像素点数量大体相当，则图像亮度适中；图6所示的直方图的较暗像素点数量较多，则图像整体偏暗。

对于上述待处理图像中的任意一个子图像，按照上述图4、图5、或图6的形式，统计子图像像素点灰度值，得到子图像的直方图。子图像的直方图可以是图4、图5、或图6所示的任意一种形式，也可以是其它任意形式。

然后，用一个单调的非阶跃裁剪函数c(t)对子图像的直方图进行裁剪，例如图4、图5、图6所示，裁剪剩余部分可以表示为h_cut(t)：

被裁剪的部分如图4、图5、图6中的阴影部分所示，被裁剪部分面积用s_cut表示：

按照上述方法对子图像的直方图进行裁剪处理后，可以得到子图像的裁剪后的直方图。

使用非阶跃函数对子图像直方图进行裁剪，可以在限制输出图像对比度的同时，自适应地调节子图像的亮度，同时多尺度地拓展直方图相关区域的动态范围。对于较暗的子图像，提升整体亮度、对比度、拓宽动态范围，同时使暗部的亮度增加幅度大于亮部；对于较亮的子图像，降低整体亮度，提高对比度、拓宽动态范围，同时使亮部的亮度减小幅度大于暗部。相较于传统对比度限制直方图变换方法，使用非阶跃函数对子图像直方图进行裁剪可以在抑制图像失真，均衡化灰阶的同时调整子图像亮度。

本发明实施例仅限定使用非阶跃裁剪函数对子图像的直方图进行裁剪处理，而具体的非阶跃裁剪函数类型则不做严格限定。也就是说，理论上任何属于非阶跃裁剪函数的裁剪函数，都可以被本发明实施例所采用。在一种实施例中，使用线性裁剪函数裁剪子图像直方图：

其中，c_max为裁剪上限，c_min为裁剪下限，k为增益系数。

在另一种实施例中，也可以使用gamma曲线作为裁剪函数裁剪子图像的直方图：

其中，

为gamma系数，c_max为裁剪上限，c_min为裁剪下限，k为增益系数。

如图4、图5、图6所示，上述对直方图进行裁剪处理时的裁剪上下限可以根据预设规则，以及子图像的直方图实际情况而提前设定。在本发明实施例中，对子图像进行裁剪处理时的裁剪上限c_max和裁剪下限c_min按照如下公式进行设定：

可见，本发明实施例设定，c_max是c_min的g倍，g根据预设规则在初始化时设置，无需动态变化。而上述公式中的α值在一种实施例中可以使用固定预设阈值，在另一种实施例中也可以根据用户设置动态改变，当用户希望获得较强的图像增强效果时，可以通过降低α值获得较强的图像增强效果；而提高α值，可以提高输出图像增强查找表的线性度，减弱图像增强效果。

如图4所示，子图像整体亮度偏高，使用图中剪裁函数剪裁后，可以更多地保留亮部的分量；如图5所示，子图像整体亮度居中，各灰阶分布均匀，动态范围较宽，剪裁函数平缓线性度强，对亮、暗部的抑制效果基本一致；如图6所示，子图像整体亮度偏低，使用图中剪裁函数剪裁后，可以更多地保留暗部的分量。

需要说明的是，本发明实施例限定使用非阶跃裁剪函数对子图像直方图进行裁剪处理，而非阶跃裁剪函数的具体变化趋势，则应当由子图像的直方图的具体分布情况决定，例如对图4、图5、图6所示的图像直方图的裁剪，应当根据直方图分布情况而灵活确定非阶跃裁剪函数的变化趋势。

另外，在实际实施本发明实施例技术方案时，也可以考虑采用阶跃型裁剪函数对图像直方图进行裁剪处理，其处理过程可参照上述的裁剪处理方法，本发明实施例不再赘述。

S204、根据子图像的增益系数以及预设的补偿函数，对子图像的裁剪后的直方图进行线性补偿重构处理，得到子图像的重构后的直方图；

具体的，通过重构直方图可以有效抑制直方图均衡化过程中带来的对比度的剧烈变化或抑制图像噪声，同时，通过非均匀的直方图补偿方式可以在直方图均衡化的同时提升或降低图像的主观亮度。

因此，本发明实施例采用非均匀的补偿方式重构子图像的裁剪后的直方图，而具体补偿值的计算方法则不在本发明实施例中进行具体限定，而且，具体补偿值的大小，应当以子图像裁剪后的直方图的具体分布情况而灵活设定。

在本发明实施例中，对子图像的裁剪后的直方图进行线性补偿处理，得到子图像的重构后的直方图。

具体的补偿函数如下公式所示：

其中，k为增益系数，β为系数，s_cut为子图像直方图被裁剪掉的部分。该补偿函数的曲线图如图7所示。

图7中的d_a、d_b满足以下公式：

其中β的取值范围为[0,1]区间，该值可使用固定的预设阈值，也可以由用户动态设定，β越大图像增强效果越明显，反之图像增强效果越轻微。

将上述补偿函数叠加到子图像裁剪后的直方图中，即可得到子图像裁剪后的直方图的重构直方图：u_r(t)＝h_cut(t)+v(t)。

按照上述方法，对图4、图5、图6所示的裁剪后的直方图进行补偿重构后，得到如图8、图9、图10所示的重构直方图。其中，图8中亮部补偿程度较高，图9中亮部、暗部补偿程度均匀，图10中暗部补偿程度较高。

在实际实施本发明实施例技术方案时，可以根据子图像裁剪后的直方图中的亮部、暗部像素点分布情况，决定补偿函数的斜率。

S205、计算得到子图像的重构后的直方图的累积直方图；

具体的，按照步骤S204的处理，计算得到子图像的重构直方图：u_r(t)＝h_cut(t)+v(t)之后，进一步计算子图像的重构直方图u_r(t)的累积直方图：

S206、对子图像的累积直方图进行归一化处理，得到子图像的图像增强映射表；

具体的，按照如下公式，对步骤S205中计算得到的子图像的累积直方图进行归一化处理，得到子图像的图像增强映射表u(t)：

按照上述步骤S205和步骤S206，对图8、图9、图10所示的重构直方图分别依次进行累积直方图计算和归一化处理，得到对应的图像增强映射表分别为图11、图12、图13所示。

需要说明的是，上述步骤S202～S206以对待处理图像进行子图像划分后得到的任意一个子图像为例，说明了计算得到子图像的图像增强映射表的处理过程。实际上，本发明实施例按照上述步骤S202～S206的处理方法，对待处理图像包含的各个子图像分别进行处理，得到各个子图像的图像增强映射表。

S207、根据各个子图像的图像增强映射表，计算得到待处理图像的边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像的图像增强映射表；

具体的，如图3所示，本发明实施例在对待处理图像进行子图像划分的基础上，又对待处理图像进行区域划分，则所划分出的边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像的像素点，会处于确定的子图像区域内。在通过步骤S02～S206计算得到各个子图像区域的图像增强映射表后，可以进一步通过各个子图像的图像增强映射表，计算得到待处理图像的边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像的图像增强映射表。

对于图3中所示的待处理图像的四角区域图像1，直接采用其所在的子图像的图像增强映射表作为该四角区域图像的图像增强映射表。也就是分别将四角区域图像所在的子图像的图像增强映射表设置为四角区域图像的图像增强映射表。

假设图3中所示各个子图像的图像增强映射表用m_ij表示，分别为m₁₁、m₁₂、m₁₃、…、m₅₅。如图14所示，对于图中的A点，是属于待处理图像的四角区域图像的像素点，则该像素点的图像增强映射表可直接设置为其所在的子图像的图像增强映射表，即m₁₁。

对于位于待处理图像的边缘区域图像2中的像素点，本发明实施例对待处理图像的边缘区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与该边缘区域图像的像素点所在的子图像距离最近的子图像的图像增强映射表进行线性插值计算处理，得到该边缘区域图像的像素点的图像增强映射表；

如图14所示，图中的B点为位于待处理图像的边缘区域图像中的像素点，则该点的图像增强映射表，由其所在的子图像的图像增强映射表m₂₁和距离其所在的子图像最近的子图像的图像增强映射表m₁₁两者进行线性插值计算得到。

而对于待处理图像的中心区域图像3中的像素点，本发明实施例对待处理图像的中心区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与该中心区域图像的像素点所在的子图像距离最近的三个子图像的图像增强映射表进行双线性插值计算处理，得到该中心区域图像的像素点的图像增强映射表。

如图14所示，图中的C点为位于待处理图像的中心区域图像中的像素点，该点的图像增强映射表，由其所在的子图像的图像增强映射表m₂₁，和距离其所在的子图像最近的三个子图像的图像增强映射表m₁₁、m₁₂和m₂₂四者之间进行双线性插值计算得到。

按照上述介绍，可以分别计算得到待处理图像的边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像的各个像素点的图像增强映射表，根据该图像增强映射表，即可以对待处理图像的边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像进行图像增强处理。

需要说明的是，在计算得到待处理图像的各个子图像的图像增强映射表后，如果对待处理图像的各个子图像分别按照其对应的图像增强映射表进行图像增强处理，则会在子图像区块交界处产生明显的分界现象，严重影响显示效果。为了避免上述问题，本发明实施例在分别计算得到待处理图像的各个子图像的图像增强映射表后，进一步通过对子图像的图像增强映射表的插值计算处理，得到各个图像区域的图像增强映射表。由于本发明实施例中各个图像区域的图像增强映射表是由各个子图像的图像增强映射表进行插值计算得到，因此相对于直接用子图像的图像增强映射表对子图像进行图像增强处理，本发明实施例技术方案能够避免上述的在对子图像进行图像增强处理时出现分界现象，利于提升显示效果。

S208、分别根据边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像的图像增强映射表，对边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像进行图像增强处理。

具体的，通过步骤S207分别确定待处理图像的边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像中的图像增强映射表后，根据边缘区域图像的图像增强映射表对边缘区域图像进行图像增强处理、根据四角区域图像的图像增强映射表对四角区域图像进行图像增强处理、以及根据中心区域图像的图像增强映射表对中心区域图像进行图像增强处理，从而实现对待处理图像的整体图像增强处理。

通过上述介绍可见，采用本发明实施例技术方案对待处理图像进行图像增强处理，拓宽图像动态范围时，在对待处理图像进行子图像划分的基础上，还对子图像进行区域划分。在计算得到各个字图像的图像增强映射表后，根据各个子图像的图像增强映射表，插值计算得到各个图像区域的图像增强映射表。最后分别根据各个图像区域的图像增强映射表，对待处理图像的各个区域图像进行图像增强处理。上述各个图像区域的图像增强映射表是由各个子图像的图像增强映射表插值计算而来，相当于对图像的图像增强映射表进行了平滑处理，避免了直接对子图像进行图像增强产生分界现象，使图像更平滑，利于提升图像显示效果。

图15是本发明实施例公开的一种图像处理装置的结构示意图。参见图15所示，本发明实施例公开的图像处理装置包括：

图像分割单元100，用于按照预设的子图像划分方法，将待处理图像划分为多个子图像，以及按照预设的区域划分方法，将所述待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；

第一计算单元110，用于分别计算得到各个子图像的图像增强映射表；

第二计算单元120，用于根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表；

增强处理单元130，用于分别根据所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，对所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像进行图像增强处理。

可选的，在本发明的另一个实施例中，参见图16所示，第一计算单元110，包括：

第三计算单元1101，用于计算得到子图像的增益系数；

裁剪处理单元1102，用于根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；

重构处理单元1103，用于根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图；

第四计算单元1104，用于计算得到所述子图像的重构后的直方图的累积直方图；

第五计算单元1105，用于对所述累积直方图进行归一化处理，得到所述子图像的图像增强映射表。

可选的，在本发明的另一个实施例中，裁剪处理单元1102根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图时，具体用于：

根据所述增益系数，以及预设的非阶跃裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；其中，所述非阶跃裁剪函数的裁剪上下限为根据所述子图像的直方图预设的裁剪上下限。

可选的，在本发明的另一个实施例中，重构处理单元1103根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图时，具体用于：

根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行线性补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图。

可选的，在本发明的另一个实施例中，图像分割单元100按照预设的子图像划分方法，将待处理图像划分为多个子图像时，具体用于：

根据待处理图像的图像尺寸，将所述待处理图像划分为多个子图像。

可选的，在本发明的另一个实施例中，第二计算单元120根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表时，具体用于：

分别将所述四角区域图像所在的子图像的图像增强映射表设置为所述四角区域图像的图像增强映射表；对所述边缘区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述边缘区域图像的像素点所在的子图像距离最近的子图像的图像增强映射表进行线性插值计算处理，得到所述边缘区域图像的像素点的图像增强映射表；以及，对所述中心区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述中心区域图像的像素点所在的子图像距离最近的三个子图像的图像增强映射表进行双线性插值计算处理，得到所述中心区域图像的像素点的图像增强映射表。

具体的，上述各个实施例中的各个单元的具体工作内容，请参见上述对应的方法实施例的内容，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种图像处理方法，其特征在于，包括：

将待处理图像划分为多个子图像，以及，将所述待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；

对每个子图像，分别按照以下步骤计算图像增强映射表：

计算得到子图像的增益系数；

根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；

根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行非均匀的补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图；

计算得到所述子图像的重构后的直方图的累积直方图；

对所述累积直方图进行归一化处理，得到所述子图像的图像增强映射表；

根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表；

分别根据所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，对所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像进行图像增强处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图，包括：

根据所述增益系数，以及预设的非阶跃裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；其中，所述非阶跃裁剪函数的裁剪上下限为根据所述子图像的直方图预设的裁剪上下限。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行非均匀的补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图，包括：

根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行非均匀的线性补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述将待处理图像划分为多个子图像，包括：

根据待处理图像的图像尺寸，将所述待处理图像划分为多个子图像。

5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，包括：

分别将所述四角区域图像所在的子图像的图像增强映射表设置为所述四角区域图像的图像增强映射表；对所述边缘区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述边缘区域图像的像素点所在的子图像距离最近的子图像的图像增强映射表进行线性插值计算处理，得到所述边缘区域图像的像素点的图像增强映射表；以及，对所述中心区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述中心区域图像的像素点所在的子图像距离最近的三个子图像的图像增强映射表进行双线性插值计算处理，得到所述中心区域图像的像素点的图像增强映射表。

6.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

图像分割单元，用于将待处理图像划分为多个子图像，以及，将所述待处理图像划分为边缘区域图像、四角区域图像和中心区域图像；

第一计算单元，用于分别计算得到各个子图像的图像增强映射表；所述第一计算单元，包括：第三计算单元，用于计算得到子图像的增益系数；裁剪处理单元，用于根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；重构处理单元，用于根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图；第四计算单元，用于计算得到所述子图像的重构后的直方图的累积直方图；第五计算单元，用于对所述累积直方图进行归一化处理，得到所述子图像的图像增强映射表；

第二计算单元，用于根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表；

增强处理单元，用于分别根据所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表，对所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像进行图像增强处理。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述裁剪处理单元根据所述增益系数以及预设的裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图时，具体用于：

根据所述增益系数，以及预设的非阶跃裁剪函数，对所述子图像的直方图进行裁剪处理，得到所述子图像的裁剪后的直方图；其中，所述非阶跃裁剪函数的裁剪上下限为根据所述子图像的直方图预设的裁剪上下限。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述重构处理单元根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行非均匀的补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图时，具体用于：

根据所述增益系数以及预设的补偿函数，对所述子图像的裁剪后的直方图进行非均匀的线性补偿重构处理，得到所述子图像的重构后的直方图。

9.根据权利要求6至8中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述图像分割单元将待处理图像划分为多个子图像时，具体用于：

根据待处理图像的图像尺寸，将所述待处理图像划分为多个子图像。

10.根据权利要求6至8中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元根据所述各个子图像的图像增强映射表，计算得到所述边缘区域图像、所述四角区域图像和所述中心区域图像的图像增强映射表时，具体用于：

分别将所述四角区域图像所在的子图像的图像增强映射表设置为所述四角区域图像的图像增强映射表；对所述边缘区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述边缘区域图像的像素点所在的子图像距离最近的子图像的图像增强映射表进行线性插值计算处理，得到所述边缘区域图像的像素点的图像增强映射表；以及，对所述中心区域图像的像素点所在的子图像的图像增强映射表，以及与所述中心区域图像的像素点所在的子图像距离最近的三个子图像的图像增强映射表进行双线性插值计算处理，得到所述中心区域图像的像素点的图像增强映射表。

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