CN111444825A - 一种利用直方图判断图像场景的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电视图像处理技术，其公开了一种利用直方图判断图像场景的方法，解决传统技术中采用计算平均图像电平来判断图像场景不能满足特殊图像场景效果处理需求的问题。该方法包括以下步骤：a.获取电视当前显示画面的直方图数据信息并进行归一化处理；b.以某一级数的灰阶信号作为信号亮度电平标尺，将每一个灰阶映射到直方图的对应位数据信息；c.将所述灰阶信号的不同阶组合定义为不同的亮、暗信号；d.根据亮、暗信号所对应的灰阶组合所映射的直方图数据计算定义的亮、暗信号的图像电平PL值；e.根据计算出来的亮、暗信号的图像电平PL值与预设阈值之间的关系判定电视当前显示画面的图像场景。

Description

一种利用直方图判断图像场景的方法
技术领域
本发明涉及电视图像处理技术，特别涉及一种利用直方图判断图像场景的方法。
背景技术
电视图像信号的每帧画面包含了不同的亮暗信息，将不同的亮暗信息统计形成直方图，即Histogram数据。电视机芯的直方图一般有32位，即将图像的亮度信息划分为32个不同电平。目前常利用直方图信息计算出平均图像电平(APL)，通过平均图像电平来判断图像场景，进而针对图像进行后续处理，如图像景深调试，背光调整等。但平均图像电平只能判断当前图像的平均信号电平，不够准确判断当前图像不同幅度电平信号的占比，当需要对一些特殊的图像场景(如暗电平信号占比较多的图像)进行图像处理时，采用平均图像电平判断场景的结果则不能满足图像效果处理要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种利用直方图判断图像场景的方法，解决传统技术中采用计算平均图像电平来判断图像场景不能满足特殊图像场景效果处理需求的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种利用直方图判断图像场景的方法，包括以下步骤：
a.获取电视当前显示画面的直方图数据信息并进行归一化处理；
b.以某一级数的灰阶信号作为信号亮度电平标尺，将每一个灰阶映射到直方图的对应位数据信息；
c.将所述灰阶信号的不同阶组合定义为不同的亮、暗信号；
d.根据亮、暗信号所对应的灰阶组合所映射的直方图数据计算定义的亮、暗信号的图像电平PL值；
e.根据计算出来的亮、暗信号的图像电平PL值与预设阈值之间的关系判定电视当前显示画面的图像场景。
作为进一步优化，步骤a具体包括：
从机芯中获取电视显示当前画面的直方图32位数据信息，记录为Li，i＝0，1，…，31；
将直方图数据信息做归一化处理，每一位的数值记为Yi，i＝0，1，…，31；
Figure BDA0002425151260000011
作为进一步优化，步骤b中，以16灰阶信号作为亮度电平标尺。
作为进一步优化，步骤c中，将所述灰阶信号的不同阶组合定义为不同的亮、暗信号，具体包括：
将第1、2、3、4阶组合定义为暗信号，将第5、6、7、8、9、10、11、12、13阶组合定义为中亮信号，将第14、15、16阶组合定义为高亮信号。
作为进一步优化，步骤d中，所述根据亮、暗信号所对应的灰阶组合所映射的直方图数据计算定义的亮、暗信号的图像电平PL值，具体包括：
暗信号图像电平PL值PLlow＝Ydark×100，Ydark为暗信号的组合灰阶映射的直方图数据之和；
中亮信号图像电平PL值PLmid＝Ymedium×100，Ymediun为中亮信号的组合灰阶映射的直方图数据之和；
高亮信号图像电平PL值PLhigh＝Ybright×100，Ybright为高亮信号的组合灰阶映射的直方图数据之和。
作为进一步优化，步骤e中，所述根据计算出来的亮、暗信号的图像电平PL值与预设阈值之间的关系判定电视当前显示画面的图像场景，具体包括：
①若当前显示画面的暗信号图像电平PL值PLlow和高亮信号图像电平PL值PLhigh满足：PLlow≥20，PLhigh＜8，则判定当前显示画面的图像为暗场景；
②若当前显示画面的暗信号图像电平PL值PLlow和高亮信号图像电平PL值PLhigh满足：PLlow＜10，PLhigh≥25，则判定当前显示画面的图像为高亮场景；
若当前显示画面的暗信号图像电平PL值PLlow和高亮信号图像电平PL值PLhigh不满足条件①和②，则判定当前显示画面的图像为中亮场景。
本发明的有益效果是：
通过将灰阶信号作为信号亮度电平标尺，对各灰阶映射到直方图对应位的数据信息，基于灰阶信号的不同阶定义的不同亮、暗信息映射的直方图数据来计算亮、暗信号的图像电平PL值，再与预定阈值进行比较，从而通过亮、暗信号占比判定画面图像的场景；由此，本发明实现一种新的图像场景判断方案来准确判定图像场景，为后续针对图像场景做特殊效果处理提供有力支撑。
附图说明
图1为本发明实施例中的利用直方图判断图像场景的方法流程图；
图2为本发明实施例中从电视机芯中获取画面图像的直方图示意图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种利用直方图判断图像场景的方法，解决传统技术中采用计算平均图像电平来判断图像场景不能满足特殊图像场景效果处理需求的问题。其核心思想是：通过将灰阶信号作为信号亮度电平标尺，对各灰阶映射到直方图对应位的数据信息，基于灰阶信号的不同阶定义的不同亮、暗信息映射的直方图数据来计算亮、暗信号的图像电平PL值，再与预定阈值进行比较，从而通过亮、暗信号占比判定画面图像的场景。
实施例：
以使用某公司机芯的电视整机播放4K图像时，对画面图像场景的判断为例。如图1所示，其包括以下实施步骤：
1、读取直方图数据：
从机芯中获直方图32位数据信息：L0＝0，L1＝480，L2＝600,L3＝2400，L4＝1280，L5＝760，......,L26＝420，L27＝380，L28＝120，L29＝130，L30＝10，L31＝0，如图2所示。
2、对直方图数据归一化处理：
为了数据处理方便，本步骤中对直方图数据信息做归一化处理，按公式
Figure BDA0002425151260000031
计算Yi值如下：
Y0＝0，Y1＝0.03，Y2＝0.038,Y3＝0.15，Y4＝0.08，Y5＝0.048，
......
Y26＝0.026，Y27＝0.024，Y28＝0.008，Y29＝0.008，Y30＝0.001，Y31＝0。
3、将灰阶数据与直方图数据进行映射：
鉴于电视将16灰阶信号作为常规test pattern，我们以16灰阶信号作为信号亮度电平标尺，将每一灰阶分别映射到直方图32位数据，如下：
第1阶映射直方图0位；
第2阶映射直方图1、2位；
第3阶映射直方图3、4位；
第4阶映射直方图5位；
......
第14阶映射直方图26、27位；
第15阶映射直方图28、29位；
第16阶映射直方图30、31位；
4、定义灰阶信号：
将16灰阶的第1、2、3、4阶(直方图0～5位)定为暗信号，第5、6、7、8、9、10、11、12、13阶(直方图6～25位)定为中亮信号，第14、15、16阶(直方图26～31位)定为高亮信号。
5、计算各亮暗信号的图像电平PL值：
Figure BDA0002425151260000041
Figure BDA0002425151260000042
Figure BDA0002425151260000043
6、根据图像电平PL值与阈值判断图像场景：
通过对不同亮、暗场景图像的图像电平分析实验验证，我们选取20作为暗场景图像的PLlow的阈值，选取8作为暗场景图像的PLhigh的阈值，选取10作为高亮场景图像的PLlow的阈值，选取25作为高亮场景图像的PLhigh的阈值；即：当满足PLlow≥20，PLhigh＜8时则判定当前显示画面的图像为暗场景；当满足PLlow＜10，PLhigh≥25时则判定当前显示画面的图像为高亮场景；均不满足则判定为中亮场景。
根据上述步骤5中的计算，当前显示画面中的PLlow＝34.6，PLhigh＝6.7，满足暗场景的判定条件，则将当前显示画面的场景判定为暗场景。

Claims (6)

1.一种利用直方图判断图像场景的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.获取电视当前显示画面的直方图数据信息并进行归一化处理；
b.以某一级数的灰阶信号作为信号亮度电平标尺，将每一个灰阶映射到直方图的对应位数据信息；
c.将所述灰阶信号的不同阶组合定义为不同的亮、暗信号；
d.根据亮、暗信号所对应的灰阶组合所映射的直方图数据计算定义的亮、暗信号的图像电平PL值；
e.根据计算出来的亮、暗信号的图像电平PL值与预设阈值之间的关系判定电视当前显示画面的图像场景。
2.如权利要求1所述的一种利用直方图判断图像场景的方法，其特征在于，
步骤a具体包括：从机芯中获取电视显示当前画面的直方图32位数据信息，记录为Li，i＝0，1，…，31；将直方图数据信息做归一化处理，每一位的数值记为Yi，i＝0，1，…，31；
Figure FDA0002425151250000011
3.如权利要求1所述的一种利用直方图判断图像场景的方法，其特征在于，
步骤b中，以16灰阶信号作为亮度电平标尺。
4.如权利要求3所述的一种利用直方图判断图像场景的方法，其特征在于，
步骤c中，将所述灰阶信号的不同阶组合定义为不同的亮、暗信号，具体包括：
将第1、2、3、4阶组合定义为暗信号，将第5、6、7、8、9、10、11、12、13阶组合定义为中亮信号，将第14、15、16阶组合定义为高亮信号。
5.如权利要求4所述的一种利用直方图判断图像场景的方法，其特征在于，
步骤d中，所述根据亮、暗信号所对应的灰阶组合所映射的直方图数据计算定义的亮、暗信号的图像电平PL值，具体包括：
暗信号图像电平PL值PLlow＝Ydark×100，Ydark为暗信号的组合灰阶映射的直方图数据之和；
中亮信号图像电平PL值PLmid＝Ymedium×100，Ymediun为中亮信号的组合灰阶映射的直方图数据之和；
高亮信号图像电平PL值PLhigh＝Ybright×100，Ybright为高亮信号的组合灰阶映射的直方图数据之和。
6.如权利要求5所述的一种利用直方图判断图像场景的方法，其特征在于，
步骤e中，所述根据计算出来的亮、暗信号的图像电平PL值与预设阈值之间的关系判定电视当前显示画面的图像场景，具体包括：
①若当前显示画面的暗信号图像电平PL值PLlow和高亮信号图像电平PL值PLhigh满足：PLlow≥20，PLhigh＜8，则判定当前显示画面的图像为暗场景；
②若当前显示画面的暗信号图像电平PL值PLlow和高亮信号图像电平PL值PLhigh满足：PLlow＜10，PLhigh≥25，则判定当前显示画面的图像为高亮场景；
若当前显示画面的暗信号图像电平PL值PLlow和高亮信号图像电平PL值PLhigh不满足条件①和②，则判定当前显示画面的图像为中亮场景。
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