CN116894777A - 图像亮度调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像亮度调整方法，在对图像进行二值化的情况下，调整图像的亮度值以使得图像中的要提取部位的判别变得容易。在图像亮度调整方法中，对图像数据生成与亮度值相应的第一直方图(H1)，进行移位以使得第一直方图(H1)的平均亮度(A1)成为给定亮度值(B)，将第一直方图(H1)分割为低亮度侧的第二直方图(H2)和高亮度侧的第三直方图(H3)。将第二直方图(H2)和第三直方图(H3)分别以给定倍率放大，生成构成在最小亮度值、最大亮度值以内的第四直方图(H4)以及第五直方图(H5)之后，将第四直方图(H4)与第五直方图(H5)合成而生成第六直方图(H6)。基于第六直方图(H6)进行图像数据的亮度值的调整。

Description

图像亮度调整方法

技术领域

本发明涉及调整显示于显示装置的图像的亮度的图像亮度调整方法。

背景技术

以往，在显示图像的二值化中，在现有技术中作为调整图像的亮度、对比度的方法，存在进行直方图的平坦化的方法。

在专利文献1中，为了提高图像的目识别性，按照所指定的分割条件，将图像分割为多个区域，计算所分割出的各区域的光的透过率。根据该光的透过率信息来调整所分割出的各区域的对比度。

在专利文献2中，为了处理为视觉上自然的图像，针对同一场景改变曝光而取得多张彩色图像序列。在这些多张彩色图像序列中，将关于某图像位置的多张彩色图像中的颜色的出现频度低的图像判断为该图像位置处的曝光适当的图像。

在专利文献3中，为了防止输出图像的劣化，按照每个给定阈值对亮度直方图进行比较解析，进行校正使得亮度直方图变得平均且平滑。其结果，对被摄体的逆光、高光溢出、暗部缺失的状态的亮度分布进行校正。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-126750号公报

专利文献2：日本特开2009-219140号公报

专利文献3：日本特开2003-179809号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，例如，在对进行部件的检查的检查图像进行加工的情况下，不需要变换为视觉上看起来自然的图像，反而需要变换为容易区分正常品与异常品的图像。在该情况下，根据上述的方法，存在如下这样的课题：对于抑制高光溢出、暗部缺失的产生并不充分，此外，即使未产生高光溢出、暗部缺失，对于在检查中要提取部位(异常部位等)的判别也不充分。

本发明的目的在于提供一种图像亮度调整方法，在对图像进行二值化的情况下，调整图像的亮度值以使得图像中的要提取部位的判别变得容易。

用于解决课题的手段

为了达成该目的，技术方案1所涉及的发明是一种图像亮度调整方法，其特征在于，具有：对图像数据生成与亮度值相应的第一直方图(本实施方式中的(以下同样)H1)的工序；使所述第一直方图移位，使得所述第一直方图中的平均亮度(A1)成为给定亮度值(B)的工序；将所述第一直方图以所述给定亮度值为基准而分割为第二直方图(H2)和亮度值比所述第二直方图大的第三直方图(H3)的工序；将所述第二直方图向亮度值较小侧以第一给定倍率(m1)进行放大，得到构成在最小亮度值(Lmin)以上的第四直方图(H4)的工序；将所述第三直方图向亮度值较大侧以第二给定倍率(m2)进行放大，得到构成在最大亮度值(Lmax)以下的第五直方图(H5)的工序；将所述第四直方图与所述第五直方图合成而得到第六直方图(H6)的工序；以及基于所述第六直方图来调整所述图像数据的亮度值的工序。

像这样，使第一直方图移位，以使其平均亮度成为给定亮度值之后，将第一直方图分割为低亮度侧的第二直方图和高亮度侧的第三直方图，将第二直方图与第三直方图进行放大。在此，第四直方图构成在最小亮度值以上，第五直方图构成在最大亮度值以下，因此不会产生高光溢出、暗部缺失。此外，第六直方图成为在最小亮度值与最大亮度值之间广泛分布的直方图，成为图像中的要提取部位容易变得明确的图像。因此，能够提供一种图像亮度调整方法，在对图像进行二值化的情况下，调整图像的亮度值，以使得图像中的要提取部位的判别变得容易。

技术方案2所涉及的发明的特征在于，在技术方案1所述的图像亮度调整方法中，所述给定亮度值为所述最小亮度值与所述最大亮度值的平均值。

像这样，若将给定亮度值设为最小亮度值与最大亮度值的平均值，则以该平均值为基准，生成最终得到的第六直方图。由此，第六直方图成为在最小亮度值与最大亮度值之间广泛分布的直方图。

技术方案3所涉及的发明的特征在于，在技术方案1所述的图像亮度调整方法中，所述给定亮度值为预先设定的值。

像这样，若将给定亮度值设为预先设定的值，则以该设定值为基准，生成最终得到的第六直方图。在该情况下，例如在已知晓图像中的要提取部位的亮度值的情况下，能够将第六直方图设为以该部位的亮度值为基准而广泛分布的直方图。

技术方案4所涉及的发明的特征在于，在技术方案1所述的图像亮度调整方法中，所述最小亮度值为可取的亮度值中的最小的值，所述最大亮度值为可取的亮度值中的最大的值。

像这样，若将最小亮度值设为可取的亮度值中的最小的值，最大亮度值设为可取的亮度值中的最大的值，则能够将第六直方图设为根据可取的亮度值尽可能广泛分布的直方图。

技术方案5所涉及的发明的特征在于，在技术方案1所述的图像亮度调整方法中，所述最小亮度值以及所述最大亮度值中的一方或双方为预先设定的设定值。

像这样，若将最小亮度值以及最大亮度值中的一方或双方设为设定值，则例如在优选在给定的亮度值的范围内生成第六直方图的情况下，能得到优选的图像数据。

附图说明

图1是表示检查装置的结构的概略图。

图2是表示第一直方图的一例的图。

图3是说明第一直方图的移位的图。

图4是说明第二直方图以及第三直方图的图。

图5是说明第二直方图的放大和第四直方图的图。

图6是说明第三直方图的放大和第五直方图的图。

图7是说明第六直方图的图。

图8是说明图像亮度调整动作的概略过程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式中的图像亮度调整方法进行说明。在本实施方式中，设为将图像亮度调整方法应用于进行识别2个类别的检查的检查装置1来进行说明。检查装置1是进行识别产品的正常品和异常品的检查的装置。具体而言，检查装置1进行检查对象的图像数据属于正常图像数据和异常图像数据中的哪一者的检查。另外，在下述的说明中，即使作为“图像”进行了说明，有时也表示控制部能够控制的“图像数据”。

图1是表示检查装置1的结构的概略图。如图1所示，使用本实施方式的图像亮度调整方法的检查装置1对在输送部5上输送的成为检查对象的检查品G进行检查。检查装置1对检查品G进行检查，进行是满足给定品质的正常品(合格品)还是不满足给定品质的异常品(不合格品)的检查。检查装置1具有控制部11、摄像部12、存储部13、通信部14、输入部15、输出部16等。这些各部可以配置于计算机等信息处理装置10，也可以构成为能够通信，以相互交换信息的方式，通过通信线或无线连接。

控制部11具有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)，控制检查装置1的各部的动作。控制部11的控制通过执行在存储部13或控制部11内的未图示的主存储部中保存的程序来进行。

摄像部12由摄像机等构成。在本实施方式中，对由输送部5输送的检查品G进行摄像，将所得到的图像数据向信息处理装置10进行传递。另外，在图1中列举出配置了1个摄像机的例子，但并不限于此，也可以为配置多个摄像机而从多个角度对检查品G进行摄像的结构。

存储部13是包括RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)在内的进行存储的全部设备。在存储部13中，除了控制部11执行的程序、摄像部12取得的图像数据之外，还保存通过神经网络学习的数据等、检查装置1中的检查所需的数据。另外，在图1中，列举了存储部13配置在信息处理装置10内的例子。但是，并不限于此，存储部13的一部分或全部也可以配置在信息处理装置10外，还可以经由因特网与信息处理装置10能够通信。

通信部14是进行信息处理装置10与外部设备的通信的单元。通信部14在摄像部12、存储部13、输入部15、输出部16等位于信息处理装置10外的情况下，使用无线的通信线路等公知技术，进行与信息处理装置10内的控制部11的通信。

输入部15是检查装置1的用户等向信息处理装置10输入数据的单元，具有键盘、鼠标等。用户能够从输入部15输入与检查相关的图像数据、向控制部11的指示等。通过在检查装置1设置有输入部15，从而用户能够使用输入部15输入后述的亮度值的设定。

输出部16是输出与检查相关的信息的单元，是显示器等图像显示单元、扬声器等声音输出单元、或输出数据的输出端子等输出信息处理装置10内的信息的全部单元。输出部16通过在检查装置1中显示与图像处理相关的图像数据，能够向用户示出检查所涉及的图像。此外，输出部16也可以显示后述的直方图。接着，使用附图来具体地说明本实施方式的图像亮度调整方法。

图2是表示第一直方图H1的一例的图。在本实施方式中，根据由摄像部12得到的图像数据、存储于存储部13中的图像数据，根据亮度值来生成第一直方图H1。在以下的直方图中，横轴为亮度值，纵轴表示该亮度值的频度(例如像素数)。直方图的生成、加工由控制部11进行。为了说明，图2以后的直方图设为不是详细地表示具体的像素数而是概略性地表示像素数的图。

在本实施方式中，第一直方图H1示出了靠近比亮度值整体的平均暗的一方(亮度值较小的一方、图2中的左侧)的例子，但并不限于此。此外，在图2中也示出成为第一直方图H1的基准的平均亮度A1。平均亮度A1的计算方法是构成第一直方图H1的像素的亮度值的平均值。另外，成为基准的值是在后述的第一直方图H1的移位时使用的基准值，但该基准值也可以是平均亮度A1以外的值。

图3是说明第一直方图H1的移位的图。如图3所示，以第一直方图H1中的平均亮度A1成为给定亮度值B的方式，使第一直方图H1移位。由此，第一直方图H1在图中从虚线的位置向右移动到实线的位置。

在此，本实施方式的给定亮度值B是最小亮度值Lmin与最大亮度值Lmax的平均值。此外，本实施方式中的最小亮度值Lmin是可取的亮度值中的最小的值，最大亮度值Lmax是可取的亮度值中的最大的值。例如，在8比特图像的情况下，最小亮度值为0，最大亮度值为255。另外，给定亮度值B也可以是设定的值。此外，最小亮度值Lmin或最大亮度值Lmax中的一方或双方也可以是预先设定的设定值。在设定的情况下，可以构成为用户等使用输入部15来进行设定。

图4是说明第二直方图H2以及第三直方图H3的图。如图4所示，在图3中移动后的第一直方图H1以给定亮度值B为基准，分割为低亮度侧的第二直方图H2和高亮度侧的第三直方图H3。这样，第一直方图H1以给定亮度值B为基准，分割为第二直方图H2和亮度值比第二直方图H2大的第三直方图H3。

图5是说明第二直方图H2的放大和第四直方图H4的图。如图5所示，第二直方图H2向亮度值较小侧以第一给定倍率m1放大。具体而言，如成为图5所示那样，调整标准偏差。由此，得到第四直方图H4。在此，第一给定倍率m1设定为构成第四直方图H4的全部要素构成在最小亮度值Lmin以上。另外，第一给定倍率m1可以由用户设定，也可以自动地设定。此外，第一给定倍率m1也可以不是预先设定的值，而是一边计算一边逐渐使其增加，直到第四直方图H4的最小值到达最小亮度值Lmin为止。

图6是说明第三直方图H3的放大和第五直方图H5的图。如图6所示，第三直方图H3向亮度值较大侧以第二给定倍率m2放大。具体而言，如成为图6所示那样，调整标准偏差。由此，得到第五直方图H5。在此，第二给定倍率m2设定为构成第五直方图H5的全部要素构成在最大亮度值Lmax以下。另外，第二给定倍率m2可以由用户设定，也可以自动地设定。此外，第二给定倍率m2也可以不是预先设定的值，而是一边计算一边逐渐使其增加，直到第五直方图H5的最大值到达最大亮度值Lmax为止。

图7是说明第六直方图H6的图。如图7所示，通过将在图5中得到的第四直方图H4与在图6中得到的第五直方图H5合成，能够得到第六直方图H6。通过基于第六直方图H6调整图像数据的亮度值，能够得到在检查装置1的检查中适当的图像。

图8是说明图像亮度调整动作的概略过程的流程图。图8的流程图所示的处理例如将保存于存储部13的ROM中的程序展开到RAM等中并由控制部11的CPU执行。

在步骤S11中，根据图像数据，生成与亮度值相应的第一直方图H1。在步骤S12中，使第一直方图H1移位，以使得第一直方图中的平均亮度A1成为给定亮度值B。在步骤S13中，将第一直方图H1以给定亮度值B为基准而分割为第二直方图H2和第三直方图H3。

在步骤S14中，将第二直方图H2向亮度值较小侧放大，生成构成在最小亮度值Lmin以上的第四直方图H4。在步骤S15中，将第三直方图H3向亮度值较大侧放大，生成构成在最大亮度值Lmax以下的第五直方图H5。

在步骤S16中，将第四直方图H4与第五直方图H5合成而生成第六直方图H6。在步骤S17中，基于第六直方图H6来调整图像数据的亮度值，生成新的图像数据。

如以上这样，根据本实施方式，在将第一直方图H1进行移位以使其平均亮度A1成为给定亮度值B后，将第一直方图H1分割为低亮度侧的第二直方图H2和高亮度侧的第三直方图H3，对第二直方图H2和第三直方图H3进行放大。在此，第四直方图H4构成在最小亮度值以上，第五直方图H5构成在最大亮度值以下，因此不会产生高光溢出、暗部缺失。此外，第六直方图H6成为在最小亮度值与最大亮度值之间广泛分布的直方图，成为图像中的要提取部位容易变得明确的图像。因此，能够提供一种图像亮度调整方法，在将图像进行二值化的情况下，调整图像的亮度值，以使得图像中的要提取部位的判别变得容易。

此外，根据本实施方式，若将给定亮度值B设为最小亮度值Lmin与最大亮度值Lmax的平均值，则以该平均值为基准，生成最终得到的第六直方图H6。由此，第六直方图H6成为在最小亮度值与最大亮度值之间广泛分布的直方图。

此外，在本实施方式中，若将给定亮度值B设为预先设定的值，则以该设定值为基准，生成最终得到的第六直方图H6。在该情况下，例如，在已知晓图像中的要提取部位的亮度值的情况下，能够将第六直方图H6设为以该部位的亮度值为基准而广泛分布的直方图。

此外，在本实施方式中，若将最小亮度值Lmin设为可取的亮度值中的最小的值，最大亮度值Lmax设为可取的亮度值中的最大的值，则能够将第六直方图H6设为根据可取的亮度值尽可能广泛分布的直方图。

此外，在本实施方式中，若将最小亮度值Lmin以及最大亮度值Lmax中的一方或双方设为设定值，则例如在优选在给定的亮度值的范围内生成第六直方图H6的情况下，能得到优选的图像数据。

通过使用以上那样的图像亮度调整方法，能够使图像数据的平均亮度值一致，并且在设定了亮度值的阈值的情况下，能够从阈值的下限到上限成为广泛分布。因此，成为适于检查的图像。

另外，本发明并不限定于所说明的实施方式，能够以各种方式实施。此外，通过实现上述实施方式的各部的程序，通过控制部的处理器读出程序并执行的处理也能够实现。

符号说明

1…检查装置

11…控制部

15…输入部

H1…第一直方图

H6…第六直方图。

Claims (5)

1.一种图像亮度调整方法，其特征在于，具有：

根据图像数据，生成与亮度值相应的第一直方图的工序；

使所述第一直方图移位，使得所述第一直方图中的平均亮度成为给定亮度值的工序；

将所述第一直方图以所述给定亮度值为基准而分割为第二直方图和亮度值比所述第二直方图大的第三直方图的工序；

将所述第二直方图向亮度值较小侧以第一给定倍率进行放大，得到构成在最小亮度值以上的第四直方图的工序；

将所述第三直方图向亮度值较大侧以第二给定倍率进行放大，得到构成在最大亮度值以下的第五直方图的工序；

将所述第四直方图与所述第五直方图合成而得到第六直方图的工序；以及

基于所述第六直方图来调整所述图像数据的亮度值的工序。

2.根据权利要求1所述的图像亮度调整方法，其特征在于，

所述给定亮度值为所述最小亮度值与所述最大亮度值的平均值。

3.根据权利要求1所述的图像亮度调整方法，其特征在于，

所述给定亮度值为预先设定的值。

4.根据权利要求1所述的图像亮度调整方法，其特征在于，

所述最小亮度值为可取的亮度值中的最小的值，

所述最大亮度值为可取的亮度值中的最大的值。

5.根据权利要求1所述的图像亮度调整方法，其特征在于，

所述最小亮度值以及所述最大亮度值中的一方或双方为预先设定的设定值。