CN111681189A

CN111681189A - 提升图像亮度均匀性的方法、装置、设备及存储介质

Info

Publication number: CN111681189A
Application number: CN202010555192.8A
Authority: CN
Inventors: 陆洋; 余力; 刘尧; 邱建军; 程明辉
Original assignee: Sonoscape Medical Corp
Current assignee: Sonoscape Medical Corp
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: CN111681189B

Abstract

本申请公开了一种提升图像亮度均匀性的方法、装置、图像处理设备及计算机可读存储介质，该方法包括：获取图像的初始亮度数据；将初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节信息的第二亮度数据；对第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据；根据第二亮度数据和第三亮度数据，输出图像的目标亮度数据。本申请通过将反映背景亮度信息的第一亮度数据与反映画面细节信息的第二亮度数据分离，进而将第一亮度数据经亮度均匀性拉伸处理后的结果与第二亮度数据合并，得到图像的目标亮度数据，因此，本申请不仅有效地提升了图像亮度均匀性，并且避免了图像对比度的下降，有效提高了图像综合质量。

Description

提升图像亮度均匀性的方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，特别涉及一种提升图像亮度均匀性的方法、装置、图像处理设备及计算机可读存储介质。

背景技术

亮度均匀性提升是图像处理中一种常见的必要手段。特别地，在医疗领域中，内窥镜系统的图像传感器由于尺寸很小，所以其灵敏度往往很低，生成的图像一般情况下均需要使用一定技术手段如Gamma曲线拉伸等来提升图像亮度均匀性。但是，现有技术在提高图像亮度均匀性的同时会降低图像的对比度，影响图像的综合质量。鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种提升图像亮度均匀性的方法、装置、图像处理设备及计算机可读存储介质，以便在提升图像亮度均匀性的同时也有效避免降低图像对比度。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种提升图像亮度均匀性的方法，包括：

获取图像的初始亮度数据；

将所述初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节信息的第二亮度数据；

对所述第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据；

根据所述第二亮度数据和所述第三亮度数据，输出所述图像的目标亮度数据。

可选地，所述将所述初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节信息的第二亮度数据，包括：

对所述初始亮度数据依次进行降采样处理和升采样处理，以生成所述第一亮度数据；

计算所述初始亮度数据与所述第一亮度数据之差，以生成所述第二亮度数据。

可选地，所述对所述初始亮度数据依次进行降采样处理和升采样处理，以生成所述第一亮度数据，包括：

对所述初始亮度数据依次进行降采样处理、滤波处理和升采样处理，以生成所述第一亮度数据。

可选地，所述滤波处理包括高斯滤波处理和均值滤波处理。

可选地，所述对所述第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据，包括：

根据预设亮度均匀性调节曲线对所述第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成所述第三亮度数据；所述预设亮度均匀性调节曲线为：

其中，l为所述第一亮度数据中的像素点亮度值；Line(l)为经曲线映射后的像素点亮度值；meantemp为图像的亮度均值；level为预设等级参数。

第二方面，本申请还公开了一种提升图像亮度均匀性的装置，包括：

亮度获取模块，用于获取图像的初始亮度数据；

拆解处理模块，用于将所述初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节信息的第二亮度数据；

变换处理模块，用于对所述第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据；

合并处理模块，用于根据所述第二亮度数据和所述第三亮度数据，输出所述图像的目标亮度数据。

可选地，所述拆解处理模块具体包括：

第一提取单元，用于对所述初始亮度数据依次进行降采样处理和升采样处理，以生成所述第一亮度数据；

第二提取单元，用于计算所述初始亮度数据与所述第一亮度数据之差，以生成所述第二亮度数据。

可选地，所述第一提取单元具体用于：

对所述初始亮度数据依次进行降采样处理、高斯滤波处理、均值滤波处理和升采样处理，以生成所述第一亮度数据。

可选地，所述变换处理模块具体用于：

其中，l为第一亮度数据中的像素点亮度值；Line(l)为经曲线映射后的像素点亮度值；meantemp为图像的亮度均值；level为预设等级参数。

第三方面，本申请还公开了一种图像处理设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上所述的任一种提升图像亮度均匀性的方法。

第四方面，本申请还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用以实现如上所述的任一种提升图像亮度均匀性的方法。

与现有技术相比，本申请所提供的提升图像亮度均匀性的方法、装置、图像处理设备和计算机可读存储介质的有益效果在于：本申请通过将反映背景亮度信息的第一亮度数据与反映画面细节信息的第二亮度数据分离，仅对反映背景亮度信息的第一亮度数据进行亮度均匀性拉伸处理，最后再将第一亮度数据经亮度均匀性拉伸处理后的结果(即，第三亮度数据)与反映画面细节信息的第二亮度数据合并，得到图像的目标亮度数据，能够提升图像亮度均匀性，同时，保留画面细节部分的对比度；因此，本申请不仅有效地均匀提升了图像亮度，并且避免了图像对比度的下降，有效提高了图像综合质量。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例公开的一种提升图像亮度均匀性的方法的流程图；

图2为本申请实施例公开的又一种提升图像亮度均匀性的方法的示意图；

图3为本申请实施例公开的一组亮度均匀性调节曲线的效果示意图；

图4为本申请实施例公开的一种提升图像亮度均匀性的装置的结构框图；

图5为本申请实施例公开的一种图像处理设备的结构框图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种提升图像亮度均匀性的方法、装置、图像处理设备及计算机可读存储介质，以便在均匀性提升图像亮度的同时也有效避免降低图像对比度。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

当前，在医疗领域中，内窥镜系统的图像传感器由于尺寸很小，所以其灵敏度往往很低，生成的图像一般情况下均需要使用一定技术手段如Gamma曲线拉伸等来提升图像亮度均匀性。但是，现有技术中的提升图像亮度均匀性的方法在提高图像亮度均匀性的同时会降低图像对比度，影响图像的综合质量。

究其原因，本申请发明人发现：这主要是因为现有技术中通常是针对图像的全图实施如Gamma曲线拉伸等均匀性拉伸处理，使得图像中反映画面细节部分附近的亮度变化量变小，从而降低了图像对比度。

鉴于此，本申请提供了一种提升图像亮度均匀性的方案，能够在提升图像亮度均匀性的同时，避免图像对比度的下降，从而有效提高图像综合质量。

参见图1所示，本申请实施例公开了一种提升图像亮度均匀性的方法，其可以包括但不限于如下步骤：

S101：获取图像的初始亮度数据。

S102：将初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节信息的第二亮度数据。

具体地，图像的亮度是指画面的明亮程度，衡量的是图像表面发光或反光的强弱；图像对比度是对图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，图像中不同颜色最亮处与最暗处之间的差别越大，图像对比度越高。

需要指出的是，本申请所提供的提升图像亮度均匀性的方法，为了确保在提升图像亮度均匀性的同时也保证不会降低图像对比度，而对图像的初始亮度数据进行了拆解处理，提取并生成了图像的第一亮度数据和第二亮度数据。其中，第一亮度数据即为反映图像的基本分量(背景)的亮度信息的数据；第二亮度数据即为反映图像的细节分量(画面细节)的亮度信息的数据。

以S表示初始亮度数据，S’表示第一亮度数据，D表示第二亮度数据，则三者间的关系可以为：

S＝S’+D。

其中，在一些实施例中，第一亮度数据具体可以为图像中的低频信息对应的亮度数据；第二亮度数据具体可以为图像中的高频信息对应的亮度数据。从而，在具体实施时，可以首先将图像转换到频域空间，确定频域空间中低频信息所在区域为背景区域，高频信息所在区域为画面细节区域，进而，从图像的初始亮度数据中提取出背景区域对应的亮度数据作为第一亮度数据，提取出画面细节区域对应的亮度数据作为第二亮度数据。

S103：对第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据。

其中，所述“图像亮度均匀性拉伸处理”具体可以指根据如Gamm拉伸变换等变换方式，调整各像素点的亮度值，以提升图像亮度的均匀性。对第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理后得到的结果即“第三亮度数据”。

S104：根据第二亮度数据和第三亮度数据，输出图像的目标亮度数据。

其中，所述“目标亮度数据”即最终输出的亮度数据。以S”表示第三亮度数据，S”’表示图像的目标亮度数据，则S”’可以为：S”’＝S”+D。

需要指出的是，本申请所提供的方法，具体仅对提取到的第一亮度数据而非初始亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸，由此，未参与图像亮度均匀性拉伸处理的第二亮度数据则完全保留了图像的画面细节信息。当将第二亮度数据与第三亮度数据融合后，更新生成的图像的目标亮度数据也将完全保留有初始图像的画面细节信息，由此不会损失图像对比度。

容易理解的是，由于第二亮度数据仅仅保留了图像的画面细节信息，而对图像亮度具有较大影响的背景亮度信息则保存在了第一亮度数据中，因此，第二亮度数据不参与图像亮度的均匀性拉伸处理并不会对整个图像的亮度均匀性提升效果产生较大影响。故此，本申请不仅可有效提升图像亮度，并且避免了图像对比度的降低。

可见，本申请所提供的提升图像亮度均匀性的方法，通过将反映背景亮度信息的第一亮度数据与反映画面细节信息的第二亮度数据分离，进而将第一亮度数据经亮度均匀性拉伸处理后的结果与第二亮度数据合并，得到图像的目标亮度数据，能够有效地均匀提升图像亮度均匀性，并且避免了图像对比度的下降，有效提高了图像综合质量。

作为一种具体实施例，本申请实施例所提供的提升图像亮度均匀性的方法在上述内容的基础上，步骤S102即将初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节的亮度信息的第二亮度数据可具体包括：

对初始亮度数据依次进行降采样处理和升采样处理，以生成第一亮度数据；

计算初始亮度数据与第一亮度数据之差，以生成第二亮度数据。

具体地，在从初始亮度数据中提取第一亮度数据时，本领域技术人员可根据实际应用情况自行选择具体的降采样率和升采样率。

在本实施例中，一方面，通过在空间域内降采样能够较好地区分背景信息和画面细节信息；另一方面，本实施例提供的方式计算简单，减少了大量的频域变换，能够提高图像处理速度，达到实时处理的目的。

进一步地，作为一个具体实施例，对初始亮度数据依次进行降采样处理和升采样处理可具体包括：对初始亮度数据依次进行降采样处理、滤波处理和升采样处理。

具体地，通过在降采样处理后进行滤波处理，可以去除第一亮度数据中的噪音，实现图像降噪。

其中，进一步地，滤波处理可具体包括高斯滤波处理和均值滤波处理。当然，容易理解的是，本领域技术人员也可以根据实际应用需要而选用其他滤波方式，例如中位值滤波等，本申请对此并不进行进一步限定。

上述过程可具体参考图2，图2为本申请提供的一种提升图像亮度均匀性的方法示意图。

如图2所示，在获取到图像的初始亮度数据S后，依次对其进行降采样处理、高斯滤波处理、均值滤波处理和升采样处理，从而提取得到反映背景亮度信息的第一亮度数据S’。进而，一方面对第一亮度数据S’进行图像亮度的均匀性拉伸处理得到第三亮度数据S”，而另一方面将初始亮度数据S与第一亮度数据S’作差，得到反映画面细节信息的第二亮度数据D。最后，将第三亮度数据S”与第二亮度数据D求和，生成的结果S”’作为图像的目标亮度数据。

作为一种具体实施例，本申请实施例所提供的提升图像亮度均匀性的方法在上述内容的基础上，步骤S103即对第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据，可具体包括：

根据预设亮度均匀性调节曲线对第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据；其中，所述预设亮度均匀性调节曲线可以为：

其中，l为第一亮度数据中的像素点亮度值；Line(l)为经曲线映射后的像素点亮度值；meantemp为图像的亮度均值；level为预设等级参数。本领域技术人员可根据实际应用需要而调整选择合适的预设等级参数，以便取得理想的亮度均匀性提升效果。

具体地，本实施例在进行图像亮度的均匀性拉伸处理时，具体使用了上述预设亮度均匀性调节曲线，能够根据当前图像的亮度均值的变化而自适应地调节曲线的斜率。比如，如图3所示，若当前图像的亮度均值为10，则，暗部的曲线斜率自动增大，可以更好地提升暗部的亮度。

参见图4所示，本申请实施例公开了一种提升图像亮度均匀性的装置400，主要包括：

亮度获取模块401，用于获取图像的初始亮度数据；

拆解处理模块402，用于将初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节信息的第二亮度数据；

变换处理模块403，用于对第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据；

合并处理模块404，用于根据第二亮度数据和第三亮度数据，输出图像的目标亮度数据。

可见，本申请实施例所公开的提升图像亮度均匀性的装置400，通过将反映背景亮度信息的第一亮度数据与反映画面细节信息的第二亮度数据分离，进而将第一亮度数据经亮度均匀性拉伸处理后的结果(即，第三亮度数据)与第二亮度数据合并，得到图像的目标亮度数据，因此，本申请不仅有效地均匀提升了图像亮度，并且避免了图像对比度的下降，有效提高了图像综合质量。

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的提升图像亮度均匀性的装置400在上述内容的基础上，拆解处理模块402具体包括：

第一提取单元，用于对初始亮度数据依次进行降采样处理和升采样处理，以生成第一亮度数据；

第二提取单元，用于计算初始亮度数据与第一亮度数据之差，以生成第二亮度数据。

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的提升图像亮度均匀性的装置400在上述内容的基础上，第一提取单元具体用于：

对初始亮度数据依次进行降采样处理、滤波处理和升采样处理，以生成第一亮度数据。

对初始亮度数据依次进行降采样处理、高斯滤波处理、均值滤波处理和升采样处理，以生成第一亮度数据。

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的提升图像亮度均匀性的装置400在上述内容的基础上，变换处理模块403具体用于：

根据预设亮度均匀性调节曲线对第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据；预设亮度均匀性调节曲线为：

应当理解的是，关于上述提升图像亮度均匀性的装置的具体内容，可参考前述关于提升图像亮度均匀性的方法的详细介绍，在本实施例中便不再赘述。

本申请实施例还公开了一种图像处理设备500，其可以应用于任意需提升图像亮度均匀性的场景，尤其适用于内窥镜系统。

具体地，请参见图5所示，所述图像处理设备500可以包括：

存储器501，用于存储计算机程序；

处理器502，用于执行计算机程序以实现如上述任一实施例所述的提升图像亮度均匀性的方法。

进一步地，本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时用以实现如上所述的任一种提升图像亮度均匀性的方法。

关于上述电子设备和计算机可读存储介质的具体内容，可参考前述关于提升图像亮度均匀性的方法的详细介绍，这里就不再赘述。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。

Claims

1.一种提升图像亮度均匀性的方法，其特征在于，包括：

获取图像的初始亮度数据；

2.根据权利要求1所述的提升图像亮度均匀性的方法，其特征在于，所述将所述初始亮度数据拆解为反映背景亮度信息的第一亮度数据和反映画面细节信息的第二亮度数据，包括：

3.根据权利要求2所述的提升图像亮度均匀性的方法，其特征在于，所述对所述初始亮度数据依次进行降采样处理和升采样处理，以生成所述第一亮度数据，包括：

4.根据权利要求3所述的提升图像亮度均匀性的方法，其特征在于，所述滤波处理包括高斯滤波处理和均值滤波处理。

5.根据权利要求1至4任一项所述的提升图像亮度均匀性的方法，其特征在于，所述对所述第一亮度数据进行图像亮度的均匀性拉伸处理，以生成第三亮度数据，包括：

6.一种提升图像亮度均匀性的装置，其特征在于，包括：

亮度获取模块，用于获取图像的初始亮度数据；

合并处理模块，用于根据所述第二亮度数据和所述三亮度数据，输出所述图像的目标亮度数据。

7.根据权利要求6所述的提升图像亮度均匀性的装置，其特征在于，所述拆解处理模块具体包括：

8.根据权利要求6或者7所述的提升图像亮度均匀性的装置，其特征在于，所述变换处理模块具体用于：

9.一种图像处理设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至5任一项所述的提升图像亮度均匀性的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用以实现如权利要求1至5任一项所述的提升图像亮度均匀性的方法。