CN111540325A - 图像增强方法和图像增强装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像增强方法和图像增强装置。所述图像增强方法包括以下步骤：S1、获取第一画面中的像素的RGB色彩空间；S2、将所述第一画面中的所述像素的所述RGB色彩空间转换为第二画面中的像素的HSV色彩空间；S3、通过预设取值范围筛选所述第二画面中的所述像素的所述HSV色彩空间；S4、依据步骤S3的筛选结果，将所述第二画面中的所述像素二值化，以形成包括二值图像的第三画面；S5、将所述第三画面中数值为1的像素区块映射至所述第一画面中，以形成目标像素区块；以及S6、依据补偿参数，对所述第一画面中的所述目标像素区块进行子像素渲染。

Description

图像增强方法和图像增强装置

技术领域

本申请涉及图像增强技术领域，特别是涉及一种图像增强方法和图像增强装置。

背景技术

现今，消费者追求更大尺寸的液晶显示面板的同时，也要求液晶显示面板具有更高的分辨率、更大的可视角。

主流的液晶显示面板有：扭曲向列型(twisted nematic,TN)液晶显示面板、垂直排列型(vertical alignment,VA)液晶显示面板、横向电场效应(in-plane-switching,IPS)液晶显示面板。其中，以IPS液晶显示面板的可视角最大，即使是改良TN液晶显示面板的高质量垂直排列型(high-qualityvertical alignment,HVA)液晶显示面板的可视角也无法与之竞争。

通过调整HVA液晶显示面板中时序控制电路(timing controller,TCON)来改善显示画面中液晶转换时的导向，也能够增大HVA液晶显示面板的可视角。然而，当观看者侧视HVA液晶显示面板时，观看者首先能感受到的是显示画面的肤色产生了色偏、泛白现象。若是将显示画面进行子像素渲染(sub-pixel rendering,SPR)则可改善肤色的色偏、泛白现象，但是却会使得整个显示画面产生颗粒感，影响观看者的观看体验。

因此，需要一种针对肤色进行子像素渲染的图像增强方法，来解决现有技术中显示画面的肤色的色偏、泛白现象。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种图像增强方法包括以下步骤：

S1、获取第一画面中的像素的RGB色彩空间。

S2、将所述第一画面中的所述像素的所述RGB色彩空间转换为第二画面中的像素的HSV色彩空间。

S3、通过预设取值范围筛选所述第二画面中的所述像素的所述HSV色彩空间。

S4、依据步骤S3的筛选结果，将所述第二画面中的所述像素二值化，以形成包括二值图像的第三画面。

S5、将所述第三画面中数值为1的像素区块映射至所述第一画面中，以形成目标像素区块。

S6、依据补偿参数，对所述第一画面中的所述目标像素区块进行子像素渲染。

在本发明所述的图像增强方法中，步骤S2通过以下公式进行转换：

max＝max(R,G,B)

min＝min(R,G,B)

V＝max；以及

在步骤S3中，所述预设取值范围包括以下公式：

7°<H<20°

28<S<256

50<V<256

其中，R表示所述RGB色彩空间的红色分量，G表示所述RGB色彩空间的绿色分量，B表示所述RGB色彩空间的蓝色分量。max表示R、G、B中的最大者，min表示R、G、B中的最小者。H表示所述HSV色彩空间的色相分量，S表示所述HSV色彩空间的饱和度分量，V表示所述HSV色彩空间的明度分量。

在本发明所述的图像增强方法中，步骤S4还包括以下步骤：

S41、将符合所述预设取值范围的所述第二画面中的像素二值化为数值1，并且映射至所述第三画面。

S42、将不符合所述预设取值范围的所述第二画面中的像素二值化为数值0，并且映射至所述第三画面。

在本发明所述的图像增强方法中，步骤S6还包括以下步骤：

S61、将所述目标像素区块的形心设为中心。

S62、将所述目标像素区块中离所述中心最远的像素与所述中心的距离设为半径。

S63、以所述中心、所述半径，在所述第一画面中形成圆形区域。

S64、由所述中心向所述圆形区域的边缘的方向，依据所述补偿参数，调整所述第一画面中的所述目标像素区块的所述子像素渲染的强度。

在本发明所述的图像增强方法中，接近所述中心的补偿参数大于远离所述中心的补偿参数。

在本发明所述的图像增强方法中，接近所述中心的子像素渲染强度大于远离所述中心的子像素渲染强度。

在本发明所述的图像增强方法中，所述补偿参数包括以下公式：

其中，m表示所述补偿参数，r表示所述半径，l表示所述第一画面中的所述目标像素区块的像素与所述中心的距离。

在本发明所述的图像增强方法中，步骤S64还包括以下步骤：

S641、比较所述目标像素区块的所述像素中的相邻两个子像素的灰阶值。

S642、在所述相邻两个子像素中，灰阶值较大者，查找第一查找表对应的输出值。

S643、在所述相邻两个子像素中，灰阶值较小者，查找第二查找表对应的输出值。

S644、将所述第一查找表对应的所述输出值或所述第二查找表对应的所述输出值与所述补偿参数相乘，以执行所述子像素渲染。

本发明还提供一种图像增强装置包括：

输入模块，获取第一画面中的像素的RGB色彩空间；

第一转换模块，将所述第一画面中的所述像素的所述RGB色彩空间转换为第二画面中的像素的HSV色彩空间；

筛选模块，通过预设取值范围筛选所述第二画面中的所述像素的所述HSV色彩空间；

第二转换模块，依据所述筛选模块的筛选结果将所述第二画面中的所述像素二值化，以形成包括二值图像的第三画面；

第三转换模块，将所述第三画面中数值为1的像素区块映射至所述第一画面中，以形成目标像素区块；以及

输出模块，依据补偿参数，对所述第一画面中的所述目标像素区块进行子像素渲染。

在本发明所述的图像增强装置中，所述第一转换模块通过以下公式进行转换：

max＝max(R,G,B)

min＝min(R,G,B)

V＝max；以及

在所述筛选模块中，所述预设取值范围包括以下公式：

7°<H<20°

28<S<256

50<V<256

其中，R表示所述RGB色彩空间的红色分量，G表示所述RGB色彩空间的绿色分量，B表示所述RGB色彩空间的蓝色分量；

max表示R、G、B中的最大者，min表示R、G、B中的最小者；以及

H表示所述HSV色彩空间的色相分量，S表示所述HSV色彩空间的饱和度分量，V表示所述HSV色彩空间的明度分量。

在本发明所述的图像增强装置中，在所述输出模块中还包括计算模块以及渲染模块。

其中，所述计算模块以所述目标像素区块的形心为中心、所述目标像素区块中离所述中心最远的像素与所述中心的距离为半径，在所述第一画面中形成圆形区域。

所述渲染模块由所述中心向所述圆形区域的边缘的方向，依据所述补偿参数，调整所述第一画面中的所述目标像素区块的所述子像素渲染的强度。

本发明提供的所述图像增强方法和所述图像增强装置通过所述预设取值范围筛选出显示画面中包含肤色的区块，并且针对所述区块进行所述子像素渲染。同时，本发明对筛选出的所述区块平滑过渡的进行所述子像素渲染。换句话说，在包含肤色的所述区块中，靠近所述区块中心的子像素渲染强度大于靠近外侧的子像素渲染强度。如此一来，既解决现有技术中显示画面的肤色的色偏、泛白现象，又可以使得观看者获得更好的观看体验。

附图说明

图1为RGB色彩空间示意图。

图2为HSV色彩空间示意图。

图3为本发明第一画面的示意图。

图4为本发明第二画面的示意图。

图5为本发明第三画面的示意图。

图6为本发明将所述第三画面中数值为1的像素区块映射至所述第一画面中，以形成目标像素区块的示意图。

图7为图6中的其一所述目标像素区块的放大图。

图8为本发明图像增强装置的架构示意图。

具体实施方式

藉由以下具体实施例之详述，更加清楚描述本发明之特征与精神，而并非以所揭露的具体实施例来对本发明之范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请之权利要求的范畴内。

本发明提供的一种图像增强方法主要通过以下6个步骤对显示面板的显示画面中包含肤色的区块进行子像素渲染，以解决现有技术中显示画面的肤色的色偏、泛白现象。

S1、获取第一画面中的像素的RGB色彩空间。

S2、将所述第一画面中的所述像素的所述RGB色彩空间转换为第二画面中的像素的HSV色彩空间。

S3、通过预设取值范围筛选所述第二画面中的所述像素的所述HSV色彩空间。

S4、依据步骤S3的筛选结果，将所述第二画面中的所述像素二值化，以形成包括二值图像的第三画面。

S5、将所述第三画面中数值为1的像素区块映射至所述第一画面中，以形成目标像素区块。

S6、依据补偿参数，对所述第一画面中的所述目标像素区块进行子像素渲染。

请参照图1，其为RGB色彩空间示意图。在所述RGB色彩空间中，包含三个轴向：红色分量R、绿色分量G、蓝色分量B。一般来说，所述显示面板的所述显示画面中的颜色皆可以使用座标的方式将R、G、B三个分量表示出来，意即(R,G,B)。例如：红色是(255,0,0)、绿色是(0,255,0)、蓝色是(0,0,255)、黄色是(255,255,0)、青色是(0,255,255)、以及品红色是(255,0,255)。

应用本发明的图像增强方法的显示面板具有如图2的第一画面100，所述第一画面的像素110即是采用所述RGB色彩空间显示。然而，为了要有效对所述第一画面100中的所述像素110中包含肤色的区块进行筛选，就必须先将所述第一画面100中的所述像素110的转换成更直观的HSV色彩空间。因此在步骤S1首先获取第一画面100中的像素110的RGB色彩空间，以进行色彩空间的转换。

请参照图3，其为所述HSV色彩空间示意图。在适用于计算机运算中的所述HSV色彩空间中，包含三个轴向：色相(Hue)分量H、饱和度(Saturation)分量S、明度(Value)分量V。一般来说，各种颜色可以使用座标的方式将H、S、V三个分量表示出来，意即(H,S,V)。例如：黑色是(0°,0,0)、白色是(0°,0,255)，红色是(0°,255,255)、绿色是(120°,255,255)、以及蓝色是(240°,255,255)。

在本发明所述的图像增强方法中，步骤S2将所述第一画面100中的所述像素110的所述RGB色彩空间转换为如图4所示的第二画面200中的像素210的HSV色彩空间。

通过以下公式将所述RGB色彩空间转换为所述HSV色彩空间：

max＝max(R,G,B)

min＝min(R,G,B)

V＝max

以图1中的点A作为范例。在RGB色彩空间中，点A的座标为(200,100,5)。将其代入公式计算max以及min可得：

max＝max(200,100,5)＝200

min＝min(200,100,5)＝5

由于max取值自R分量，因此，在HSV色彩空间中，H则使用第1式进行运算。将点A(200,100,5)代入公式计算H可得：

接着，将点A(200,100,5)代入公式计算S可得：

最后，将点A(200,100,5)代入公式计算V可得：

V＝200

RGB色彩空间中的点A(200,100,5)可以通过前述多个公式转换为HSV色彩空间表示为图3中的点B，座标为(29°,249,200)

在步骤S3中，通过一组能够筛选肤色的预设取值范围来筛选所述第二画面200中的所述像素210的所述HSV色彩空间。所述预设取值范围包括以下公式：

7°<H<20°

28<S<256

50<V<256

通过以上公式对所述第二画面200中的所述像素210筛选后，能够在所述第二画面200中找出包含肤色的区块。以图4进行示例性的说明，像素区块220是经过所述预设取值范围筛选出来的包含肤色的区块。

在步骤S4中，依据前述步骤S3筛选的结果，将所述第二画面200中的所述像素210二值化，以形成包括二值图像的如图5所示的第三画面300。如图5所示，执行图像二值化的步骤包含：S41、将符合所述预设取值范围的所述第二画面200中所述像素区块220的像素二值化为数值1，并且映射至所述第三画面300；S42、将不符合所述预设取值范围的所述第二画面200中所述像素区块220以外的像素二值化为数值0，并且映射至所述第三画面300。在这个步骤中，便形成包括二值图像的所述第三画面300。

在步骤S5中，将所述第三画面300中数值为1的像素区块320映射至如图6所示的所述第一画面100中，以形成目标像素区块120。

若是将所述目标像素区块120整体直接进行子像素渲染，会造成所述第一画面100中的肤色带有颗粒感。即使解决了现有技术中所述显示画面的肤色的色偏、泛白现象，却会造成所述显示画面的肤色显示不自然而影响观看者的观看体验。

因此，在步骤S6中，本发明会依据补偿参数，对所述第一画面100中的所述目标像素区块120进行子像素渲染。换句话说，本发明将所述目标像素区块120进行的所述子像素渲染搭配所述补偿参数一起计算，以平滑过渡的方式进行所述子像素渲染。

具体来说，将所述第一画面100中的所述目标像素区块120进行有条件的子像素渲染还包括以下步骤：

S61、将所述目标像素区块120的形心设为中心131。

S62、将所述目标像素区块120中离所述中心131最远的像素121与所述中心131的距离设为半径r。

S63、以所述中心131、所述半径r，在所述第一画面100中形成圆形区域130。

S64、由所述中心131向所述圆形区域130的边缘的方向，依据所述补偿参数，调整所述第一画面100中的所述目标像素区块120的所述子像素渲染的强度。

所述补偿参数包括以下公式：

其中，m表示所述补偿参数，r表示所述半径，l表示所述第一画面100中的所述目标像素区块120的像素与所述中心131的距离。

例如，若图6中的像素122边长为1单位，则其所在的所述目标像素区块120所构成的所述圆形区域130的所述半径r为3单位，而其与所述中心131的距离为1.8单位。将以上数据代入所述补偿参数的公式中，可得所述像素122的补偿参数：

可以预期的，接近所述中心131的补偿参数大于远离所述中心131的补偿参数。而搭配所述补偿参数计算的所述子像素渲染，子像素渲染的强度也是线性的，意即接近所述中心131的子像素渲染强度大于远离所述中心131的子像素渲染强度。

所述子像素渲染的具体方法如以下步骤：

S641、比较所述目标像素区块120的所述像素中的相邻两个子像素的灰阶值。

S642、在所述相邻两个子像素中，灰阶值较大者，查找第一查找表对应的输出值。

S643、在所述相邻两个子像素中，灰阶值较小者，查找第二查找表对应的输出值。

S644、将所述第一查找表对应的所述输出值或所述第二查找表对应的所述输出值与所述补偿参数相乘，以执行所述子像素渲染。

以图6以及图7中的所述目标像素区块120的像素122为例。所述像素122中具有三个子像素1221、1222、1223。

在步骤S641中，比较相邻两个子像素1221、1222的灰阶值后，所述子像素1222的灰阶值64大于所述子像素1221的灰阶值48。

在步骤S642中，以所述子像素1222的灰阶值64查找如表1的第一查找表对应的输出值，得到所述子像素1222渲染的输出值为100。在实际实施时，若遇到所述第一查找表中未条列的当前灰阶值，则可通过邻近的表格数据进行线性插值求得输出值。

需要注意的是，表1所示的第一查找表仅是示例性的说明，并非用以限制本发明，具体须依据实际需求设计所述第一查找表。

表1、第一查找表

当前灰阶值	输出值
		0	0
16	16
		32	40
48	70
		64	100
128	140
		…	…
255	255

在步骤S643中，以所述子像素1221的灰阶值48查找如表2的第二查找表对应的输出值，得到所述子像素1221渲染的输出值30。在实际实施时，若遇到所述第二查找表中未条列的当前灰阶值，则可通过邻近的表格数据进行线性插值求得输出值。

需要注意的是，表2所示的第二查找表仅是示例性的说明，并非用以限制本发明，具体须依据实际需求设计所述第二查找表。

表2、第二查找表

当前灰阶值	输出值
		0	0
16	15
		32	22
48	30
		64	40
128	100
		…	…
255	255

在步骤S644中，将所述子像素1222渲染输出值100乘以所述像素122的所述补偿参数0.4，则可得出所述子像素1222的所述显示画面的最终输出值为40。同理，将所述子像素1221渲染输出值30乘以所述像素122的所述补偿参数0.4，则可得出所述子像素1221的所述显示画面的最终输出值为12。将所述第一查找表对应的所述输出值或所述第二查找表对应的所述输出值与所述补偿参数相乘之积作为最终输出值仅为本发明的一种实施方式，具体则可依据实际需求通过其他函数关系进行调整。

本发明还提供一种如图8所示的图像增强装置400，包括以下6个模块，对显示面板的显示画面中包含肤色的区块进行子像素渲染，以解决现有技术中显示画面的肤色的色偏、泛白现象。

输入模块401，获取如图2所示的第一画面100中的像素110的RGB色彩空间；

第一转换模块402，将所述第一画面100中的所述像素110的所述RGB色彩空间转换为如图4所示的第二画面200中的像素210的HSV色彩空间；

筛选模块403，通过预设取值范围筛选所述第二画面200中的所述像素210的所述HSV色彩空间；

第二转换模块404，依据所述筛选模块403的筛选结果将所述第二画面200中的所述像素210二值化，以形成如图5所示的包括二值图像的第三画面300；

第三转换模块405，将所述第三画面300中数值为1的像素区块320映射至如图6所示的所述第一画面100中，以形成目标像素区块120；以及

输出模块406，依据补偿参数，对所述第一画面100中的所述目标像素区块120进行子像素渲染。

所述第一转换模块402在进行所述第一画面100中的所述像素110的色彩空间的转换时，所采用的运算公式与前述的图像增强方法中的步骤S2使用的公式相同，本发明对此不再赘述。

所述筛选模块403在筛选所述第二画面200中的所述像素210的所述HSV色彩空间时，所采用的预设取值范围与前述的图像增强方法中的步骤S3使用的公式相同，本发明对此不再赘述。

所述图像增强装置400的所述输出模块406还包括计算模块4061以及渲染模块4062。

所述计算模块4061用以在如图6所示的所述第一画面100中计算出需要进行所述子向素渲染的周边区域。具体来说，所述计算模块4061以所述第一画面100中的所述目标像素区块120的形心为中心131、所述目标像素区块120中离所述中心131最远的像素121与所述中心131的距离为半径r，在所述第一画面100中形成圆形区域130。

所述渲染模块4062则用以执行所述子像素渲染，并且输出所述显示画面的最终输出值。具体来说，所述渲染模块4062由所述中心131向所述圆形区域130的边缘的方向，依据所述补偿参数，调整所述第一画面100中的所述目标像素区块120的所述子像素渲染的强度。

本发明提供的所述图像增强方法和所述图像增强装置通过所述预设取值范围筛选出所述第一画面100中包含肤色的所述目标像素区块120，并且针对所述目标像素区块120进行所述子像素渲染。同时，本发明对筛选出的所述目标像素区块120平滑过渡的进行所述子像素渲染。换句话说，在包含肤色的所述目标像素区块120中，靠近所述目标像素区块120的所述中心131的子像素渲染强度大于靠近外侧的子像素渲染强度。如此一来，既解决现有技术中显示画面的肤色的色偏、泛白现象，又可以使得观看者获得更好的观看体验。

虽然本发明已用优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定范围为准。

Claims (10)

1.一种图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取第一画面中的像素的RGB色彩空间；

S2、将所述第一画面中的所述像素的所述RGB色彩空间转换为第二画面中的像素的HSV色彩空间；

S3、通过预设取值范围筛选所述第二画面中的所述像素的所述HSV色彩空间；

S4、依据步骤S3的筛选结果，将所述第二画面中的所述像素二值化，以形成包括二值图像的第三画面；

S5、将所述第三画面中数值为1的像素区块映射至所述第一画面中，以形成目标像素区块；以及

S6、依据补偿参数，对所述第一画面中的所述目标像素区块进行子像素渲染。

2.如权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，步骤S2通过以下公式进行转换：

max＝max(R,G,B)

min＝min(R,G,B)

V＝max；以及

在步骤S3中，所述预设取值范围包括以下公式：

7°<H<20°

28<S<256

50<V<256

其中，R表示所述RGB色彩空间的红色分量，G表示所述RGB色彩空间的绿色分量，B表示所述RGB色彩空间的蓝色分量；

max表示R、G、B中的最大者，min表示R、G、B中的最小者；以及

H表示所述HSV色彩空间的色相分量，S表示所述HSV色彩空间的饱和度分量，V表示所述HSV色彩空间的明度分量。

3.如权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，步骤S4还包括以下步骤：

S41、将符合所述预设取值范围的所述第二画面中的像素二值化为数值1，并且映射至所述第三画面；以及

S42、将不符合所述预设取值范围的所述第二画面中的像素二值化为数值0，并且映射至所述第三画面。

4.如权利要求1所述的图像增强方法，其特征在于，步骤S6还包括以下步骤：

S61、将所述目标像素区块的形心设为中心；

S62、将所述目标像素区块中离所述中心最远的像素与所述中心的距离设为半径；

S63、以所述中心、所述半径，在所述第一画面中形成圆形区域；以及

S64、由所述中心向所述圆形区域的边缘的方向，依据所述补偿参数，调整所述第一画面中的所述目标像素区块的所述子像素渲染的强度。

5.如权利要求4所述的图像增强方法，其特征在于，接近所述中心的子像素渲染强度大于远离所述中心的子像素渲染强度。

6.如权利要求4所述的图像增强方法，其特征在于，所述补偿参数包括以下公式：

其中，m表示所述补偿参数，r表示所述半径，l表示所述第一画面中的所述目标像素区块的像素与所述中心的距离。

7.如权利要求6所述的图像增强方法，其特征在于，步骤S64还包括以下步骤：

S641、比较所述目标像素区块的所述像素中的相邻两个子像素的灰阶值；

S642、在所述相邻两个子像素中，灰阶值较大者，查找第一查找表对应的输出值；

S643、在所述相邻两个子像素中，灰阶值较小者，查找第二查找表对应的输出值；以及

S644、将所述第一查找表对应的所述输出值或所述第二查找表对应的所述输出值与所述补偿参数相乘，以执行所述子像素渲染。

8.一种图像增强装置，其特征在于，包括：

输入模块，获取第一画面中的像素的RGB色彩空间；

第一转换模块，将所述第一画面中的所述像素的所述RGB色彩空间转换为第二画面中的像素的HSV色彩空间；

筛选模块，通过预设取值范围筛选所述第二画面中的所述像素的所述HSV色彩空间；

第二转换模块，依据所述筛选模块的筛选结果将所述第二画面中的所述像素二值化，以形成包括二值图像的第三画面；

第三转换模块，将所述第三画面中数值为1的像素区块映射至所述第一画面中，以形成目标像素区块；以及

输出模块，依据补偿参数，对所述第一画面中的所述目标像素区块进行子像素渲染。

9.如权利要求8所述的图像增强装置，其特征在于，所述第一转换模块通过以下公式进行转换：

max＝max(R,G,B)

min＝min(R,G,B)

V＝max；以及

在所述筛选模块中，所述预设取值范围包括以下公式：

7°<H<20°

28<S<256

50<V<256

其中，R表示所述RGB色彩空间的红色分量，G表示所述RGB色彩空间的绿色分量，B表示所述RGB色彩空间的蓝色分量；

max表示R、G、B中的最大者，min表示R、G、B中的最小者；以及

H表示所述HSV色彩空间的色相分量，S表示所述HSV色彩空间的饱和度分量，V表示所述HSV色彩空间的明度分量。

10.如权利要求8所述的图像增强装置，其特征在于，在所述输出模块中还包括计算模块以及渲染模块；

其中，所述计算模块以所述目标像素区块的形心为中心、所述目标像素区块中离所述中心最远的像素与所述中心的距离为半径，在所述第一画面中形成圆形区域；以及

所述渲染模块由所述中心向所述圆形区域的边缘的方向，依据所述补偿参数，调整所述第一画面中的所述目标像素区块的所述子像素渲染的强度。

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