CN111161168A

CN111161168A - 一种图像饱和度非线性增强方法

Info

Publication number: CN111161168A
Application number: CN201911300525.6A
Authority: CN
Inventors: 戴声奎; 汪子玉; 朱益铭; 吴世龙
Original assignee: Huaqiao University
Current assignee: Huaqiao University
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明涉及一种图像饱和度非线性增强方法，包括：在RGB色彩空间中，分别计算每像素中各色彩分量所占比例值；根据无色彩像素值的特点，设置关键控制参数，设计思路是使无色彩的像素值最终保持不变；然后对色彩分量比例数值进行非线性压扩处理，其压扩函数的设计思路是使无色彩分量比例值为常数1；再次对色彩分量比例值进行幂函数处理，最后根据调整后的分量比例值对色彩分量进行增强处理，最终得到饱和度增强后的的RGB彩色图像。本发明用以增强彩色图片的色彩饱和度和提升图片的色彩鲜艳度和视觉感知舒适度，采用点处理算法，处理效率高占用资源少，实时性好。

Description

一种图像饱和度非线性增强方法

技术领域

本发明涉及图像和视频处理领域，特别涉及一种图像饱和度非线性增强方法。

背景技术

由于不良天气的影响或景物本身的颜色不够鲜艳，造成图片的色彩饱和度低下，视觉感知效果不佳，因此饱和度增强是图像处理领域的一种基本图像处理技术。

现有的色彩饱和度增强方法，根据依据的色彩空间可以分为两类方法。一类方法是将彩色图像数据从RGB空间转换到另一种颜色空间，如HSV空间，进行处理后再转换回RGB空间。此类方法的不足是数据的多次转换导致计算速度达不到实时性要求；另一类方法在RGB空间直接进行处理，如知名的Ps软件，通过参数控制各像素的数值变化幅度。此类方法的不足是其控制参数非自适应，需要依靠人工设置控制参数。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种图像饱和度非线性增强方法用以解决解决现有色彩饱和度增强方法的计算量大、参数非自适应等不足，使得饱和度增强处理变得简单有效。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种图像饱和度非线性增强方法，包括：

获取输入图像每个像素的RGB色彩分量r(x,y)、g(x,y)和b(x,y)，及RGB色彩分量在当前像素值中所占的比例值，分别为Ratio_r1(x,y)、Ratio_g1(x,y)和Ratio_b1(x,y)；

将Ratio_r1(x,y)、Ratio_g(x,y)和Ratio_b(x,y)分别乘以预设参数以进行校正，校正后RGB色彩分量所占的比例值分别为Ratio_r2(x,y)、Ratio_g2(x,y)和Ratio_b2(x,y)；

对Ratio_r2(x,y)、Ratio_g2(x,y)和Ratio_b2(x,y)分别进行数据压扩处理，得到压扩处理后RGB色彩分量所占的比例值，分别为Ratio_r3(x,y)、Ratio_g3(x,y)和Ratio_b3(x,y)；

对Ratio_r3(x,y)、Ratio_g3(x,y)和Ratio_b3(x,y)分别进行幂函数形式的数据处理，得到幂函数处理后RGB色彩分量所占的比例值，分别为Ratio_r4(x,y)、Ratio_g4(x,y)和Ratio_b4(x,y)；

基于所述Ratio_r4(x,y)、Ratio_g4(x,y)和Ratio_b4(x,y)调整每个像素的RGB色彩分量，得到调整后的RGB色彩分量r1(x,y)、g1(x,y)和b1(x,y)；调整完成后，输出图像。

优选的，Ratio_r1(x,y)、Ratio_g1(x,y)和Ratio_b1(x,y)的获取方法如下：

Ratio_r1(x,y)＝r(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))

Ratio_g1(x,y)＝g(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))

Ratio_b1(x,y)＝b(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))。

优选的，所述预设参数设置为3。

优选的，Ratio_r3(x,y)、Ratio_g3(x,y)和Ratio_b3(x,y)的获取方法如下：

Ratio_r3(x,y)＝2*Ratio_r2(x,y)/(1+Ratio_r2(x,y))

Ratio_g3(x,y)＝2*Ratio_g2(x,y)/(1+Ratio_g2(x,y))

Ratio_b3(x,y)＝2*Ratio_b2(x,y)/(1+Ratio_b2(x,y))。

优选的，Ratio_r4(x,y)、Ratio_g4(x,y)和Ratio_b4(x,y)的获取方法如下：

Ratio_r4(x,y)＝(Ratio_r3(x,y))^gamma

Ratio_g4(x,y)＝(Ratio_g3(x,y))^gamma

Ratio_b4(x,y)＝(Ratio_b3(x,y))^gamma

其中，幂函数的指数参数为gamma，默认值为1，取值范围为[0.5，2]。

优选的，基于所述Ratio_r4(x,y)、Ratio_g4(x,y)和Ratio_b4(x,y)调整每个像素的RGB色彩分量，得到调整后的RGB色彩分量r1(x,y)、g1(x,y)和b1(x,y)，具体为对当前像素的各色彩分量值乘以对应的色彩分量比例值，如下：

r1(x,y)＝r(x,y)*Ratio_r4(x,y)

g1(x,y)＝g(x,y)*Ratio_g4(x,y)

b1(x,y)＝b(x,y)*Ratio_b4(x,y)。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：

本发明一种图像饱和度非线性增强方法，计算简单，直接在RGB空间中进行处理，不需颜色空间转换，内部自适应控制，采用默认参数可达到较好的增强效果；

本发明一种图像饱和度非线性增强方法，控制方式灵活，可以根据个人的视觉感知差异设置人工控制参数，以满足不同使用者的审美需求，增加算法的灵活性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种图像饱和度非线性增强方法不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程示意图；

图2为本发明实施例的待处理图像示意图；

图3为本发明实施例的幂指数＝1时的输出结果图；

图4为本发明实施例的幂指数＝2时的输出结果图。

具体实施方式

以下将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述和讨论。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所述，本发明一种彩色图像饱和度增强方法，包括：计算每个图像像素的色彩分量所占比例；对无色彩像素即灰度像素进行保护；对色彩分量比例数值进行拉升处理；色彩分量的增强处理。

为描述方便，先定义以下变量：

彩色图像：I

像素坐标：(x,y)

色彩分量：r、g和b。

以下详细描述本发明的具体实施方式，包括：

步骤1，读入图2所示的RGB彩色图像I，对其每一个像素I(x,y)，逐一读取其色彩分量r(x,y)、g(x,y)和b(x,y)，因此本发明方法属于点处理类别的饱和度增强方法。

步骤2，计算各色彩分量在当前像素值中所占的比例值，简称占比值：将各色彩分量值分别除以所有色彩分量数值之和。分别记为：

Ratio_r1(x,y)＝r(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))

Ratio_g1(x,y)＝g(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))

Ratio_b1(x,y)＝b(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))

步骤3，为了达到数值对齐，将各色彩分量比例值乘以关键控制参数(预设参数)3。即

Ratio_r2(x,y)＝3*Ratio_r1(x,y)

Ratio_g2(x,y)＝3*Ratio_g1(x,y)

Ratio_b2(x,y)＝3*Ratio_b1(x,y)

如果当前像素为无色时，则r、g和b分量相等，则在步骤2中的比例值为1/3，所以在当前步骤中乘以关键控制参数3，使无色像素分量的占比值等于1，其目的是使得无色像素分量的占比值在后续所有步骤中的结果值还是1，保持不变。

步骤4，彩分量比例值进行压扩处理：对各色彩分量值进行如下所示的数学处理。即

Ratio_r3(x,y)＝2*Ratio_r2(x,y)/(1+Ratio_r2(x,y))

Ratio_g3(x,y)＝2*Ratio_g2(x,y)/(1+Ratio_g2(x,y))

Ratio_b3(x,y)＝2*Ratio_b2(x,y)/(1+Ratio_b2(x,y))

如果当前像素为无色时，输入的分量占比值为1，输出还是1。因此分子式中的2为关键控制参数，分母式中的1也为关键控制参数。

步骤5，根据个人审美差异设置的控制参数，继续进行分量占比值的处理，处理函数为幂函数，具体处理公式如下：

Ratio_r4(x,y)＝(Ratio_r3(x,y))^gamma

Ratio_g4(x,y)＝(Ratio_g3(x,y))^gamma

Ratio_b4(x,y)＝(Ratio_b3(x,y))^gamma

记幂函数的指数参数为gamma，默认值为1，适用的取值范围为[0.5，2]。

步骤6，分量值进行增强处理：对当前像素的各色彩分量值乘以对应的色彩分量比例值。即：

r1(x,y)＝r(x,y)*Ratio_r4(x,y)

g1(x,y)＝g(x,y)*Ratio_g4(x,y)

b1(x,y)＝b(x,y)*Ratio_b4(x,y)

参见图3和图4所示，所有像素都处理完成后，得到饱和度增强的RGB结果图。

以上仅为本发明实例中一个较佳的实施方案。但是，本发明并不限于上述实施方案，凡按本发明所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种图像饱和度非线性增强方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的图像饱和度非线性增强方法，其特征在于，Ratio_r1(x,y)、Ratio_g1(x,y)和Ratio_b1(x,y)的获取方法如下：

Ratio_r1(x,y)＝r(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))

Ratio_g1(x,y)＝g(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))

Ratio_b1(x,y)＝b(x,y)/(r(x,y)+g(x,y)+b(x,y))。

3.根据权利要求1所述的图像饱和度非线性增强方法，其特征在于，所述预设参数设置为3。

4.根据权利要求1所述的图像饱和度非线性增强方法，其特征在于，Ratio_r3(x,y)、Ratio_g3(x,y)和Ratio_b3(x,y)的获取方法如下：

Ratio_r3(x,y)＝2*Ratio_r2(x,y)/(1+Ratio_r2(x,y))

Ratio_g3(x,y)＝2*Ratio_g2(x,y)/(1+Ratio_g2(x,y))

Ratio_b3(x,y)＝2*Ratio_b2(x,y)/(1+Ratio_b2(x,y))。

5.根据权利要求1所述的图像饱和度非线性增强方法，其特征在于，Ratio_r4(x,y)、Ratio_g4(x,y)和Ratio_b4(x,y)的获取方法如下：

Ratio_r4(x,y)＝(Ratio_r3(x,y))^gamma

Ratio_g4(x,y)＝(Ratio_g3(x,y))^gamma

Ratio_b4(x,y)＝(Ratio_b3(x,y))^gamma

6.根据权利要求1所述的图像饱和度非线性增强方法，其特征在于，基于所述Ratio_r4(x,y)、Ratio_g4(x,y)和Ratio_b4(x,y)调整每个像素的RGB色彩分量，得到调整后的RGB色彩分量r1(x,y)、g1(x,y)和b1(x,y)，具体为对当前像素的各色彩分量值乘以对应的色彩分量比例值，如下：

r1(x,y)＝r(x,y)*Ratio_r4(x,y)

g1(x,y)＝g(x,y)*Ratio_g4(x,y)

b1(x,y)＝b(x,y)*Ratio_b4(x,y)。