CN108735180A - 一种影像处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种影像处理方法及装置，所述方法包括：获取原始影像的亮度信号和环境光的强度；根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。通过本发明提供的技术方案能够以较低的运算量和功率消耗实现高质量的影像显示。

Description

一种影像处理方法及装置

技术领域

本发明涉及影像处理技术领域，具体地涉及一种影像处理方法及装置。

背景技术

随着移动通信技术的飞速发展，越来越多的人们开始使用移动通信终端等电子设备来获取外界资讯。在这一大背景下，为了向用户提供更好的浏览体验，作为影像显示媒介的电子设备需要对待显示影像进行优化处理，以满足用户对高质量影像的浏览需求。

在现有的一种较常用的影像显示方案中，会将待显示影像经过低通滤波器处理后再与原始的待显示影像进行运算，以将其分成亮度层和对比层，然后结合预设转换方程对亮度层进行处理，以调整所述影像的亮度(例如，将亮度层中低平均亮度的地方做较多的亮度增强)，并根据每个像素在亮度层的亮度增强的比例调整其在对比层的对比度，将经过前述处理的亮度层和对比层合成，就可以获得最终显示到电子设备上的影像。

这样的方案虽然能够在一定程度上提高待显示影像的显示质量，但是，所采用的预设转换方程在本质上是根据平均亮度区间划分的三个不同的转换方程，而这三个转换方程在亮度输出上是不连续的，这就导致采用现有方案处理的影响在特定边界位置会出现转换失真现象。例如，平均亮度79和平均亮度80分别对应两个不同的转换方程，则对于这两个平均亮度对应的像素位置，可能因适用的转换方程不同而导致两个像素位置上亮度增强的幅度区别很大，从而形成整体影响上容易被用户肉眼察觉到的失真现象，对用户体验造成影响。相应的，由于现有方案中对比层的调整是在亮度层的调整基础上进行的，若亮度层确定的亮度增强幅度不合适，也会间接导致对比层的对比增强上的失真，进一步影响用户观感。

另一方面，现有方案所采用的转换方程需要使用大量的除法等复杂运算，会增加电子设备硬件设计上的复杂度，影响了电子设备的处理速度和响应速度。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何以较低的运算量和功率消耗实现高质量的影像显示。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种影像处理方法，包括：获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。

可选的，所述背景亮度根据所述亮度信号确定是指：每一像素的背景亮度是根据所述像素及其周围多个像素的亮度信号计算得到的。

可选的，所述影像亮度基础层是通过对所述原始影像的亮度信号进行低通滤波处理获得的。

可选的，所述根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度包括：利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。

可选的，对于所述影像对比层包括的像素，所述像素的对比度是通过将所述像素在所述原始影像中对应的亮度信号和在所述影像亮度基础层中对应的亮度信号相减获得的。

可选的，所述根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度包括：利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。

可选的，所述影像处理方法还包括：当所述环境光的强度大于第一预设阈值或者小于第二预设阈值时，调节所述影像显示设备的背光亮度，其中，所述第一预设阈值大于第二预设阈值。

可选的，所述根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像包括：对于每一像素，将所述调整后的影响亮度基础层的输出亮度和调整后的影像对比层的对比度相加，以获得所述处理后的影像的亮度信号。

本发明实施例还提供一种影像处理装置，包括：获取模块，用于获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；第一调整模块，用于根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；第二调整模块，用于根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；生成模块，用于根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。

可选的，所述影像处理装置还包括确定模块，用于根据所述亮度信号确定所述背景亮度，所述确定模块包括：计算子模块，对于每一像素，根据所述像素及其周围多个像素的亮度信号计算得到所述像素的背景亮度。

可选的，所述影像处理装置还包括影像亮度基础层生成模块，用于对所述原始影像的亮度信号进行低通滤波处理以获得所述影像亮度基础层。

可选的，所述第一调整模块包括：第一调整子模块，用于利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。

可选的，所述影像处理装置还包括影像对比层生成模块，对于所述影像对比层包括的像素，将所述像素在所述原始影像中对应的亮度信号和在所述影像亮度基础层中对应的亮度信号相减以获得所述像素的对比度。

可选的，所述第二调整模块包括：第二调整子模块，用于利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。

可选的，所述影像处理装置还包括：调节模块，当所述环境光的强度大于第一预设阈值或者小于第二预设阈值时，调节所述影像显示设备的背光亮度，其中，所述第一预设阈值大于第二预设阈值。

可选的，所述生成模块包括：叠加子模块，对于每一像素，将所述调整后的影响亮度基础层的输出亮度和调整后的影像对比层的对比度相加，以获得所述处理后的影像的亮度信号。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。较之现有在亮度层的亮度调整基础上调整对比层对比度的影像显示方案，本发明实施例的技术方案能够充分利用所述影像亮度基础层和影像对比层各自的特性分别制定相应的处理逻辑。对于所述影像亮度基础层，根据所述背景亮度和环境光的强度调整所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，使得所述原始影像中低频信号对应的像素(也可称为低频分量对应的像素，如原始影像中图像强度变换平缓的区域)能够在整体上得到亮度调节，以适应所述环境光的强度的变化对人眼造成的感官影响。对于所述影像对比层，根据所述背景亮度和环境光的强度调整所述影像对比层中至少一部分像素的对比度，使得所述原始影像中高频信号对应的像素(也可称为高频分量对应的像素，如原始影像中图像强度变化剧烈的区域)显示的更加清晰，以便更好的突出所述原始影像的边缘轮廓。

进一步，利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。本领域技术人员理解，较之现有技术所采用的转换方程，本发明实施例的技术方案所采用的第一调整曲线是连续的，可以有效避免图像失真现象。进一步地，所述第一调整曲线的关键参数是可以根据所述环境光的强度来及时调整的，使得本发明实施例的技术方案能够针对不同的环境光做出不同的反应，以向用户提供更高质量的图像浏览体验。

进一步，利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与所述影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。本领域技术人员理解，较之现有技术中根据亮度层亮度增强的比例简单确定对比层的对比增强程度，采用本发明实施例的技术方案能够根据所述第二调整曲线单独对所述影像对比层进行更合理的对比度调节，即使当影像亮度基础层的亮度调节出现失真时，也不会影响到所述影像对比层的对比度调节，更有效的确保了最终输出的图像质量。

进一步地，所述第一调整曲线和第二调整曲线均不涉及除法运算，有效降低了硬件设计上的复杂度，降低了采用本发明实施例的技术方案时的运算量，降低了影像显示设备的功率消耗。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的一种影像处理方法的流程图；

图2示出了采用本发明第一实施例提取影像亮度基础层和影像对比层的过程；

图3是本发明第一实施例采用的第一调整曲线；

图4是本发明第一实施例采用的第二调整曲线；

图5是本发明的第二实施例的一种影像处理方法的流程图；

图6是本发明的第三实施例的一种影像处理装置的结构示意图；

图7是采用本发明实施例的影像显示设备的逻辑框图。

具体实施方式

本领域技术人员理解，如背景技术所言，现有的影像显示方案在把待显示影像经低通滤波器处理以获得亮度层，并将所述亮度层与原始的待显示影像运算获得对比层后，基于预设转换方程对所述亮度层的亮度进行转换，以将所述亮度层中低平均亮度的区域做较大程度的亮度增强；对于对比层，则根据所述亮度层上各像素的亮度增强比例来进行相应的对比增强，最终将处理过的亮度层亮度与对比层的对比值叠加，以获得最终呈现在影像显示设备上的待显示影像的亮度输出。

但是，这样的方案由于转换方程的设计缺陷，极易在不同转换方程的交界处出现影像失真现象，还由于转换方程中需要用到大量的除法运算而增加了影像显示设备在硬件设计上的复杂度，增加了影像显示设备的功耗。而且，现有的影像显示方案在对待显示影像进行处理时，未考虑影像显示设备当前所处环境的环境光强度，无法根据环境光的变化而有效调节待显示影像的显示质量，当所述环境光的强度急剧增强或减弱时，基于现有的影像显示方案无法及时、有效的做出针对性的反应，极大的影响了用户体验。

为了解决这一技术问题，获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。

本领域技术人员理解，本发明实施例的技术方案能够充分利用所述影像亮度基础层和影像对比层各自的特性分别制定相应的处理逻辑。对于所述影像亮度基础层，根据所述背景亮度和环境光的强度调整所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，使得所述原始影像中低频信号对应的像素(也可称为低频分量对应的像素，如原始影像中图像强度变换平缓的区域)能够在整体上得到亮度调节，以适应所述环境光的强度的变化对人眼造成的感官影响。对于所述影像对比层，根据所述背景亮度和环境光的强度调整所述影像对比层中至少一部分像素的对比度，使得所述原始影像中高频信号对应的像素(也可称为高频分量对应的像素，如原始影像中图像强度变化剧烈的区域)显示的更加清晰，以便更好的突出所述原始影像的边缘轮廓。

进一步，利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。本领域技术人员理解，本发明实施例的技术方案所采用的第一调整曲线是连续的，可以有效避免图像失真现象。进一步地，所述第一调整曲线的关键参数是可以根据所述环境光的强度来及时调整的，使得本发明实施例的技术方案能够针对不同的环境光做出不同的反应，以向用户提供更高质量的图像浏览体验。

进一步，利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与所述影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。本领域技术人员理解，采用本发明实施例的技术方案能够根据所述第二调整曲线单独对所述影像对比层进行更合理的对比度调节，即使当影像亮度基础层的亮度调节出现失真时，也不会影响到所述影像对比层的对比度调节，更有效的确保了最终输出的图像质量。

进一步地，所述第一调整曲线和第二调整曲线均不涉及除法运算，有效降低了硬件设计上的复杂度，降低了采用本发明实施例的技术方案时的运算量，降低了影像显示设备的功率消耗。

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

图1是本发明的第一实施例的一种影像处理方法的流程图。其中，采用本实施例进行处理后的影像可以用于在影像显示设备上展示，以供用户浏览；所述影像显示设备可以是手机、IPAD等移动设备，也可以是电脑、外墙LED屏幕等固定设备，本领域技术人员可以根据实际需要变化出更多实施例，在此不予赘述。

具体地，在本实施例中，首先执行步骤S101，获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；

然后执行步骤S102，根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；

接下来执行步骤S103，根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；

最后执行步骤S104，根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像。

优选地，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。

进一步地，所述原始影像(也可称为待显示影像)可以基于RGB(Red Green Blue)域表示，也可以基于其他域(如YUV域)表示。在一个优选例中，若所述原始影像是基于RGB域表示的，可以将所述原始影像从RGB域转换到YUV域，以基于所述YUV域分离获得所述原始影像中每一个像素对应的亮度信号，其中，从所述RGB域至YUV域的转换方法可以参考现有技术，在此不予赘述。

作为一个变化例，若所述原始影像本身就是基于YUV域表示的，则可以直接基于所述YUV域分离获得所述原始影像中每一个像素对应的亮度信号。

本领域技术人员理解，对于基于RGB域显示的所述原始影像，本步骤需要对其进行转换，以将所述原始影像中每一像素的亮度信号从所述原始影像中“剥离”出来，而对于基于YUV域等(如YCbCr域)亮度信号(Y)和色度信号(U、V)本身就已经处于分离状态的原始影像，则本步骤无需转换即可直接从所述原始影像中提取每一像素对应的亮度信号。

进一步地，所述环境光的强度可以用于表征所述影像显示设备所处位置的光照强度，其可以根据感光器件采集获得。优选地，所述感光器件可以预先安装在所述影像显示设备上。

进一步地，每一像素的背景亮度是根据所述像素及其周围多个像素的亮度信号计算得到的。在一个优选例中，可以根据所述像素及其周围九个像素位置的亮度信号取平均值，从而获得所述像素的背景亮度。例如，可以通过均值低通滤波器对所述像素及位于其周围多个像素位置上的像素的像素值(即亮度信号)进行处理，以获得所述像素的背景亮度，具体的计算原理可以参考如下公式：

其中，所述B(x,y)表示所述像素的背景亮度，所述像素的像素位置为(x,y)，所述P(x+m,y+n)表示在(x+m,y+n)像素位置上的像素的像素值，所述L(P)表示对多个像素的像素值进行均值低通滤波器处理，所述N表示位于所述像素周围的像素数量(如N＝9表示取所述像素所在像素位置周围9个像素位置上的像素的像素值，与所述像素的像素值基于本公式进行均值低通滤波器处理)。

优选地，在计算所述背景亮度时，也可以采用除所述均值低通滤波器之外的其他低通滤波器，在此不予赘述。

优选地，在实际应用中，位于所述像素周围的多个像素的具体数量可以根据实际需要确定。例如，对于像素位置处在原始影像的非边界区域的像素，可以利用其周围9个像素位置的亮度信号及所述像素的亮度信号进行低通滤波处理，从而获得所述像素的背景亮度；或者，为了减少计算量，提高处理效率，也可以从所述9个像素位置中选择至少一个像素位置的亮度信号与所述像素的亮度信号进行低通滤波处理。又例如，对于像素位置位于所述原始影像的边界区域的像素，其周围的有效像素位置(即属于所述原始影像的像素位置)可能不满9个，则可以利用能够取得的周围多个像素位置中的至少一个像素位置的亮度信号，与所述像素的亮度信号经低通滤波处理，以获取所述像素的背景亮度。

进一步地，所述影像亮度基础层是通过对所述原始影像的亮度信号进行低通滤波处理获得的。例如，参考图2，对于所述原始影像包括的每一像素，将其亮度信号21经由低通滤波器22处理后的输出结果作为所述像素在所述影像亮度基础层的亮度值23。优选地，本步骤使用的低通滤波器可以是前述步骤中采用的所述均值低通滤波器，也可以是其他现有技术采用的低通滤波器，在此不予赘述。

进一步地，对于所述影像对比层包括的像素，所述像素的对比度是通过将所述像素在所述原始影像中对应的亮度信号和在所述影像亮度基础层中对应的亮度信号相减获得的。例如，继续参考图2，对于所述原始影像和所述影像亮度基础层中的同一像素位置，可以通过减法器24，将所述像素位置在所述原始影像中的亮度信号21与其在所述影像亮度基础层中的亮度值23相减，获得所述像素位置在影像对比层中的对比度25。

本领域技术人员理解，本实施例通过低通滤波获得所述原始影像中每一像素的低频信号，被过滤掉的高频信号则可以对应所述影像对比层的内容，本发明实施例的技术方案由此将所述原始影像中每一像素的低频信号和高频信号区分开，以便后续对所述低频信号和高频信号分别进行不同的增强处理，从而获得更优质的影像显示结果。

进一步地，所述步骤S102可以包括：利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。

优选地，所述第一调整曲线可以如图3所示，对于所述原始影像包括的每一像素，其横轴表示经前述步骤计算获得的所述像素的背景亮度B(x,y)，其纵轴表示经本步骤调整后所述像素对应影像亮度基础层的输出亮度。

在一个典型的应用场景中，基于图3示出的第一调整曲线，对于所述影像亮度基础层包括的每一像素，可以根据所述像素的背景亮度确定是否需要对其亮度信号进行调整，以及，若确定需要对其亮度信号进行调整，则还可以基于所述第一调整曲线，根据所述像素的背景亮度确定对应的亮度信号调整量，以获得所述像素最终的输出亮度。

具体地，参考图3，所述第一调整曲线可以对应如下方程组：

其中，所述P”(x,y)表示经所述第一调整曲线调整后，像素位置(x,y)处像素的输出亮度；所述P’(x,y)表示经低通处理后像素位置(x,y)处的亮度信号，即处于像素位置(x,y)上的像素对应影像亮度基础层的亮度；所述S₁表示曲线L1的斜率；所述S₂表示曲线L2的斜率；所述S₃表示曲线L3的斜率；所述S₄表示曲线L4的斜率；所述B(x,y)表示像素位置(x,y)上的像素的背景亮度；所述a,b,c,d,e分别表示不同的背景亮度；所述d₁至d₄表示预设常数，可以根据图3示出的第一调整曲线分别确定其具体数值。

优选地，根据不同的背景亮度(如图3示出的a,b,c,d,e)确定分界点，所述第一调整曲线可以划分为6段连续的曲线，如背景亮度[0,a)区域对应输出亮度为0的恒曲线，背景亮度[a,b)区域对应曲线L1，背景亮度[b,c)区域对应曲线L2，背景亮度[c,d)区域对应曲线L3，背景亮度[d,e)区域对应曲线L4，背景亮度[e,255]区域对应输出亮度为255的恒曲线。

优选地，所述曲线L1至L4可以是各自具有固定斜率的折线，并且，所述背景亮度越低，其所在区域对应曲线的斜率越大。对应于所述影像亮度基础层，通过所述第一调整曲线的调整，可以使得所述影像亮度基础层上背景亮度越低的像素区域(即原始影像中越暗的区域)，其输出亮度被提高的越多，从而能够有效增强所述原始影像中大面积色块区域，并且原始影像中越暗的区域其亮度提升的越多。

在实际应用中，可以根据所述环境光的强度确定所述曲线L1的斜率S₁，所述斜率S₁的数值越大，表示基于所述第一调整曲线确定所述输出亮度时，对于背景亮度越暗的区域能够增强越大的输出亮度，以适应越强的环境光的环境下可能造成的用户影像观看质量下降。当确定了所述曲线L1的斜率S₁以及用作分界点的所述背景亮度a至背景亮度e后，即可确定所述第一调整曲线。

本领域技术人员理解，所述第一调整曲线中的分界点数量可以不仅限于图3示出的5个，所述分界点越多，所述第一调整曲线越趋近于曲线，对所述影像亮度基础层的调整效果也更好，但相应的运算量也会增大。

进一步地，所述步骤S103可以包括：利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与所述影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。

优选地，所述第二调整曲线可以如图4所示，对于所述原始影像包括的每一像素，其横轴表示经前述步骤计算获得的所述像素的背景亮度B(x,y)，其纵轴表示经本步骤调整后所述像素对应影像对比层的对比度调整量。

在一个典型的应用场景中，基于图4示出的第二调整曲线，对于所述影像对比层包括的每一像素，可以根据所述像素的背景亮度确定是否需要对其对比度进行调整，以及，若确定需要对其对比度进行调整，则还可以基于所述第二调整曲线，根据所述像素的背景亮度确定对应的对比度调整量(如对比增强程度)，以获得所述像素最终的对比度。

具体地，参考图4，所述第二调整曲线可以对应如下方程组：

其中，所述E’(x,y)表示经所述第二调整曲线调整后，像素位置(x,y)处像素的对比度；所述E(x,y)表示经所述第二调整曲线调整前，处于像素位置(x,y)上的像素对应影像对比层的对比度；所述S₅表示曲线L5的斜率；所述S₆表示曲线L6的斜率；所述S₇表示曲线L7的斜率所述B(x,y)表示像素位置(x,y)上的像素的背景亮度；所述f,g,h分别表示不同的背景亮度；所述d₅至d₇表示预设常数，可以根据图4示出的第二调整曲线分别确定其具体数值。

优选地，可以根据图4示出的第二调整曲线确定处于像素位置(x,y)上的像素对应的对比度调整量，进而结合上述方程组确定调整后的所述像素位置(x,y)处像素的对比度E’(x,y)。

优选地，根据不同的背景亮度(如图4示出的f,g,h)确定分界点，所述第二调整曲线可以划分为3段连续的曲线，如背景亮度[0,f)区域对应曲线L5，背景亮度[f,g)区域对应曲线L6，背景亮度[g,255]区域对应曲线L7。优选地，当所述背景亮度为0时，对应的所述对比度调整量为h(可以对应上述方程组中的参数d₅)，其可以根据所述环境光的强度确定具体数值，以设定对比度调整量的最大调整范围。

优选地，所述曲线L5至L7可以是各自具有固定斜率的折线，并且，所述背景亮度越低，其所在区域对应曲线的斜率越大。需要指出的是，与图3所示的第一调整曲线不同，在对基于所述第二调整曲线调整所述影像对比层的对比度时，希望达到的效果是对于所述影像对比层中背景亮度越暗的区域，可以增强较大的对比度，使得该像素位置的对比度能够得到较大的增强；而对于所述影像对比层中背景亮度原本已经较亮的区域，可以仅小幅增加其对比度。所以，参考图4示出的第二调整曲线，其中各个折线的斜率均为负值，即所述背景亮度越大，所述对比度调整量越小，并且，随着所述背景亮度的增大，单位背景亮度对应的对比度调整量的减小程度越大。

对应于所述影像对比层，通过所述第二调整曲线的调整，可以使得所述影像对比层上背景亮度越低的像素区域(即原始影像中越暗的区域)，其对比度(即高频信号)被提高的越多，使得所述原始影像中的边缘线条(或细节)能够更加清晰，从而提升人眼对调整后的原始影像的浏览质量。在实际应用中，可以根据所述环境光的强度确定所述曲线L5的斜率S₅，所述斜率S₅的数值越大(如当所述斜率S₅为负值时，其绝对值越小)，表示基于所述第二调整曲线确定所述对比度调整量时，对于背景亮度越暗的区域能够增强越大的对比度，以适应越强的环境光的环境下可能造成的用户影像观看质量下降。当确定了所述曲线L5的斜率S₅以及用作分界点的所述背景亮度f和背景亮度g后，即可确定所述第二调整曲线。

本领域技术人员理解，所述第二调整曲线中的分界点数量可以不仅限于图4示出的2个，所述分界点越多，所述第二调整曲线越趋近于曲线，对所述影像对比层的调整效果也更好，但相应的运算量也会增大。

进一步地，所述步骤S104可以包括：对于每一像素，将所述调整后的影响亮度基础层的输出亮度和调整后的影像对比层的对比度相加，以获得所述处理后的影像的亮度信号。例如，可以基于公式Y’＝P”+E’合成所述处理后的影像的亮度信号，其中，所述Y’表示所述处理后的影像的亮度信号，所述P”表示经所述第一调整曲线调整后的所述影像亮度基础层的输出亮度，所述E’表示经所述第二调整曲线调整后的所述影像对比层的对比度。

进一步地，在获得所述处理后的影像的亮度信号Y’后，结合所述步骤S101中提取的色度信号(U、V)，可以组成最终输出的影像并呈现在所述影像显示设备上。作为一个变化例，还可以进一步将基于所述亮度信号Y’和色度信号UV表示的YUV域影像转换成RGB域影像进行输出，以满足不同影像显示设备的影像显示要求。

图5是本发明的第二实施例的一种影像处理方法的流程图。

具体地，在本实施例中，首先执行步骤S201，获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；

然后执行步骤S202，根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；

接下来执行步骤S203，根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；

然后执行步骤S204，根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；

最后执行步骤S205，当所述环境光的强度大于第一预设阈值或者小于第二预设阈值时，调节所述影像显示设备的背光亮度，其中，所述第一预设阈值大于第二预设阈值。

进一步地，所述步骤S201至步骤S204可以参考上述图1所示实施例中所述步骤S101至步骤S104，在此不予赘述。

进一步地，所述第一预设阈值和第二预设阈值可以预先设定。例如，当所述环境光的强度大于所述第一预设阈值时(如所述影像显示设备处于强光照环境中时)，采用本发明实施例的技术方案对所述待显示影像进行处理后的效果可能仍然不足，则进一步根据所述环境光的强度来调节所述影像显示设备的背光亮度(如所述影像显示设备的显示屏幕的背光亮度)，使得经过本发明实施例的技术方案处理后的所述影像，在当时的环境光强度下，仍能在所述影像显示设备上显示出更适于人眼观看的影像质量。

相应的，当所述环境光的强度小于所述第二预设阈值时(如所述影像显示设备处于光线昏暗的房间中时)，采用本发明实施例的技术方案对所述待显示影像进行处理后的效果可能同样无法充分满足用户的观看需求，则进一步根据所述环境光的强度来调节所述影像显示设备的背光亮度(如所述影像显示设备的显示屏幕的背光亮度)，使得经过本发明实施例的技术方案处理后的所述影像，在当时的环境光强度下，仍能在所述影像显示设备上显示出更适于人眼观看的影像质量。

在一个变化例中，所述步骤S205可以在执行本实施例的任一步骤时实施，以及时根据所述环境光的强度调整所述影像显示设备的背光亮度，更好的提高影像显示质量。

由上，采用第一和第二实施例的技术方案，能够基于较低运算复杂度的图像处理方案来克服外部环境光所造成的影像质量下降的问题。本领域技术人员理解，基于本发明实施例的技术方案，仅需使用低复杂度的低通滤波器就可以得到所述影像亮度基础层和背景亮度，进而获得所述影像对比层。进一步地，在亮度与对比度的调整上，本发明实施例的技术方案均可以根据所述影像显示设备当前所处环境的环境光强度做不同程度的亮度与对比度调整。进一步地，本发明实施例的技术方案所采用的第一调整曲线和第二调整曲线均未使用高运算复杂度的除法运算，与现有通过查表法来得到转换曲线的技术方案相比，本发明实施例的技术方案不需要预先存储查表所需的表格数据，为所述影像显示设备节省了大量的存储空间。

图6是本发明的第三实施例的一种影像处理装置的结构示意图。本领域技术人员理解，本实施例所述影像处理装置4用于实施上述图1至图5所示实施例中所述的方法技术方案。具体地，在本实施例中，所述影像处理装置4包括获取模块41，用于获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；第一调整模块44，用于根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；第二调整模块46，用于根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；生成模块47，用于根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。

进一步地，所述影像处理装置4还包括确定模块42，用于根据所述亮度信号确定所述背景亮度，所述确定模块42包括计算子模块421，对于每一像素，根据所述像素及其周围多个像素的亮度信号计算得到所述像素的背景亮度。

进一步地，所述影像处理装置4还包括影像亮度基础层生成模块43，用于对所述原始影像的亮度信号进行低通滤波处理以获得所述影像亮度基础层。

进一步地，所述第一调整模块44包括：第一调整子模块441，用于利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。

进一步地，所述影像处理装置4还包括影像对比层生成模块45，对于所述影像对比层包括的像素，将所述像素在所述原始影像中对应的亮度信号和在所述影像亮度基础层中对应的亮度信号相减以获得所述像素的对比度。

进一步地，所述第二调整模块46包括第二调整子模块461，用于利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与所述影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。

进一步地，所述影像处理装置4还包括调节模块48，当所述环境光的强度大于第一预设阈值或者小于第二预设阈值时，调节所述影像显示设备的背光亮度，其中，所述第一预设阈值大于第二预设阈值。

进一步地，所述生成模块47包括叠加子模块471，对于每一像素，将所述调整后的影响亮度基础层的输出亮度和调整后的影像对比层的对比度相加，以获得所述处理后的影像的亮度信号。

关于所述影像处理装置4的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照图1至图5中的相关描述，这里不再赘述。

图7是采用本发明实施例的影像显示设备的逻辑框图。其中，所述影像显示设备(图7未示出)包括上述图6所述的影像处理装置(对应图7示出的显示影像处理单元32)，以基于上述图1至图5所述的方法技术方案对待显示影像进行处理。优选地，所述显示影像处理单元32可以以硬件或软件的形式集成于所述影像显示设备。

在一个典型的应用场景中，所述影像显示设备包括环境光感测单元31，以获取所述影像显示设备所处周遭环境的光强度，当所述环境光感测单元31检测到所述环境光的强度过强时，未免待显示影像在显示器35(如所述影像显示设备的显示屏幕)上的显示效果对于用户人眼观看的质量降低，所述影像显示设备可以控制所述环境光感测单元31将其检测到的所述环境光的强度发送至所述显示影像处理单元32，并且，所述影像显示设备还会将所述待显示影像一并发送至所述显示影像处理单元32，所述显示影像处理单元32根据上述图1至图5所述的方法技术方案对所述待显示影像进行处理，并将处理后的影像传输至所述显示器35进行展示，从而提高影像观看质量。

在此期间，所述环境光感测单元31还将检测到的所述环境光的强度发送至环境光判断单元33，当所述环境光判断单元33判断确定当前采集到的所述环境光的强度大于预设第一阈值(或者小于预设第二阈值)时，所述显示影像处理单元32对于影像质量的调整达到极限，基于所述显示影像处理单元32处理后的影像在所述显示器35上的显示结果可能仍不尽如人意，则所述影像显示设备进一步基于背光管理单元34根据所述环境光的强度调整显示器35的背光亮度，通过提高背光亮度的方式更好的增强所述待显示影像的观看质量，使得所述待显示影像在当前的环境光强度下，仍能在显示设备上显示出更适于人眼观看的影像质量。

优选地，所述环境光感测单元31可以是预设于所述影像显示设备上的光传感器。

由上，采用本发明实施例的技术方案，所述影像显示设备可以通过所述显示影像处理单元32以及背光管理单元34相结合的方式，在基于显示影像处理单元32处理所述待显示影像的基础上，通过所述背光管理单元34调控所述显示器35的背光亮度，从而向用户提供最佳的影像观看质量。

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，该程序可以存储于以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 (16)

1.一种影像处理方法，其特征在于，包括：

获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；

根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；

根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；

根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；

其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。

2.根据权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述背景亮度根据所述亮度信号确定是指：

每一像素的背景亮度是根据所述像素及其周围多个像素的亮度信号计算得到的。

3.根据权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述影像亮度基础层是通过对所述原始影像的亮度信号进行低通滤波处理获得的。

4.根据权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度包括：利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。

5.根据权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，对于所述影像对比层包括的像素，所述像素的对比度是通过将所述像素在所述原始影像中对应的亮度信号和在所述影像亮度基础层中对应的亮度信号相减获得的。

6.根据权利要求1所述的影像处理方法，其特征在于，所述根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度包括：利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的影像处理方法，其特征在于，还包括：当所述环境光的强度大于第一预设阈值或者小于第二预设阈值时，调节所述影像显示设备的背光亮度，其中，所述第一预设阈值大于第二预设阈值。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的影像处理方法，其特征在于，所述根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像包括：

对于每一像素，将所述调整后的影响亮度基础层的输出亮度和调整后的影像对比层的对比度相加，以获得所述处理后的影像的亮度信号。

9.一种影像处理装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取原始影像的亮度信号和环境光的强度，所述亮度信号与所述原始影像包括的像素一一对应；

第一调整模块，用于根据所述环境光的强度和背景亮度调整影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度，所述影像亮度基础层包括所述原始影像中低频信号对应的像素，所述背景亮度根据所述亮度信号确定；

第二调整模块，用于根据所述环境光的强度和所述背景亮度调整影像对比层中至少一部分像素的对比度，所述影像对比层包括所述原始影像中高频信号对应的像素；

生成模块，用于根据调整后的影像亮度基础层和影像对比层生成处理后的影像；

其中，所述环境光的强度是指影像显示设备所处环境的光线强度，所述影像显示设备用于显示所述处理后的影像。

10.根据权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，还包括确定模块，用于根据所述亮度信号确定所述背景亮度，所述确定模块包括：

计算子模块，对于每一像素，根据所述像素及其周围多个像素的亮度信号计算得到所述像素的背景亮度。

11.根据权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，还包括影像亮度基础层生成模块，用于对所述原始影像的亮度信号进行低通滤波处理以获得所述影像亮度基础层。

12.根据权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，所述第一调整模块包括：第一调整子模块，用于利用第一调整曲线对所述影像亮度基础层中至少一部分像素的亮度进行调整，其中，所述第一调整曲线为所述背景亮度与所述调整后的影像亮度基础层的输出亮度的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第一调整曲线的斜率越大。

13.根据权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，还包括影像对比层生成模块，对于所述影像对比层包括的像素，将所述像素在所述原始影像中对应的亮度信号和在所述影像亮度基础层中对应的亮度信号相减以获得所述像素的对比度。

14.根据权利要求9所述的影像处理装置，其特征在于，所述第二调整模块包括：第二调整子模块，用于利用第二调整曲线对所述影像对比层中至少一部分像素的对比度进行调整，其中，所述第二调整曲线为所述背景亮度与影像对比层的对比度调整量的关系曲线，所述背景亮度越低，所述第二调整曲线的斜率越大。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的影像处理装置，其特征在于，还包括：调节模块，当所述环境光的强度大于第一预设阈值或者小于第二预设阈值时，调节所述影像显示设备的背光亮度，其中，所述第一预设阈值大于第二预设阈值。

16.根据权利要求9至14中任一项所述的影像处理装置，其特征在于，所述生成模块包括：

叠加子模块，对于每一像素，将所述调整后的影响亮度基础层的输出亮度和调整后的影像对比层的对比度相加，以获得所述处理后的影像的亮度信号。