CN111325680B - 一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法，包括以下步骤：输入待处理图像；获取所述待处理图像的提亮估计结果，并得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度；对所述各点亮度待提升程度采用幂函数进行数值映射得到所述待处理图像的提亮权值图；对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图；将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图。通过以上设计，能够使得提亮时候分布均匀、亮部到暗处过渡柔和自然且亮部更有区分度，抑制过曝。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法。
背景技术
现在，虽然随着相机设备技术的发展，各种型号的相机层出不穷。相机的分辨率、曝光时间等性能都有了极大改善。但鉴于环境复杂，导致常常得到的目标图像并不是非常理想。我们还需要利用图像增强技术，对图像进行进一步处理，以得到更好的特征和视觉效果。一般的图像增强方法根据增强处理过程所在的空间不同，可分为基于空域和频域的方法。基于空域的方法直接对图像进行处理；基于频域的方法是在图像的某种变换域内对图像的变换系数进行修正，然后再反变换到原来的空域，得到增强的图像。主要目的：一、是为了改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度；二、是针对给定图像的应用场合，突出某些感兴趣的特征，抑制不感兴趣的特征，以扩大图像中不同物体特征之间的差别，满足某些特殊分析的需要。但是，现阶段还是存在提亮过程中分布不均匀，边缘亮处到暗处亮度过渡生硬，亮部对比度过低，导致处理过程中产生过曝的问题。
综上，现亟需一种能够解决上述技术问题，能够使得提亮时候分布均匀、亮部到暗处过渡柔和自然且亮部更有区分度，抑制过曝。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法，旨在解决现有技术提亮过程出现过曝的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法，其特征在于，包括以下步骤：
输入待处理图像；
获取所述待处理图像的提亮估计结果，并得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度；
对所述各点亮度待提升程度采用幂函数进行数值映射得到所述待处理图像的提亮权值图；
对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图；
将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图。
优选的，所述获取所述待处理图像的提亮估计结果是采用直方图均衡化法。
优选的，所述获取所述待处理图像的提亮估计结果是采用暗部提升法。
优选的，所述得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度采用如下公式：
其中R为原图，F(R)为对R进行增强得到的提亮估计结果，maxc(img)为返回图像img每个像素上各通道的最大值，返回与img尺寸相同。
优选的，所述对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图采用不同大小的模糊核进行模糊处理。
优选的，所述模糊处理时，先进行下采样压缩，对压缩结果做模糊处理后再上采样重建得到亮度增益图。
优选的，所述模糊处理可采用不同的模糊核，包括高斯模糊、双线性插值、均值滤波或中值滤波。
优选的，所述将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图满足：
对所述待处理图像进行归一化处理，范围是【0，1】；
所述亮度增益图范围为【0，1】，将亮度增益图截取到【1,1/max(img_max,2)】之间；其中，img_max为归一化后的所述待处理图像的最大值，max(a,b)返回a和b之间的较大值，截取范围【a,b】的返回范围为【min(a,b),max(a,b)】。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法，包括以下步骤：输入待处理图像；获取所述待处理图像的提亮估计结果，并得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度；对所述各点亮度待提升程度采用幂函数进行数值映射得到所述待处理图像的提亮权值图；对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图；将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图。通过以上设计，能够使得提亮时候分布均匀、亮部到暗处过渡柔和自然且亮部更有区分度，抑制过曝。
附图说明
图1为本发明的具有抑制局部过曝的图像增亮方法的流程图；
图2为本发明的待处理图像的示意图；
图3为本发明的提亮权值图的示意图；
图4为本发明的亮度增益图的示意图；
图5为本发明的根据亮度增益图处理原图得到增亮结果的示意图；
图6为本发明所提及的边缘亮处到暗处亮度过渡生硬、亮部对比度过低的效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。
如附图1-6所示，本发明提供的一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法，包括以下步骤：
输入待处理图像；
获取所述待处理图像的提亮估计结果，并得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度。使用传统的亮度增强方法虽然会出现过曝和一些问题但是可以作为提亮的初步估计结果，将这样对输入的待处理图像提亮后的图像称作提亮估计结果，并通过该提亮估计结果计算反映待处理图像各点亮度待提升程度。
对所述各点亮度待提升程度采用幂函数进行数值映射得到所述待处理图像的提亮权值图。使得亮部更有区分度，抑制过曝。
对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图。
将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图。
在一些实施例中，所述获取所述待处理图像的提亮估计结果是采用直方图均衡化法。这种方法通常用来增加许多图像的全局对比度，尤其是当图像的有用数据的对比度相当接近的时候。通过这种方法，亮度可以更好地在直方图上分布。这样就可以用于增强局部的对比度而不影响整体的对比度，直方图均衡化通过有效地扩展常用的亮度来实现这种功能。这种方法对于背景和前景都太亮或者太暗的图像非常有用，这种方法尤其是可以带来X光图像中更好的骨骼结构显示以及曝光过度或者曝光不足照片中更好的细节。这种方法的一个主要优势是它是一个相当直观的技术并且是可逆操作，如果已知均衡化函数，那么就可以恢复原始的直方图，并且计算量也不大。这种方法的一个缺点是它对处理的数据不加选择，它可能会增加背景噪声的对比度并且降低有用信号的对比度。
在一些实施例中，所述获取所述待处理图像的提亮估计结果是采用暗部提升法。使用otsu算法自适应区分亮部和暗部，然后对暗部亮度进行gamma矫正进行提升。
在一些实施例中，所述得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度采用如下公式：
其中R为原图即待处理图像，F(R)为对R进行增强得到的提亮估计结果，maxc(img)为返回图像img每个像素上各通道的最大值，返回与img尺寸相同。效果是，对应原图即待处理图像亮部的A的值较小，对应较暗部分A的值较大，但优点是在对应原图极暗的部分，这样计算的A在对应处也有较小的值。为了得到好的图像提亮结果，对于这一部分也不需进行过多的提亮，A的范围是【0，1】。这样得到的A值经统计证明有分布不均匀且值都偏大的缺点，值偏大会导致后续处理出现过曝。因此，对A采用幂函数对A进行数值映射，值域不变，使其分布均匀，得到提亮权值图。优点是，可以在亮部更有区分度，抑制过曝。
在一些实施例中，所述对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图采用不同大小的模糊核进行模糊处理。亮度分布图可以反映待处理输入图片各部分需要增量的程度，但是如果将对应点的值直接作为增益的值，会出现边缘亮处到暗处亮度过渡生硬，亮部对比度过低等的问题，对亮度分布图做模糊处理，得到亮度增益图，这样做可以解决暗处亮度过渡生硬，亮部对比度过低的问题。具体细节是，采用不同大小的模糊核，目的是在模糊边缘的时候又不损失亮度权值的分布细节。
在一些实施例中，所述模糊处理时，先进行下采样压缩，对压缩结果做模糊处理后再上采样重建得到亮度增益图。为了减小计算量，可以对提亮权值图进行模糊处理时，先对其进行下采样压缩，对压缩结果做模糊处理后再上采样重建得到原输入图像大小的亮度增益图，实验证明，压缩计算对比不压缩结果没有显著影响。
在一些实施例中，所述模糊处理可采用不同的模糊核，包括高斯模糊、双线性插值、均值滤波或中值滤波。
在一些实施例中，所述将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图满足全图需要增亮，但是为了避免过曝，增亮后的结果不超过亮度可显示范围的最大值。进行下述计算
对所述待处理图像进行归一化处理，范围是【0，1】；
所述亮度增益图范围为【0，1】，将亮度增益图截取到【1,1/max(img_max,2)】之间；其中，img_max为归一化后的所述待处理图像的最大值，max(a,b)返回a和b之间的较大值，截取范围【a,b】的返回范围为【min(a,b),max(a,b)】。
综上，本发明的工作原理如下：
本发明提供的一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法，包括以下步骤：输入待处理图像；获取所述待处理图像的提亮估计结果，并得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度；对所述各点亮度待提升程度采用幂函数进行数值映射得到所述待处理图像的提亮权值图；对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图；将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图。通过以上设计，能够使得提亮时候分布均匀、亮部到暗处过渡柔和自然且亮部更有区分度，抑制过曝。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有抑制局部过曝的图像增亮方法，其特征在于，包括以下步骤：
输入待处理图像；
获取所述待处理图像的提亮估计结果，并得出所述待处理图像的各点亮度待提升程度，所述待处理图像的各点亮度待提升程度采用如下公式：，其中R为原图，F（R）为对R进行增强得到的提亮估计结果，为返回图像img每个像素上各通道的最大值，返回与img尺寸相同；
对所述各点亮度待提升程度采用幂函数进行数值映射得到所述待处理图像的提亮权值图；
对所述提亮权值图进行处理得到亮度增益图，所述进行处理得到亮度增益图的方法为采用不同大小的模糊核进行模糊处理；
将所述待处理图像和所述亮度增益图相乘得到增亮图，所述增亮图满足：对所述待处理图像进行归一化处理，范围是【0，1】；所述亮度增益图范围为【0，1】，将亮度增益图截取到【1, 1/max(img_max,2)】之间；其中，img_max为归一化后的所述待处理图像的最大值。
2.根据权利要求1所述的图像增亮方法，其特征在于，所述获取所述待处理图像的提亮估计结果是采用直方图均衡化法。
3.根据权利要求1所述的图像增亮方法，其特征在于，所述获取所述待处理图像的提亮估计结果是采用暗部提升法。
4.根据权利要求1所述的图像增亮方法，其特征在于，所述模糊处理时，先进行下采样压缩，对压缩结果做模糊处理后再上采样重建得到亮度增益图。
5.根据权利要求1所述的图像增亮方法，其特征在于，所述模糊处理采用的模糊核为高斯模糊、双线性插值、均值滤波或中值滤波。
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