CN112102187A - 一种对彩色图像进行对比度增强的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对彩色图像进行对比度增强的方法，包括如下步骤：将彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间；对V分量进行分块；获取每个子块的最大值gmax、最小值gmin；根据每个子块的右方、下方、右下三个子块以及本身共计四个子块，确定该子块映射的灰度范围；根据每个子块的映射范围，为每个子块构建相对应的映射曲线；根据映射曲线，并利用双线性插值算法，计算得到V分量每个像素的输出值V_out；再将彩色图像从HSV彩色空间转换到RGB彩色空间。本发明结合图像分块技术和双线性插值算法，对比度增强效果良好，有效地改善了彩色图像的视觉效果。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，具体为一种对彩色图像进行对比度增强的方法。
背景技术
在图像处理领域中，图像的对比度增强是一种重要的技术，通过该技术，可以提高图像的视觉效果。对比度增强的方法有很多：灰度的线性拉伸由于其算法原理简单，对逻辑资源的需求较少而被广泛使用；直方图均衡化通过统计图像的直方图分布，利用累积分布函数，使得像素占有尽可能多的灰度级并且均匀分布，进而增强对比度。但是以上方法大都适用于灰度图像，针对彩色图像的对比度增强目前该领域还没有相应的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对彩色图像进行对比度增强的方法，通过将图像进行分块，对每个子块进行对比度增强，进而得到每个子块的映射曲线，然后利用每个子块的映射曲线和双线性插值算法得到像素点的映射值，进而得到输出图像，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种对彩色图像进行对比度增强的方法，包括以下步骤：
S1：将彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间；
S2：对V分量进行分块；
S3：获取每个子块的最大值gmax、最小值gmin；
S4：根据每个子块的右方、下方、右下三个子块以及本身共计四个子块，确定该子块映射的灰度范围；
S5：根据S4得到的每个子块的映射范围，为每个子块构建相对应的映射曲线；
S6：根据映射曲线，并利用双线性插值算法，计算得到V分量每个像素的输出值V_out；
S7：将彩色图像从HSV彩色空间转换到RGB彩色空间。
进一步的，彩色图像由R、G、B三个分量构成，S1中通过转换公式将彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间，其转换公式如下：
当H小于0时，H＝H+360；
V＝Max
其中，H代表色调，数值范围在0-360；S代表饱和度，数值范围为0-1；V代表灰度，数值范围为0-1。
进一步的，S2中V分量代表图像的灰度信息，具体方法如下：将每个子块的宽和高控制在100个像素或根据具体情况选择合适的尺寸，每个子块的大小保持一致，如果V分量的宽和高不是子块宽和高的整数倍，通过复制V分量的最后一行、最后一列数据以扩充V分量的宽和高使其满足要求。
进一步的，S3中具体方法如下：统计每个子块的直方图，首先从0灰阶累加直方图，当累加和大于总像素数的一定比例时，则以此处的灰阶为子块的最小值gmin；然后从255灰阶累加直方图，当累加和大于总像素数的一定比例时，则以此处的灰阶为子块的最大值gmax。
进一步的，S4中具体方法如下：选取四个子块的四个最小值的最小值为该子块的最小映射灰阶Gmin，选取四个子块的四个最大值的最大值为该子块的最大映射灰阶Gmax，则该子块的映射的灰度范围是Gmin-Gmax。
进一步的，S5中具体方法如下：每个子块的灰阶范围是gmin-gmax，该子块映射的灰阶范围是Gmin-Gmax，采用线性的映射方式，将灰阶范围gmin-gmax线性扩大到Gmin-Gmax，或采用类似直方图均衡的方法，根据累积分布函数，将灰阶范围gmin-gmax扩大到Gmin-Gmax，对于灰阶值小于gmin的数值，将其映射为Gmin，对于灰阶值大于gmax的数值，将其映射为Gmax，为每一个子块构建出一条映射曲线。
进一步的，S6中具体方法如下：
对于位于图像四个角的区域，该区域各个像素的值由对应子块的映射曲线直接映射得到，每个区域的大小为子块大小的1/4；
对于位于图像边缘的区域，每个子块中心像素点的值利用该子块的映射曲线直接得到，而其他的像素点则需要借助其临近的两个子块的映射曲线进行线性插值得到；
对于位于图像中心的区域，每个子块中心像素点的值利用该子块的映射曲线直接得到，而其他的像素点则需要借助其临近的四个子块的映射曲线进行双线性插值得到；
通过以上计算，每个像素点都可以得到一个输出值，然后从V分量左上角开始，选取与V分量等高等宽的数据，进而得到V分量每个像素的输出值V_out。
进一步的，S7中具体方法如下：通过转换公式，将彩色图像从HSV彩色空间转换到RGB彩色空间，进而得到输出图像，转换公式如下：
当饱和度S为0时：R＝G＝B＝V；
当饱和度S不为0时：
其中，[]代表向下取整，然后根据i取不同的数值，进行相对应的计算，
当i为0时：R＝V，G＝t，B＝p；
当i为1时：R＝q，G＝V，B＝p；
当i为2时：R＝p，G＝V，B＝t；
当i为3时：R＝p，G＝q，B＝V；
当i为4时：R＝t，G＝p，B＝V；
当i为5时：R＝V，G＝p，B＝q。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，通过将图像进行分块，对每个子块进行对比度增强，进而得到每个子块的映射曲线，然后利用每个子块的映射曲线和双线性插值算法得到像素点的映射值,进而得到输出图像，其图像对比度增强效果良好，有效地改善了彩色图像的视觉效果。
具体实施方式
以下将详细说明本发明实施例，然而，本发明实施例并不以此为限。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
一种对彩色图像进行对比度增强的方法，包括以下步骤：
第一步：将彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间；其中，彩色图像由R、G、B三个分量构成，通过转换公式可将彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间，其转换公式如下：
当H小于0时，H＝H+360；
V＝Max
其中，H代表色调，数值范围在0-360；S代表饱和度，数值范围为0-1；V代表灰度，数值范围为0-1。
第二步：对V分量进行分块；V分量代表图像的灰度信息，对该分量进行对比度增强操作，可以间接地实现对彩色图像的对比度进行增强的目的，具体为将每个子块的宽和高控制在100个像素或根据具体情况选择合适的尺寸，每个子块的大小保持一致，如果V分量的宽和高不是子块宽和高的整数倍，通过复制V分量的最后一行、最后一列数据以扩充V分量的宽和高使其满足要求。
第三步：获取每个子块的最大值gmax、最小值gmin；具体为：统计每个子块的直方图，首先从0灰阶累加直方图，当累加和大于总像素数的一定比例时，则以此处的灰阶为子块的最小值gmin；然后从255灰阶累加直方图，当累加和大于总像素数的一定比例时，则以此处的灰阶为子块的最大值gmax。
第四步：根据每个子块的右方、下方、右下三个子块以及本身共计四个子块，确定该子块映射的灰度范围；选取四个子块的四个最小值的最小值为该子块的最小映射灰阶Gmin，选取四个子块的四个最大值的最大值为该子块的最大映射灰阶Gmax，则该子块的映射的灰度范围是Gmin-Gmax。
第五步：根据第四步得到的每个子块的映射范围，为每个子块构建相对应的映射曲线；每个子块的灰阶范围是gmin-gmax，该子块映射的灰阶范围是Gmin-Gmax，以此构建相对应的映射曲线的方法有很多，可以采用线性的映射方式，将灰阶范围gmin-gmax线性扩大到Gmin-Gmax，也可以采用类似直方图均衡的方法，根据累积分布函数，将灰阶范围gmin-gmax扩大到Gmin-Gmax，也可以采用其他对比度增强的方法以满足要求；对于灰阶值小于gmin的数值，将其映射为Gmin，对于灰阶值大于gmax的数值，将其映射为Gmax，从而为每一个子块构建出一条映射曲线。
第六步：根据映射曲线，并利用双线性插值算法，计算得到V分量每个像素的输出值V_out；对于位于图像四个角的区域，该区域各个像素的值可以由对应子块的映射曲线直接映射得到，每个区域的大小为子块大小的1/4；对于位于图像边缘的区域，每个子块中心像素点的值可以利用该子块的映射曲线直接得到，而其他的像素点则需要借助其临近的两个子块的映射曲线进行线性插值得到；对于位于图像中心的区域，每个子块中心像素点的值可以利用该子块的映射曲线直接得到，而其他的像素点则需要借助其临近的四个子块的映射曲线进行双线性插值得到，通过以上计算，每个像素点都可以得到一个输出值，然后从V分量左上角开始，选取与V分量等高等宽的数据，进而得到V分量每个像素的输出值V_out。
第七步：将彩色图像从HSV彩色空间转换到RGB彩色空间；通过转换公式，将彩色图像从HSV彩色空间转换到RGB彩色空间，进而得到输出图像，转换公式如下：
当饱和度S为0时：R＝G＝B＝V；
当饱和度S不为0时：
其中，[]代表向下取整，然后根据i取不同的数值，进行相对应的计算，
当i为0时：R＝V，G＝t，B＝p；
当i为1时：R＝q，G＝V，B＝p；
当i为2时：R＝p，G＝V，B＝t；
当i为3时：R＝p，G＝q，B＝V；
当i为4时：R＝t，G＝p，B＝V；
当i为5时：R＝V，G＝p，B＝q。
综上所述：本发明提供的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，通过将图像进行分块，对每个子块进行对比度增强，进而得到每个子块的映射曲线，然后利用每个子块的映射曲线和双线性插值算法得到像素点的映射值,进而得到输出图像，其图像对比度增强效果良好，有效地改善了彩色图像的视觉效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间；
S2：对V分量进行分块；
S3：获取每个子块的最大值gmax、最小值gmin；
S4：根据每个子块的右方、下方、右下三个子块以及本身共计四个子块，确定该子块映射的灰度范围；
S5：根据S4得到的每个子块的映射范围，为每个子块构建相对应的映射曲线；
S6：根据映射曲线，并利用双线性插值算法，计算得到V分量每个像素的输出值V_out；
S7：将彩色图像从HSV彩色空间转换到RGB彩色空间。
2.如权利要求1所述的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，彩色图像由R、G、B三个分量构成，S1中通过转换公式将彩色图像从RGB彩色空间转换到HSV彩色空间，其转换公式如下：
当H小于0时，H＝H+360；
V＝Max
其中，H代表色调，数值范围在0-360；S代表饱和度，数值范围为0-1；V代表灰度，数值范围为0-1。
3.如权利要求1所述的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，S2中V分量代表图像的灰度信息，具体方法如下：将每个子块的宽和高控制在100个像素或根据具体情况选择合适的尺寸，每个子块的大小保持一致，如果V分量的宽和高不是子块宽和高的整数倍，通过复制V分量的最后一行、最后一列数据以扩充V分量的宽和高使其满足要求。
4.如权利要求1所述的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，S3中具体方法如下：统计每个子块的直方图，首先从0灰阶累加直方图，当累加和大于总像素数的一定比例时，则以此处的灰阶为子块的最小值gmin；然后从255灰阶累加直方图，当累加和大于总像素数的一定比例时，则以此处的灰阶为子块的最大值gmax。
5.如权利要求1所述的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，S4中具体方法如下：选取四个子块的四个最小值的最小值为该子块的最小映射灰阶Gmin，选取四个子块的四个最大值的最大值为该子块的最大映射灰阶Gmax，则该子块的映射的灰度范围是Gmin-Gmax。
6.如权利要求1所述的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，S5中具体方法如下：每个子块的灰阶范围是gmin-gmax，该子块映射的灰阶范围是Gmin-Gmax，采用线性的映射方式，将灰阶范围gmin-gmax线性扩大到Gmin-Gmax，或采用类似直方图均衡的方法，根据累积分布函数，将灰阶范围gmin-gmax扩大到Gmin-Gmax，对于灰阶值小于gmin的数值，将其映射为Gmin，对于灰阶值大于gmax的数值，将其映射为Gmax，为每一个子块构建出一条映射曲线。
7.如权利要求1所述的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，S6中具体方法如下：
对于位于图像四个角的区域，该区域各个像素的值由对应子块的映射曲线直接映射得到，每个区域的大小为子块大小的1/4；
对于位于图像边缘的区域，每个子块中心像素点的值利用该子块的映射曲线直接得到，而其他的像素点则需要借助其临近的两个子块的映射曲线进行线性插值得到；
对于位于图像中心的区域，每个子块中心像素点的值利用该子块的映射曲线直接得到，而其他的像素点则需要借助其临近的四个子块的映射曲线进行双线性插值得到；
通过以上计算，每个像素点都可以得到一个输出值，然后从V分量左上角开始，选取与V分量等高等宽的数据，进而得到V分量每个像素的输出值V_out。
8.如权利要求1所述的一种对彩色图像进行对比度增强的方法，其特征在于，S7中具体方法如下：通过转换公式，将彩色图像从HSV彩色空间转换到RGB彩色空间，进而得到输出图像，转换公式如下：
当饱和度S为0时：R＝G＝B＝V；
当饱和度S不为0时：
其中，[]代表向下取整，然后根据i取不同的数值，进行相对应的计算，
当i为0时：R＝V，G＝t，B＝p；
当i为1时：R＝q，G＝V，B＝p；
当i为2时：R＝p，G＝V，B＝t；
当i为3时：R＝p，G＝q，B＝V；
当i为4时：R＝t，G＝p，B＝V；
当i为5时：R＝V，G＝p，B＝q。
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