CN115239601B

CN115239601B - 一种图像细节增强方法、装置、电子设备及存储介质

Info

Publication number: CN115239601B
Application number: CN202211123066.0A
Authority: CN
Inventors: 梁江荣; 吴春波; 邬东升; 安昕
Original assignee: Guangdong Optomedic Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Oupu Mandi Technology Co ltd
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2023-01-03
Anticipated expiration: 2042-09-15
Also published as: CN115239601A

Abstract

本申请提供了一种图像细节增强方法、装置、电子设备及存储介质，涉及图像处理技术领域，其技术方案要点是：包括：获取原始图像的亮度通道图像；对所述亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分，并得到所述亮景区域的第一亮度值；获取所述亮度通道图像中每个像素点对应的第二亮度值；根据所述第一亮度值以及所述第二亮度值计算出所述亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重，像素点在所述暗景区域时，所述第二亮度值越小，所述细节增强权重越小；根据所述细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理。本申请提供的一种图像细节增强方法、装置、电子设备及存储介质具有自适应进行细节增强处理，避免放大噪声的优点。

Description

一种图像细节增强方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及一种图像细节增强方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

科学技术日新月异，日渐成熟的技术发展，使微创手术已经成为了医院手术中的重要方式。内窥镜摄像系统是微创手术中的重要医疗设备，它通过冷光源对腔体内提供照明，同时通过摄像头和摄像系统，实时捕捉腔体内的画面并传输到摄像主机的处理单元，通过一定的图像处理后，信号传输到医用显示器上播放当前画面。

然而，腔体内环境是非常复杂的，对摄像系统可能会造成各种干扰。特别地，腹腔环境内凹凸不平，包含了各种各样的器官组织，如肝脏、胆囊、胰脏、血管等等。在如此不平坦、变化复杂的环境下，内窥镜系统采集到的图像光照是不均匀的，其中光照充足的区域信噪比高、噪声小；而光照欠缺的区域信噪比低、噪声大。

而内窥镜采集的原始图像通常无法直接使用，一般需要进行图像细节增强处理，传统的图像细节增强处理是将全局图像视为整体，使用统一的增强系数，对图像每个区域实行统一的增强处理。然而，如上述的内窥镜场景，若使用统一的细节增强，则会容易将光照欠缺的区域的噪声进一步放大，严重时可能会造成失真，进而影响医生在手术过程中对该区域细节的判断。

因此，现有技术还有待于改进。

发明内容

本申请的目的在于提供一种图像细节增强方法、装置、电子设备及存储介质，具有自适应进行细节增强处理，避免放大噪声的优点。

第一方面，本申请提供了一种图像细节增强方法，技术方案如下：

包括：

获取原始图像的亮度通道图像；

对所述亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分，并得到所述亮景区域的第一亮度值；

获取所述亮度通道图像中每个像素点对应的第二亮度值；

根据所述第一亮度值以及所述第二亮度值计算出所述亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重，像素点在所述暗景区域时，所述第二亮度值越小，所述细节增强权重越小；

根据所述细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理。

通过对亮度通道图像划分亮景区域和暗景区域，并得到亮景区域的第一亮度值，然后获取每个像素点的第二亮度值，根据第一亮度值和第二亮度值来计算出每个像素点的细节增强权重，以及根据不同的细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理，由于亮度充足的区域的信噪比高、噪声小，而亮度欠缺的区域的信噪比低、噪声大，因此本申请根据不同像素点的第二亮度值来计算不同的细节增强权重，可以自适应地对不同亮度的像素点进行不同程度的细节增强处理，所以具有自适应进行细节增强处理，避免放大噪声的有益效果。

进一步地，在本申请中，所述根据所述第一亮度值以及所述第二亮度值计算出所述亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重的步骤包括：

获取所述亮景区域和所述暗景区域的区分阈值；

根据所述区分阈值、所述第一亮度值以及所述第二亮度值计算出所述亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重。

进一步地，在本申请中，所述根据所述区分阈值、所述第一亮度值以及所述第二亮度值计算出所述亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重的公式为：

;

；

其中，

表示的是细节增强权重；

表示的是区分阈值；

表示的是将

设置为0的预设值；

表示的是第二亮度值；

表示的是第一亮度值；

表示的是低噪声环境的典型亮度值，为预设的值。

通过上述方案，通过

和

可以实现自适应地变化计算

，实现在亮景区域和暗景区域的细节增强权重的自适应调整，通过

和

可以计算当前画面的总体亮度情况，当亮度较低而可能存在较大噪声时，计算得到较小的

，可以避免采用亮度较高时才适用的

而造成细节增强后导致噪声过大的问题。

进一步地，在本申请中，所述根据所述细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理的步骤包括：

对所述亮度通道图像进行滤波处理，得到滤波图像；

根据所述亮度通道图像、所述滤波图像以及所述细节增强权重对应地对所述亮度通道图像中的各个像素点进行细节增强处理。

进一步地，在本申请中，所述根据所述亮度通道图像、所述滤波图像以及所述细节增强权重对应地对所述亮度通道图像中的各个像素点进行细节增强处理的公式为：

；

其中，

表示的是细节增强后的图像；

表示的是亮度通道图像；

表示的是细节增强权重；

表示的是增强系数，为预设的值；

表示的是滤波图像。

通过上述技术方案，利用细节增强权重对每个像素点进行不同程度的细节增强处理，当处于亮景区域中，保持正常的细节增强权重，在暗景区域中，随着亮度递减，细节增强权重逐渐降低，从而降低其细节增强效果，避免放大噪声，从而保证经过细节增强处理后的图像质量。

进一步地，在本申请中，所述对所述亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分的步骤包括：

以256级灰阶逐一作为阈值对所述亮度通道图像进行分割以得到所述亮景区域和暗景区域；

计算每一级灰阶作为所述阈值时，所述亮景区域的像素点与所有像素点的占比以及所述亮景区域的平均灰度；

计算每一级灰阶作为所述阈值时，所述暗景区域的像素点与所有像素点的占比以及所述暗景区域的平均灰度；

根据所述亮景区域的像素点与所有像素点的占比、所述亮景区域的平均灰度、所述暗景区域的像素点与所有像素点的占比以及所述暗景区域的平均灰度计算得到最大类间方差；

将所述最大类间方差对应的所述阈值作为所述区分阈值将所述亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分。

进一步地，在本申请中，所述获取原始图像的亮度通道图像的步骤包括：

获取基于RGB通道的所述原始图像；

将基于RGB通道的所述原始图像转换成YUV通道的图像；

提取所述YUV通道的图像中的Y通道图像，所述Y通道图像作为所述亮度通道图像。

第二方面，本申请还提供一种图像细节增强装置，包括：

第一获取模块，用于获取原始图像的亮度通道图像；

区分模块，用于对所述亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分，并得到所述亮景区域的第一亮度值；

第二获取模块，用于获取所述亮度通道图像中每个像素点对应的第二亮度值；

计算模块，用于根据所述第一亮度值以及所述第二亮度值计算出所述亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重，像素点在所述暗景区域时，所述第二亮度值越小，所述细节增强权重越小；

图像处理模块，用于根据所述细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理。

第三方面，本申请还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行上述方法中的步骤。

第四方面，本申请还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，运行上述方法中的步骤。

由上可知，本申请提供的一种图像细节增强方法、装置、电子设备及存储介质，通过对亮度通道图像划分亮景区域和暗景区域，并得到亮景区域的第一亮度值，然后获取每个像素点的第二亮度值，根据第一亮度值和第二亮度值来计算出每个像素点的细节增强权重，以及不同的细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理，由于亮度充足的区域的信噪比高、噪声小，而亮度欠缺的区域的信噪比低、噪声大，因此本申请根据不同像素点的第二亮度值来计算不同的细节增强权重，可以自适应地对不同亮度的像素点进行不同程度的细节增强处理，所以具有自适应进行细节增强处理，避免放大噪声的有益效果。

附图说明

图1为本申请提供的一种图像细节增强方法的流程图。

图2为本申请提供的一种图像细节增强装置的结构示意图。

图3为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。

图4为本申请一些实施例中亮度值与细节增强权重的关系图。

图中：210、第一获取模块；220、区分模块；230、第二获取模块；240、计算模块；250、图像处理模块；310、处理器；320、存储器。

具体实施方式

下面将结合本申请中附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本申请的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，一种图像细节增强方法，其技术方案具体包括：

S110、获取原始图像的亮度通道图像；

S120、对亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分，并得到亮景区域的第一亮度值；

S130、获取亮度通道图像中每个像素点对应的第二亮度值；

S140、根据第一亮度值以及第二亮度值计算出亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重，像素点在暗景区域时，第二亮度值越小，细节增强权重越小；

S150、根据细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理。

进一步地，在本申请中，根据第一亮度值以及第二亮度值计算出亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重的步骤包括：

获取亮景区域和暗景区域的区分阈值；

根据区分阈值、第一亮度值以及第二亮度值计算出亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重。

具体的，根据区分阈值、第一亮度值以及第二亮度值计算出亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重的公式为：

；

；

其中，

表示的是细节增强权重；

表示的是区分阈值；

表示的是将

设置为0的预设值；

表示的是第二亮度值；

表示的是第一亮度值；

表示的是低噪声环境的典型亮度值，为预设的值。

通过上述技术方案，在细节增强权重的计算过程中，设置有

，表示的是将

设置为0的预设值，即，当第二亮度值为

时，将

设置为0，其中，

可以是预设的一个固定的数值，也可以设置为与

关联的值，例如

=

*0.2，一般来说，会将

设置成一个比较小的值，这是因为亮度越低，代表噪声大，因此需要采用较低的

来进行细节增强，当像素点的亮度低至一定程度以后，对应的

则变为0，具体如图4所示。

此外，设置

是为了将

限制在1以内，这样是为了避免细节被过分增强放大，导致图像失真，其中，

表示的是第一亮度值，具体的，第一亮度值可以是亮景区域的平均亮度值。

表示的是低噪声环境的典型亮度值，一般可以根据经验将其取值为128。

本申请通过

和

可以实现自适应地变化计算

和

，可以避免采用亮度较高时才适用的

而造成细节增强后导致噪声过大的问题。

进一步地，在本申请中，根据细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理的步骤包括：

对亮度通道图像进行滤波处理，得到滤波图像；

根据亮度通道图像、滤波图像以及细节增强权重对应地对亮度通道图像中的各个像素点进行细节增强处理。

具体的，根据亮度通道图像、滤波图像以及细节增强权重对应地对亮度通道图像中的各个像素点进行细节增强处理的公式为：

；

其中，

表示的是细节增强后的图像；

表示的是亮度通道图像；

表示的是细节增强权重；

表示的是增强系数，为预设的值；

表示的是滤波图像。

进一步地，在本申请中，对亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分的步骤包括：

以256级灰阶逐一作为阈值对亮度通道图像进行分割以得到亮景区域和暗景区域；

计算每一级灰阶作为阈值时，亮景区域的像素点与所有像素点的占比以及亮景区域的平均灰度；

计算每一级灰阶作为阈值时，暗景区域的像素点与所有像素点的占比以及暗景区域的平均灰度；

根据亮景区域的像素点与所有像素点的占比、亮景区域的平均灰度、暗景区域的像素点与所有像素点的占比以及暗景区域的平均灰度计算得到最大类间方差；

将最大类间方差对应的阈值作为区分阈值将亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分。

具体的，计算公式可以表达为：

;

；

其中，

表示的是每一级灰阶作为阈值时对应的图像的总平均灰度；

表示的是亮景区域的像素点与所有像素点的占比；

表示的是亮景区域的平均灰度；

表示的是暗景区域的像素点与所有像素点的占比；

表示的是暗景区域的平均灰度；

表示的是每一级灰阶作为阈值时对应的亮景区域和暗景区域灰度的类间方差。

逐一计算256级灰阶作为阈值时对应的类间方差，然后得到类间方差的最大值，以类间方差的最大值所对应的阈值作为区分阈值将亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分。

值得注意的是，在本申请的方案中，是基于对亮度通道图像进行处理，在亮度通道图像中，其灰度值可以视为亮度值，因此可以依据灰度值对亮景区域和暗景区域进行划分。

进一步地，在本申请中，获取原始图像的亮度通道图像的步骤包括：

获取基于RGB通道的原始图像；

将基于RGB通道的原始图像转换成YUV通道的图像；

提取YUV通道的图像中的Y通道图像，Y通道图像作为亮度通道图像。

通常，内窥镜采集的原始图像是基于RGB三通道的图像，因此首先需要先将RGB图像转换成YUV图像，然后从YUV图像中提取Y通道图像作为亮度通道图像。

第二方面，参照图2，本申请还提供一种图像细节增强装置，包括：

第一获取模块210，用于获取原始图像的亮度通道图像；

区分模块220，用于对亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分，并得到亮景区域的第一亮度值；

第二获取模块230，用于获取亮度通道图像中每个像素点对应的第二亮度值；

计算模块240，用于根据第一亮度值以及第二亮度值计算出亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重，像素点在暗景区域时，第二亮度值越小，细节增强权重越小；

图像处理模块250，用于根据细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理。

在一些优选的实施例中，本申请提供的一种图像细节增强装置可以执行上述一种图像细节增强方法中的任意一项步骤。

第三方面，参照图3，本申请还提供一种电子设备，包括处理器310以及存储器320，存储器320存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由处理器310执行时，运行如上方法中的步骤。

通过上述技术方案，处理器310和存储器320通过通信总线和/或其他形式的连接机构（未标出）互连并相互通讯，存储器320存储有处理器310可执行的计算机可读取指令，当电子设备运行时，处理器310执行该计算机可读取指令，以执行时执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：获取原始图像的亮度通道图像；对亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分，并得到亮景区域的第一亮度值；获取亮度通道图像中每个像素点对应的第二亮度值；根据第一亮度值以及第二亮度值计算出亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重，像素点在暗景区域时，第二亮度值越小，细节增强权重越小；根据细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理。

第四方面，本申请中还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，运行上述方法中的步骤。

通过上述技术方案，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法，以实现以下功能：获取原始图像的亮度通道图像；对亮度通道图像进行亮景区域和暗景区域的区分，并得到亮景区域的第一亮度值；获取亮度通道图像中每个像素点对应的第二亮度值；根据第一亮度值以及第二亮度值计算出亮度通道图像中每个像素点对应的细节增强权重，像素点在暗景区域时，第二亮度值越小，细节增强权重越小；根据细节增强权重对应地对各个像素点进行细节增强处理。

其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory, 简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, 简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory, 简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory, 简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory, 简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。