CN1655591A - 在低照度下降低图像噪声的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在低照度下降低图像噪声从而改善图像质量的影像处理方法和装置。该方法包括如下步骤：确定拍摄环境是否为暗处；若是，将图像的输出模式从彩色图像切换为灰度图像；以及，对切换后的灰度图像进行低通滤波。
Description
发明领域
本发明涉及数字影像处理系统，尤其涉及在较低照度下降低噪声、提高图像质量的方法和系统。
背景技术
现有的彩色摄像设备一般都带有自动曝光调整功能，使得设备可以随着环境光照强度的变化自动保持稳定的图像亮度输出。随着光照强度的降低，设备所采用的影像处理系统延长感光器件的曝光时间，某些情况下还相应地提高亮度的增益。这样做的结果是，尽管感光器件的输出幅值较小，经过较长时间的曝光，再加上亮度增益的调整后，图像亮度仍然能基本维持在同一水平。
当环境照度降至某一临界值以下时，如夜晚，能明显感觉到图像噪声增大。这主要有两方面的原因。其一是感光器件在较长时间感光状态下，由于白噪声、暗电流等的影响，输出的信号已经含有很多噪声的成分，而这些噪声有很大的随机性。其二，环境亮度较暗时，系统不得不把亮度增益调到很大，这又对感光器件输出信号中的噪声起了放大的作用。由于这些原因的影响，图像中含有很多噪声，在彩色图像中更加明显。因此，在低照度环境下，彩色图像质量差。
发明内容
本发明的目的是提供克服上述问题的影像处理方法和装置。
根据本发明的第一方面，提供一种降低影像处理系统中图像噪声的方法，该方法包括如下步骤：确定拍摄环境是否为暗处；若是，将图像的输出模式从彩色图像切换为灰度图像；以及，对切换后的灰度图像进行低通滤波。
在第一方面中，优选的是确定拍摄环境是否为暗处的步骤包括检测影像处理系统的曝光时间是否大于第一预定值的步骤。
优选的是，确定拍摄环境是否为暗处的步骤包括检测影像处理系统的亮度增益系数是否大于第二预定值的步骤。
优选的是，所述切换的步骤包括对每个像素的R、G、B值进行平均后作为输出图像中对应像素的R、G、B值。
优选的是，所述切换的步骤包括对每个像素的R、G、B值根据如下公式求出Y值：Y＝0.299R+0.587G+0.114B，然后将Y值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
优选的是，所述切换的步骤包括对每个像素的R、G、B值按如下公式求出X值：X＝max(R，G，B)，然后将X值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
优选的是，所述低通滤波由高斯低通滤波器完成。
根据本发明的第二方面，提供一种影像处理系统，该系统包括：确定拍摄环境是否为暗处的装置；当确定装置确定拍摄环境为暗处的时候，将图像的输出模式从彩色图像切换为灰度图像的灰度切换装置；和，对切换后的灰度图像进行低通滤波的滤波装置。
在第二方面中，优选的是确定拍摄环境是否为暗处的装置检测影像处理系统的曝光时间是否大于第一预定值。
优选的是，确定拍摄环境是否为暗处的装置检测影像处理系统的亮度增益系数是否大于第二预定值。
优选的是，所述灰度切换装置对每个像素的R、G、B值进行平均后作为输出图像中对应像素的R、G、B值。
优选的是，所述灰度切换装置对每个像素的R、G、B值根据如下公式求出Y值：Y＝0.299R+0.587G+0.114B，然后将Y值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
优选的是，所述灰度切换装置对每个像素的R、G、B值按如下公式求出X值：X＝max(R，G，B)，然后将X值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
优选的是，所述滤波装置是高斯低通滤波器。
本发明将彩色图像切换为灰度图像，因此各彩色分量的噪声所带来的相互影响得以消除。同时，低通滤波灰色图像也使图像噪声降低，使得图像的质量进一步改善。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行更详细的说明，其中：
图1是根据本发明的低照度环境下降低图像噪声的方法；和
图2是本发明的影像处理系统的结构示意框图。
具体实施方式
图1示意的是根据本发明的一种低照度环境下降低图像噪声的方法。如图1所示，在步骤110，首先计算系统的曝光时间或者亮度增益系数。然后，进入步骤120，判断曝光时间是否大于某个预定值T，或者亮度增益系数是否大于某个值Gmax；如果满足上述两个条件之一，则程序进入步骤130，判定当前拍摄环境为暗处。当然，也可以由使用者直接设定当前拍摄环境为暗处。
然后，程序进入步骤140。在该步骤，将图像的输出模式从彩色图像切换为灰度图像。在灰度图像中，避免了由于各彩色分量的噪声所带来的相互影响，例如在人脸的图像上随机出现很多红色、蓝色等噪声点，使得图像看起来不至于很杂乱。另外，在非常暗的环境中，人的视觉感知对物体颜色的依赖程度也大大降低，而主要是靠对比度、轮廓、相对运动等来感知物体的，所以保留彩色图像也完全没有必要。
从彩色图像切换为灰度图像的具体实现方法有例如下列三种：
方法1：对每个像素的R、G、B值进行平均后作为输出图像中对应像素的R、G、B值。这样，三个色彩通道的值都相同，就等效为灰度图像。
方法2：对每个像素的R、G、B值根据如下公式求出Y值：
Y＝0.299R+0.587G+0.114B。然后，将Y值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
方法3：对每个像素的R、G、B值按如下公式求出X值：
X＝max(R，G，B)。然后，将X值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
当然，其它形式的图像切换方法也是可行的。
接下来，程序在步骤150对图像进行低通滤波。低通滤波可以在一定程度上抑制随机噪声的影响。因为随机噪声在频谱中分布比较均匀，而正常信号的频谱分布是有一定宽度的，这样通过低频滤波器，可以较好的保留正常信号的频谱成分，去掉很大一部分随机噪声。由于是对灰度图像进行滤波，滤波器可以设计得相对比较简单。比如，该滤波器可以是高斯低通滤波器。
图2是本发明的影像处理系统的结构示意框图。如图2所示，数字感光器件210在光的作用下产生图像(影像)，产生的图像输入到数字增益调节装置220和亮度统计装置230。
亮度统计装置230对该图像的亮度进行统计，得出该图像的一个统计数值，比如平均亮度。该平均亮度送入曝光时间计算装置240和增益系数计算装置250。
曝光时间计算装置240根据输入的亮度值，计算出恰当的曝光时间值，并且将该数值送入数字感光器件210，控制该器件210的曝光时间。该数值还同时送入低照度确定装置260。
增益系数计算装置250根据输入的亮度值，计算出恰当的增益系数值，并且将该数值送入数字增益装置220和低照度确定装置260。
数字增益调节装置220根据输入的增益系数，对图像进行增益调节，经过增益调节后的图像输入到灰度切换装置270。
低照度确定装置260根据输入的曝光时间值或者增益系数值，确定当前拍摄环境是否属暗处。若曝光时间是否大于某个预定值T，或者亮度增益系数是否大于某个值Gmax，则判定当前拍摄环境为暗处。当然，也可以由使用者直接设定当前拍摄环境为暗处。
灰度切换装置260将输入的图像切换为灰度图像。具体的切换方法如上文所述。然后将切换后的灰度图像送入低通滤波装置280，进行低通滤波。
本发明主要应用在包括但不限于手机摄像装置、PC摄像头和数码相机等的场合。
虽然上文较详尽地描述了本发明，但是这些描述仅是示意性的而非限制性的。显然，对于普通技术人员而言本发明会以许多方式进行变化。
比如，各装置220-280既可以实现在单片的集成电路中，也可以按照分立的电路或装置实现。
所有这样的变化都属于本发明的范围之内，而不应当被认为偏离本发明的范围。本发明仅受后附的权利要求书的精髓和范围限制。
Claims (14)
1.一种降低影像处理系统中图像噪声的方法，该方法包括如下步骤：
确定拍摄环境是否为暗处；
若是，将图像的输出模式从彩色图像切换为灰度图像；以及
对切换后的灰度图像进行低通滤波。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于确定拍摄环境是否为暗处的步骤包括检测影像处理系统的曝光时间是否大于第一预定值的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于确定拍摄环境是否为暗处的步骤包括检测影像处理系统的亮度增益系数是否大于第二预定值的步骤。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于所述切换的步骤包括对每个像素的R、G、B值进行平均后作为输出图像中对应像素的R、G、B值。
5.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于所述切换的步骤包括对每个像素的R、G、B值根据如下公式求出Y值：Y＝0.299R+0.587G+0.114B，然后将Y值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
6.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于所述切换的步骤包括对每个像素的R、G、B值按如下公式求出X值：X＝max(R，G，B)，然后将X值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
7.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于所述低通滤波由高斯低通滤波器完成。
8.一种影像处理系统，该系统包括：
确定拍摄环境是否为暗处的装置；
当确定装置确定拍摄环境为暗处的时候，将图像的输出模式从彩色图像切换为灰度图像的灰度切换装置；和
对切换后的灰度图像进行低通滤波的滤波装置。
9.如权利要求8所述的影像处理系统，其特征在于确定拍摄环境是否为暗处的装置检测影像处理系统的曝光时间是否大于第一预定值。
10.如权利要求8所述的影像处理系统，其特征在于确定拍摄环境是否为暗处的装置检测影像处理系统的亮度增益系数是否大于第二预定值。
11.如权利要求8-10之一所述的影像处理系统，其特征在于所述灰度切换装置对每个像素的R、G、B值进行平均后作为输出图像中对应像素的R、G、B值。
12.如权利要求8-10之一所述的影像处理系统，其特征在于所述灰度切换装置对每个像素的R、G、B值根据如下公式求出Y值：Y＝0.299R+0.587G+0.114B，然后将Y值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
13.如权利要求8-1 0之一所述的影像处理系统，其特征在于所述灰度切换装置对每个像素的R、G、B值按如下公式求出X值：X＝max(R，G，B)，然后将X值做为输出图像中对应像素的R、G、B值。
14.如权利要求8-10之一所述的影像处理系统，其特征在于所述滤波装置是高斯低通滤波器。
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