CN108540740B - 一种图像补偿方法、装置及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像补偿方法、装置及终端，涉及图像处理技术领域，该方法包括：基于当前分区的背光亮度值，确定所述分区的初始补偿系数；确定所述分区的噪声等级；基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子；基于所述初始补偿系数和所述补偿调节因子，确定所述分区的目标补偿系数，并基于所述目标补偿系数对所述分区内像素点的像素值进行补偿。通过本发明可提升图像的整体层次，获取较好的画质效果。

Description

一种图像补偿方法、装置及终端
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像补偿方法、装置及终端。
背景技术
市场上的高端显示产品(例如，液晶电视)普遍采用分区背光控制，即分区域调节背光亮度，以提升图像对比度，即黑的场景更黑，亮的场景更亮。而只采用背光调节，会导致画面失真，因此，需要对图像进行补偿。
目前的图像补偿技术主要基于背光强度进行补偿，以补偿背光亮度降低带来的影响，保持调光前后图像显示效果不变。但在目前的图像补偿技术中，在背光强度一定的情况下，若图像画质较好(无噪声或噪声较小)，补偿后可突显图像细节；若图像画质较差(噪声较大)，同等强度的图像补偿会放大噪声，导致画质更差。
发明内容
本发明为了解决现有图像补偿后画质较差的问题，提供一种图像补偿方法、装置及终端，用以提升图像补偿后的画质。
为实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种图像补偿方法，所述方法包括：
基于当前分区的背光亮度值，确定所述分区的初始补偿系数；
确定所述分区的噪声等级；
基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子；
基于所述初始补偿系数和所述补偿调节因子，确定所述分区的目标补偿系数，并基于所述目标补偿系数对所述分区内像素点的像素值进行补偿。
可选的，所述确定所述分区的噪声等级，包括：
检测所述分区的边缘强度；
若所述边缘强度小于预设的强度阈值，确定所述分区的噪声等级。
可选的，所述确定所述分区的噪声等级，包括：
获取所述分区中每一个像素点的像素值与相邻像素点的像素值的差值；
获取所有差值的累加和；
基于所述累加和以及所述分区中像素点的个数，确定差值的平均值；
将所述平均值的绝对值作为所述分区的噪声等级。
可选的，所述基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子，包括：
基于所述分区的噪声等级，确定与所述噪声等级存在预设对应关系的补偿调节因子，作为所述分区的补偿调节因子。
第二方面，本发明提供一种图像补偿装置，所述装置包括：
初始系数确定单元，用于基于当前分区的背光亮度值，确定所述分区的初始补偿系数；
噪声等级确定单元，用于确定所述分区的噪声等级；
补偿因子确定单元，用于基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子；
目标系数确定单元，用于基于所述初始补偿系数和所述补偿调节因子，确定所述分区的目标补偿系数，并基于所述目标补偿系数对所述分区内像素点的像素值进行补偿。
可选的，
所述噪声等级确定单元，具体用于检测所述分区的边缘强度；若所述边缘强度小于预设的强度阈值，确定所述分区的噪声等级。
可选的，
所述噪声等级确定单元，具体用于获取所述分区中每一个像素点的像素值与相邻像素点的像素值的差值；获取所有差值的累加和；基于所述累加和以及所述分区中像素点的个数，确定差值的平均值；将所述平均值的绝对值作为所述分区的噪声等级。
可选的，
所述补偿因子确定单元，具体用于基于所述分区的噪声等级，确定与所述噪声等级存在预设对应关系的补偿调节因子，作为所述分区的补偿调节因子。
第三方面，本发明提供一种图像补偿终端，包括处理器以及机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现上述图像补偿方法。
第四方面，本发明提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质内存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令被处理器执行时实现上述图像补偿方法。
由以上描述可以看出，本发明基于当前分区的背光亮度，确定该分区的初始补偿系数，再基于该分区的噪声等级，确定分区的补偿调节因子，最后结合初始补偿系数和补偿调节因子，确定分区的目标补偿系数，基于该目标补偿系数对当前分区进行补偿。这使得背光亮度相同但噪声程度不同的分区，补偿系数(补偿强度)不同，因此，可提升图像的整体层次，获得较好的画质效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例示出的一种图像补偿方法流程图；
图2是本发明实施例示出的一种分区内单一像素点与相邻像素点的示意图；
图3是本发明实施例示出的一种补偿调节因子与噪声等级对应关系示意图；
图4是本发明实施例示出的图像补偿终端的结构示意图；
图5是本发明实施例示出的一种图像补偿逻辑的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
液晶电视等高端显示产品对画质要求较高，画质的好坏直接影响用户的使用体验。目前高端显示产品普遍采用分区背光控制，即分区域调节背光，以提升图像的对比度，即黑的场景更黑，亮的场景更亮。但是，仅采用背光调节，会导致图像失真，例如，细节(纹理)丢失，故需要在背光调节后对图像进行补偿，以突显图像细节。
现有补偿方式仅基于分区背光亮度对图像进行补偿，即背光亮度相同的分区，补偿强度相同。但是，输入图像的画质不同，画质较好(噪声较小)的图像，补偿后可突显图像细节；画质较差(噪声较大)的图像，补偿后噪声会被放大，导致图像画质更差。
针对上述问题，本发明提供一种图像补偿方法，参见图1，为本发明图像补偿方法的一个实施例流程图，该实施例对图像补偿的过程进行描述。需要说明的是，在基于分区背光控制的产品中，整个图像被分成若干区域(简称分区)，每一个分区的背光可单独调节，从而提升整个图像的对比度。在对每一个分区进行背光调节后，针对每一个分区执行如下图像补偿过程。
步骤101，基于当前分区的背光亮度值，确定所述分区的初始补偿系数。
在背光调节之后，为了使人眼观察到的效果不发生明显变化，需遵循如下公式：
Figure BDA0001653252990000051
其中，BL1为背光调节之前的背光亮度值；CV1为背光调节之前的像素点的像素值；BL2为背光调节之后的背光亮度值；CV2为背光调节之后的像素点的像素值；θ代表光-电转换的非线性关系。
由公式(1)可得出：
Figure BDA0001653252990000052
其中，Kc为初始补偿系数。
由公式(2)可知，若背光亮度降低(BL2<BL1)，则需增大像素点的像素值(CV2>CV1)，增大倍数(即初始补偿系数)Kc为
Figure BDA0001653252990000053
步骤102，确定所述分区的噪声等级。
首先，利用边缘检测算法检测分区的边缘强度，若分区的边缘强度大于或等于预设的强度阈值，说明该分区的纹理信息较强，存在噪声的可能性极小；若分区的边缘强度小于预设的强度阈值，说明分区内纹理信息较弱，存在噪声的可能性相对较大，则对该分区进行噪声检测，确定分区的噪声等级。
在一种可选的实施方式中，该确定分区噪声等级的过程包括：获取分区内每一个像素点的像素值与相邻像素点的像素值的差值，参见图2，为分区内一个像素点E1与相邻像素点(A1～A8)的示意图，分别获取E1与A1～A8的像素值的差值，同理，可获取分区内其它像素点Ex与相邻像素点的像素值的差值；获取所有差值的累加和；再基于该累加和以及分区内像素点的个数，确定差值的平均值；将该平均值的绝对值作为当前分区的噪声等级。具体可通过如下公式表示：
Figure BDA0001653252990000061
其中，
Figure BDA0001653252990000062
为分区内像素点的像素值；
Figure BDA0001653252990000063
为与相应分区内像素点相邻的像素点的像素值；n为分区内像素点的个数；8代表每一个分区内像素点均有8个相邻像素点；NoiseLevel为分区的噪声等级。
以将图像划分为5个分区(仅为示例性说明，本发明不对分区数量进行限制)为例，通过上述计算可得到每一个分区的噪声等级，如下表所示：
分区 1 2 3 4 5
噪声等级 8 11 18 12 30
表1
步骤103，基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子。
具体为，基于当前分区的噪声等级，确定与该噪声等级存在预设对应关系的补偿调节因子，作为该分区的补偿调节因子。
在具体实现时，可预设等级阈值，包括第一等级阈值和第二等级阈值，其中，第一等级阈值小于第二等级阈值。
若当前分区的噪声等级小于第一等级阈值，则设置该分区的补偿调节因子为第一值；若当前分区的噪声等级大于第二等级阈值，则设置该分区的补偿调节因子为第二值；若当前分区的噪声等级位于第一等级阈值和第二等级阈值之间，则设置该分区的补偿调节因子为第三值，其中，第一值大于第二值，第三值位于第一值与第二值之间，且与噪声等级呈反相关关系。
作为一个实施例，补偿调节因子与噪声等级的对应关系可通过如下公式表示：
Figure BDA0001653252990000071
其中，Low_Level为第一等级阈值；High_Level为第二等级阈值；NoiseLevel为噪声等级；F为补偿调节因子。
公式(4)所示补偿调节因子F与噪声等级NoiseLevel的对应关系亦可通过图3表示，由图3可以直观得出，随着噪声的增大，补偿调节因子逐渐减小。
步骤104，基于所述初始补偿系数和所述补偿调节因子，确定所述分区的目标补偿系数，并基于所述目标补偿系数对所述分区内像素点的像素值进行补偿。
在一种可选的实施方式中，将通过步骤101得到的当前分区的初始补偿系数与通过步骤102和步骤103得到的补偿调节因子的乘积，作为该分区的目标补偿系数，具体可通过如下公式表示：
Kt＝F×Kc 公式(5)
其中，F为分区的补偿调节因子；Kc为分区的初始补偿系数；Kt为分区的目标补偿系数，即最终确定的补偿系数。
从公式(5)可以得出，Kt与F呈正相关关系，即Kc一定的情况下，目标补偿系数Kt随着补偿调节因子F的减小而减小。
基于上述确定的目标补偿系数，对分区内像素点的像素值进行补偿，例如，背光调节之前分区内某一像素点的像素值为CV1，背光调节之后该像素点的像素值(补偿后的像素值)CV2＝CV1×Kt。
若分区内噪声较大，则计算得到的Kt较小，相应的补偿强度会较小，即CV2与CV1变化不大，从而降低对噪声的放大程度，避免补偿后画质明显变差。
从以上描述可以看出，本发明在图像补偿过程中充分考虑噪声因素的影响，在分区噪声较大时，基于与噪声等级呈反相关关系的补偿调节因子降低补偿系数(即降低补偿强度)，从而避免补偿导致的噪声被过度放大，影响画质效果；同时，由于背光亮度相同但噪声程度不同的分区，补偿系数(补偿强度)不同，因此，可有效提升图像的整体层次。
现以一具体实施例说明图像补偿过程。
仍以表1所示分区为例，假设，各分区均从最亮状态(记为BL0)调节到当前亮度，参见表2，为各分区背光调节后的亮度示例。
分区 1 2 3 4 5
调节后亮度 BL11 BL22 BL34 BL34 BL55
表2
由表2可知，分区3和分区4的背光调节程度(均从BL0调节到BL34)相同。
将各分区背光调节前后的亮度值代入公式(1)，可得到各分区的初始补偿系数，参见表3，为各分区的初始补偿系数示例。
分区 1 2 3 4 5
初始补偿系数 K11 K22 K34 K34 K55
表3
分别将表1所示各分区的噪声等级代入公式(4)，其中，预设Low_Level为10，High_Level为20。分区1的噪声等级为8，小于Low_Level，则分区1的补偿调节因子为1；分区2的噪声等级为11，位于Low_Level和High_Level之间，则分区2的补偿调节因子为(20-11)/(20-10)＝0.9；分区3的噪声等级为18，位于Low_Level和High_Level之间，则分区3的补偿调节因子为(20-18)/(20-10)＝0.2；分区4的噪声等级为12，位于Low_Level和High_Level之间，则分区4的补偿调节因子为(20-12)/(20-10)＝0.8；分区5的噪声等级为30，大于High_Level，则分区5的补偿调节因子为0。各分区的补偿调节因子如表4所示。
分区 1 2 3 4 5
补偿调节因子 1 0.9 0.2 0.8 0
表4
将表3所示各分区的初始补偿系数与表4所示对应分区的补偿调节因子代入公式(5)，得到如表5所示各分区的目标补偿系数。
分区 1 2 3 4 5
目标补偿系数 K11 0.9×K22 0.2×K34 0.8×K34 0
表5
将背光调节之前分区内像素点的像素值与对应分区的目标补偿系数的乘积，作为背光调节后像素点的像素值。
从以上描述可以看出，对于噪声强度(噪声等级)小于Low_Level的分区，由于噪声极小，可直接基于初始补偿系数进行补偿；对于噪声强度大于High_Level的分区，由于噪声已经很大，补偿会导致噪声更大，因此，不进行补偿；对于噪声强度介于Low_Level和High_Level之间的分区，可基于噪声强度对初始补偿系数进行调节，例如，从表3可以看出，分区3和分区4的初始补偿系数相同，但是噪声等级不同(表1中分区3的噪声等级大于分区4的噪声等级)，最终计算得到的分区3的目标补偿系数小于分区4的目标补偿系数(参见表5)，也就是说，由于分区3的噪声较大，因此，本发明利用相对较小的补偿系数进行补偿，从而避免过度放大噪声而导致画质太差；而分区4由于噪声相对较小，可利用相较于分区3较大的补偿系数进行补偿，获得相对较好的补偿效果。此外，由于对具有相同初始补偿系数的分区3和分区4进行了不同程度的补偿，因此，相较于现有处理方式，本发明可增加图像的整体层次。
图4为本发明提供的一种图像补偿终端的硬件结构示意图。该终端4包括处理器401、存储有机器可执行指令的机器可读存储介质402。其中，处理器401与机器可读存储介质402可经由系统总线403通信。并且，通过读取并执行机器可读存储介质402中与图像补偿逻辑对应的机器可执行指令，处理器401可执行上文描述的图像补偿方法。
本文提到的机器可读存储介质402可以是任何电子、磁性、光学或其他物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，所述机器可读存储介质402可以包括如下至少一个种存储介质：易失存储器、非易失性存储器、其它类型存储介质。其中，易失性存储器可为RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，非易失性存储器可为闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、存储盘(如光盘、DVD等)。
如图5所示，从功能上划分，上述图像补偿逻辑可以包括初始系数确定单元501、噪声等级确定单元502、补偿因子确定单元503以及目标系数确定单元504，其中，
初始系数确定单元501，用于基于当前分区的背光亮度值，确定所述分区的初始补偿系数；
噪声等级确定单元502，用于确定所述分区的噪声等级；
补偿因子确定单元503，用于基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子；
目标系数确定单元504，用于基于所述初始补偿系数和所述补偿调节因子，确定所述分区的目标补偿系数，并基于所述目标补偿系数对所述分区内像素点的像素值进行补偿。
可选的，
所述噪声等级确定单元502，具体用于检测所述分区的边缘强度；若所述边缘强度小于预设的强度阈值，确定所述分区的噪声等级。
可选的，
所述噪声等级确定单元502，具体用于获取所述分区中每一个像素点的像素值与相邻像素点的像素值的差值；获取所有差值的累加和；基于所述累加和以及所述分区中像素点的个数，确定差值的平均值；将所述平均值的绝对值作为所述分区的噪声等级。
可选的，
所述补偿因子确定单元503，具体用于基于所述分区的噪声等级，确定与所述噪声等级存在预设对应关系的补偿调节因子，作为所述分区的补偿调节因子。
本发明还提供一种包括机器可执行指令的机器可读存储介质，例如图4中的机器可读存储介质402，所述机器可执行指令可由图像补偿终端中的处理器401执行，以实现以上描述的图像补偿方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种图像补偿方法，其特征在于，所述图像包含若干分区，所述方法包括：
基于当前分区的背光亮度值，确定所述分区的初始补偿系数；
确定所述分区的噪声等级；
基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子；
基于所述初始补偿系数和所述补偿调节因子，确定所述分区的目标补偿系数，并基于所述目标补偿系数对所述分区内像素点的像素值进行补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述分区的噪声等级，包括：
检测所述分区的边缘强度；
若所述边缘强度小于预设的强度阈值，确定所述分区的噪声等级。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定所述分区的噪声等级，包括：
获取所述分区中每一个像素点的像素值与相邻像素点的像素值的差值；
获取所有差值的累加和；
基于所述累加和以及所述分区中像素点的个数，确定差值的平均值；
将所述平均值的绝对值作为所述分区的噪声等级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子，包括：
基于所述分区的噪声等级，确定与所述噪声等级存在预设对应关系的补偿调节因子，作为所述分区的补偿调节因子，其中，所述预设对应关系用于记录噪声等级与补偿调节因子的对应关系。
5.一种图像补偿装置，其特征在于，所述图像包含若干分区，所述装置包括：
初始系数确定单元，用于基于当前分区的背光亮度值，确定所述分区的初始补偿系数；
噪声等级确定单元，用于确定所述分区的噪声等级；
补偿因子确定单元，用于基于所述噪声等级确定所述分区的补偿调节因子；
目标系数确定单元，用于基于所述初始补偿系数和所述补偿调节因子，确定所述分区的目标补偿系数，并基于所述目标补偿系数对所述分区内像素点的像素值进行补偿。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述噪声等级确定单元，具体用于检测所述分区的边缘强度；若所述边缘强度小于预设的强度阈值，确定所述分区的噪声等级。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：
所述噪声等级确定单元，具体用于获取所述分区中每一个像素点的像素值与相邻像素点的像素值的差值；获取所有差值的累加和；基于所述累加和以及所述分区中像素点的个数，确定差值的平均值；将所述平均值的绝对值作为所述分区的噪声等级。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：
所述补偿因子确定单元，具体用于基于所述分区的噪声等级，确定与所述噪声等级存在预设对应关系的补偿调节因子，作为所述分区的补偿调节因子，其中，所述预设对应关系用于记录噪声等级与补偿调节因子的对应关系。
9.一种图像补偿终端，其特征在于，包括处理器以及机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质内存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令被处理器执行时实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
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