CN110855970A - 一种图像饱和度处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像饱和度处理方法及装置，所述方法包括如下步骤：步骤S1，获取输入图像；步骤S2，利用饱和度调整模块对所述输入图像进行饱和度调整；步骤S3，对经饱和度调整后的图像，利用预设的多边形区域进行饱和度收缩抑制处理；步骤S4，将经步骤S3饱和度抑制调整后的图像输出给后续的图像处理模块单元进行相关图像处理，本发明可实现对不同色调的像素点进行不同范围的饱和度抑制调整。

Description

一种图像饱和度处理方法及装置

技术领域

本发明涉及视频图像处理技术领域，特别是涉及一种图像饱和度处理方法及装置。

背景技术

在摄像系统中，要从图像传感器得到彩色视频图像，通常要经过白平衡校正，去马赛克，色彩空间转换，色彩校正等处理。经过这些处理后的视频图像一般难以满足用户对画质鲜艳度的要求，图像仍然需要进一步做饱和度增强调整。直接对饱和度增强，图像中饱和度原本较高的区域会失真，过饱和而丢失细节，需要饱和度抑制处理以保留更多细节。

另外在整个图像处理流水线中，靠后的视频信号在前述处理中可能已经出现了局部饱和度较高情况，过浓的画质通常意味着不良体验，这种颜色的异常在不同的显示设备上还会有不同程度的表现，此时也需要饱和度抑制调整。

现有技术中，通常的饱和度增强调整方法，往往涉及色彩空间的转换，非线性方程求解等复杂处理，实现代价高，并且往往不够直观和灵活。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种图像饱和度处理方法及装置，通过利用直观灵活的多边形来指定保护和抑制范围，使得位于多边形内的像素点保持不变而得到保护，位于多边形外的像素点在保持色调一致性下对饱和度进行抑制，用户可以直观的配置像素点的多边形顶点坐标，进而可实现对不同色调的像素点进行不同范围的饱和度抑制调整。

为达上述及其它目的，本发明提出一种图像饱和度处理方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取输入图像；

步骤S2，利用饱和度调整模块对所述输入图像进行饱和度调整；

步骤S3，对经饱和度调整后的图像，利用预设的多边形区域进行饱和度收缩抑制处理；

步骤S4，将经步骤S3饱和度抑制调整后的图像输出给后续的图像处理模块单元进行相关图像处理。

优选地，步骤S3进一步包括：

步骤S300，计算每个像素所在色调方向的射线OP_b和预设多边形对应的交点；

步骤S301，根据计算获得的交点判断当前像素是否处于所述多边形外，若不在多边形外，则不做调整直接输出；若处于所述多边形外，则进入步骤S302进行融合处理输出；

步骤S302，对交点和当前点进行融合，输出融合结果。

优选地，假设C1，C2…Cn为所述预设的多边形顶点，所述预设的多边形顶点需满足以下条件：

1)C1，C2…Cn为按顺时针方向包围原点O而构成的一组多边形；

2)该多边形包含原点但不过原点；

3)每相邻两点构成直线不过原点。

优选地，步骤S300进一步包括：

步骤S300a，在所述多边形顶点列表中，依次确定图像当前像素点P_b(x_b,y_b)所在夹角对应的相邻顶点P_i,P_j；

步骤S300b，计算直线P_iP_j与直线OP_b的交点P_c(x_c,y_c)。

优选地，于步骤S300a，通过计算如下判断因子确定：

T_k＝x_k*y_b-y_k*x_b

对于k＝1,2,...n,，若存在T_k＞＝0且T_k-1＜＝0则P_i＝C_k，P_j＝C_k-1否则P_i＝C₁，P_j＝C_n。

优选地，于步骤S300b中，计算公式如下：

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)≠0时

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)＝0时P_c(x_c,y_c)＝P_b(x_b,y_b)。

优选地，于步骤S301中，判断条件为D_b＞D_c，其中D为点到原点的距离一种度量，若D_b＞D_c，表示当前像素处于所述多边形外，则进入步骤S302进行融合处理输出，否则表示当前像素不在所述多边形外，则不做调整直接输出。

优选地，于步骤S302中，融合结果P_d(x_d,y_d)计算如下：

其中alpha是0到1的融合比例因子。

优选地，于步骤S1中，还对采集获得的图像进行包括白平衡校正、去马赛克，图像色彩校正，色彩空间转换的预处理操作，输出图像记为P_a(x_a,y_b)。

为达到上述目的，本发明还提供一种图像饱和度处理装置，包括：

图像采集单元，用于获取输入图像；

饱和度调整单元，用于利用饱和度调整模块对所述输入图像进行饱和度调整；

饱和度收缩抑制处理单元，用于对经饱和度调整后的图像，利用预设的多边形区域进行饱和度收缩抑制处理；

图像输出单元，用于将经所述饱和度收缩抑制处理单元调整后的图像输出给后续的图像处理模块单元进行相关图像处理。

与现有技术相比，本发明一种图像饱和度处理方法及装置通过利用直观灵活的多边形来指定保护和抑制范围，使得位于多边形内的像素点保持不变而得到保护，位于多边形外的像素点在保持色调一致性下对饱和度进行抑制，用户可以直观的配置像素点的多边形顶点坐标，进而可实现对不同色调的像素点进行不同范围的饱和度抑制调整。

附图说明

图1为本发明一种图像饱和度处理方法的步骤流程图；

图2为本发明具体实施例中步骤S3的细部流程图；

图3为本发明具体实施例中多边形以及交点计算UV空间示意图；

图4为本发明一种图像饱和度处理装置的系统结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种图像饱和度处理方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种图像饱和度处理方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取输入图像。在本发明具体实施例中，所述输入图像由摄像系统采集获得。

优选地，于步骤S1中，还对采集获得的图像进行如白平衡校正、去马赛克，图像色彩校正，色彩空间转换等预处理，以得到YUV图像，输出的YUV图像记为P_a(x_a,y_b)，此时x，y坐标分别对应yuv图像的色度信息u和v。本领域技术人员可以理解的是，在本发明的其他实施例中，也可以对其他格式的图像进行饱和度调整，本发明不以此为限。

步骤S2，利用饱和度调整模块对所述输入图像进行饱和度调整。

在本发明具体实施例中，所述饱和度调整模块可以采用现有的全局饱和度调整模块，也可以采用局部饱和度调整模块，或者也可以采用饱和度调整模块的组合。这里以全局饱和度为例，将输入图像P_a(x_a,y_b)输入至饱和度调整模块，经饱和度调整模块进行饱和度调整输出饱和度调整后的图像P_b(x_b,y_b)，在本发明截图实施例中，该输入图像P_a(x_a,y_a)和输出图像P_b(x_b,y_b)的关系如下：

其中global_gain为全局饱和度增益。

步骤S3，对经饱和度调整后的图像，利用预设的多边形区域进行饱和度收缩抑制处理。

具体地，如图2所示，步骤S3进一步包括：

步骤300，计算每个像素所在色调方向的射线OP_b和预设多边形对应的交点，其中O定义为原点即饱和度为0的点x＝0,y＝0。

具体地，如图3所示，其中C1，C2…Cn为用户预设的一组多边形顶点。为方便后续的计算简化实现，所述预设的多边形顶点需要满足以下条件：

1)C1，C2…Cn为按顺时针方向包围原点O而构成的一组多边形。

2)该多边形包含原点但不过原点。

3)每相邻两点构成直线不过原点。可以理解，这样可避免映射不均匀也简化了后续运算。

可以理解的是，满足以上条件的多边形可以有很多，该多边形可为三角形，四边形，六边形，近似逼近的马蹄形等，可按用户需求和喜好调整，本发明不以此为限。

具体地，步骤S300中，计算交点的步骤如下：

步骤S300a，在多边形顶点列表中，依次确定图像当前像素点P_b(x_b,y_b)所在夹角对应的相邻顶点P_i,P_j，计算如下判断因子

T_k＝x_k*y_b-y_k*x_b (2)

对于k＝1,2,...,n，如果存在T_k＞＝0且T_k-1＜＝0则P_i＝C_k，P_j＝C_k-1否则P_i＝C₁，P_j＝C_n。

步骤S300b，计算直线P_iP_j与直线OP_b的交点P_c(x_c,y_c)，计算公式如下：

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)≠0时

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)＝0时P_c(x_c,y_c)＝P_b(x_b,y_b)

步骤S301，根据计算的交点判断当前像素是否处于所述多边形外，若不在多边形外，则不做调整直接输出，输出点P_d(x_d,y_d)＝P_b(x_b,y_b)；若处于所述多边形外，则进入步骤S302进行融合处理输出，输出融合处理结果P_d(x_d,y_d)。

在本发明具体实施例中，判断条件为D_b＞D_c，其中D为点到原点的距离一种度量。由于P_c，P_b的色调是相同的，故其中D的计算公式可以简单定义为横纵坐标的绝对值之和，如下，

D＝|x|+|y| (4)

即，若D_b＞D_c，则表示当前像素处于所述多边形外，则进入步骤S302进行融合处理输出，输出融合处理结果P_d(x_d,y_d)，否则表示当前像素不在所述多边形外，则不做调整直接输出，输出点P_d(x_d,y_d)＝P_b(x_b,y_b)。

步骤S302，对交点和当前点进行融合，输出融合结果。

在本发明具体实施例中，融合结果P_d(x_d,y_d)计算如下：

其中alpha是0到1的融合比例因子。可以理解，例如当alpha＝1时，超出多边形区域的点都会收缩到多边形边界上，例如当alpha较小时，过饱和区域会更柔和的向多边形收缩，且收缩抑制过程中图像的色调始终是不变的。

步骤S4，将经步骤S3饱和度抑制调整后的图像输出给后续的图像处理模块单元进行相关图像处理。在本发明具体实施例中，则将调整后的YUV图像输出给后续图像处理模块单元进行相关图像处理

可见，本发明通过利用直观灵活的多边形来指定保护和抑制范围，位于多边形内的像素点保持不变而得到保护，位于多边形外的像素点在保持色调一致性下对饱和度进行抑制，用户可以直观地配置像素点的多边形顶点坐标，进而可实现对不同色调的像素点进行不同范围的饱和度抑制调整。本发明不需要复杂非线性计算，实现简单，既能满足用户的不同应用和需求，也减少了实现代价。

图4为本发明一种图像饱和度处理装置的系统架构图。如图4所示，本发明一种图像饱和度处理装置，包括：

图像采集单元401，用于获取输入图像。在本发明具体实施例中，所述输入图像由摄像系统采集获得。

优选地，于图像采集单元401中，还对采集获得的图像进行如白平衡校正、去马赛克，图像色彩校正，色彩空间转换等预处理，以得到YUV图像，输出的YUV图像记为P_a(x_a,y_b)，此时x，y坐标分别对应yuv图像的色度信息u和v。本领域技术人员可以理解的是，在本发明的其他实施例中，也可以对其他格式的图像进行饱和度调整，本发明不以此为限。

饱和度调整单元402，用于利用饱和度调整模块对所述输入图像进行饱和度调整。

在本发明具体实施例中，所述饱和度调整模块可以采用现有的全局饱和度调整模块，也可以采用局部饱和度调整模块，或者也可以采用饱和度调整模块的组合。这里以全局饱和度为例，将输入图像P_a(x_a,y_b)输入至饱和度调整模块，经饱和度调整模块进行饱和度调整输出饱和度调整后的图像P_b(x_b,y_b)，在本发明截图实施例中，该输入图像P_a(x_a,y_a)和输出图像P_b(x_b,y_b)的关系如下：

其中global_gain为全局饱和度增益。

饱和度收缩抑制处理单元403，用于对经饱和度调整后的图像，利用预设的多边形区域进行饱和度收缩抑制处理。

具体地，饱和度收缩抑制处理单元403进一步包括：

交点计算单元，用于计算每个像素所在色调方向的射线OP_b和预设多边形对应的交点，其中O定义为原点即饱和度为0的点x＝0,y＝0

具体地，如图3所示。其中C1，C2…Cn为用户预设的一组多边形顶点。为方便后续的计算简化实现，所述预设的多边形顶点需要满足以下条件：

1)C1，C2…Cn为按顺时针方向包围原点O而构成的一组多边形。

2)该多边形包含原点但不过原点。

3)每相邻两点构成直线不过原点。可以理解，这样可避免映射不均匀也简化了后续运算。

可以理解的是，满足以上条件的多边形可以有很多，该多边形可为三角形，四边形，六边形，近似逼近的马蹄形等，可按用户需求和喜好调整，本发明不以此为限。

具体地，计算交点的步骤如下：

在多边形顶点列表中，依次确定图像当前像素点P_b(x_b,y_b)所在夹角对应的相邻顶点P_i,P_j，计算如下判断因子：

T_k＝x_k*y_b-y_k*x_b

对于k＝1,2,...,n，如果存在T_k＞＝0且T_k-1＜＝0则P_i＝C_k，P_j＝C_k-1否则P_i＝C₁，P_j＝C_n。

计算直线P_iP_j与直线OP_b的交点P_c(x_c,y_c)，计算公式如下：

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)≠0时

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)＝0时P_c(x_c,y_c)＝P_b(x_b,y_b)

判断单元根据计算的交点判断当前像素是否处于所述多边形外，若不在多边形外，则不做调整直接输出，输出点P_d(x_d,y_d)＝P_b(x_b,y_b)；若处于所述多边形外，则进入融合处理单元进行融合处理输出，输出融合处理结果P_d(x_d,y_d)。

在本发明具体实施例中，判断条件为D_b＞D_c，其中D为点到原点的距离一种度量。由于P_c，P_b的色调是相同的，故其中D的计算公式可以简单定义为横纵坐标的绝对值之和，如下，

D＝|x|+|y|

即，若D_b＞D_c，则表示当前像素处于所述多边形外，则进入步骤S302进行融合处理输出，输出融合处理结果P_d(x_d,y_d)，否则表示当前像素不在所述多边形外，则不做调整直接输出，输出点P_d(x_d,y_d)＝P_b(x_b,y_b)。

融合处理单元，用于对交点和当前点进行融合，输出融合结果。

在本发明具体实施例中，融合结果P_d(x_d,y_d)计算如下：

其中alpha是0到1的融合比例因子。可以理解，例如当alpha＝1时，超出多边形区域的点都会收缩到多边形边界上，例如当alpha较小时，过饱和区域会更柔和的向多边形收缩，且收缩抑制过程中图像的色调始终是不变的。

图像输出单元404，用于将经饱和度收缩抑制处理单元403调整后的图像输出给后续的图像处理模块单元进行相关图像处理。在本发明具体实施例中，将调整后的YUV图像输出给后续图像处理模块单元进行相关图像处理。

综上所述，本发明一种图像饱和度处理方法及装置通过利用直观灵活的多边形来指定保护和抑制范围，使得位于多边形内的像素点保持不变而得到保护，位于多边形外的像素点在保持色调一致性下对饱和度进行抑制，用户可以直观的配置像素点的多边形顶点坐标，进而可实现对不同色调的像素点进行不同范围的饱和度抑制调整。本发明直接在色度域指定饱和度区域多边形顶点坐标，方便可调，满足各种不同用户喜好需求。不需要经过反复色彩空间转换也，且实现都是简单的线性操作，实现代价小，便于软硬件实现。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种图像饱和度处理方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取输入图像；

步骤S2，利用饱和度调整模块对所述输入图像进行饱和度调整；

步骤S3，对经饱和度调整后的图像，利用预设的多边形区域进行饱和度收缩抑制处理；

步骤S4，将经步骤S3饱和度抑制调整后的图像输出给后续的图像处理模块单元进行相关图像处理。

2.如权利要求1所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：

步骤S300，计算每个像素所在色调方向的射线OP_b和预设多边形对应的交点；

步骤S301，根据计算获得的交点判断当前像素是否处于所述多边形外，若不在多边形外，则不做调整直接输出；若处于所述多边形外，则进入步骤S302进行融合处理输出；

步骤S302，对交点和当前点进行融合，输出融合结果。

3.如权利要求2所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于，假设C1，C2…Cn为所述预设的多边形顶点，所述预设的多边形顶点需满足以下条件：

1)C1，C2…Cn为按顺时针方向包围原点O而构成的一组多边形；

2)该多边形包含原点但不过原点；

3)每相邻两点构成直线不过原点。

4.如权利要求3所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于，步骤S300进一步包括：

步骤S300a，在所述多边形顶点列表中，依次确定图像当前像素点P_b(x_b,y_b)所在夹角对应的相邻顶点P_i,P_j；

步骤S300b，计算直线P_iP_j与直线OP_b的交点P_c(x_c,y_c)。

5.如权利要求4所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于，于步骤S300a，通过计算如下判断因子确定：

T_k＝x_k*y_b-y_k*x_b

对于

若存在T_k＞＝0且T_k-1＜＝0则P_i＝C_k，P_j＝C_k-1否则P_i＝C₁，P_j＝C_n。

6.如权利要求5所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于，于步骤S300b中，计算公式如下：

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)≠0时

当((x_j-x_i)*y_b-(y_j-y_i)*x_b)＝0时P_c(x_c,y_c)＝P_b(x_b,y_b)。

7.如权利要求6所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于，于步骤S301中，判断条件为D_b＞D_c，其中D为点到原点的距离一种度量，若D_b＞D_c，表示当前像素处于所述多边形外，则进入步骤S302进行融合处理输出，否则表示当前像素不在所述多边形外，则不做调整直接输出。

8.如权利要求7所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于：于步骤S302中，融合结果P_d(x_d,y_d)计算如下：

其中alpha是0到1的融合比例因子。

9.如权利要求1所述的一种图像饱和度处理方法，其特征在于：于步骤S1中，还对采集获得的图像进行包括白平衡校正、去马赛克，图像色彩校正，色彩空间转换的预处理操作，输出图像记为P_a(x_a,y_b)。

10.一种图像饱和度处理装置，包括：

图像采集单元，用于获取输入图像；

饱和度调整单元，用于利用饱和度调整模块对所述输入图像进行饱和度调整；

饱和度收缩抑制处理单元，用于对经饱和度调整后的图像，利用预设的多边形区域进行饱和度收缩抑制处理；

图像输出单元，用于将经所述饱和度收缩抑制处理单元调整后的图像输出给后续的图像处理模块单元进行相关图像处理。

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