CN1674643A - 数字视频处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供数字视频处理装置和处理方法。用本发明的装置和方法，可通过摄像机所获取的图像的背面光校正来提高图像质量。按本发明，如果发出摄像机所获取的图像或预先存储在存储器中的视频的背面光校正指令，则提取背面光参数。而且，用所提取的背面光参数补偿所获取的图像的亮度和颜色饱和度，按此方式校正背面光。因此，用本发明可以提高图像质量。

Description

数字视频处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及数字视频处理装置及其处理方法，用本发明装置和方法，通过校正从背面光环境所获取的图像的背面光可以提高图像的质量。

背景技术

近年来，例如数码摄像机、可视电话等便携式终端的功能越来越多样，便携式终端变得越来越时髦。特别是设置有摄像机的终端需要具有从摄像机获取的视频处理功能。

这种便携式终端包括用于处理从摄像机获取的图像的视频处理器。根据摄像机与物体之间的状态可以在背面光状态下获取某些图像。在背面光状态中，图像的背景是亮的，物体是暗的。因此，图像质量会受到损坏，因此，用户不能正确识别图像上的物体。

克服该缺点的方法有曝光控制方法和用视频信号处理技术的方法。

首先，在曝光控制方法中，从输入图像中提取用于控制透镜的数据，用所提取的数据控制透镜来校正背面光。这样做，用于曝光控制的计量方法例如有：测量图像中心部分周围的中心亮度的中心加权计量法、测量图像细微部分的光的光斑计量法、和将图像分割成多个区域然后分析/计算各个分割区域的计量数据，由此确定适当的曝光的分割/矩阵计量方法等。

图1是现有的用校正背面光的预定区域执行曝光控制的视频处理器的框图。

参见图1，现有的视频处理器包括：透镜/光圈/传感器111/112/113，用于接收来自物体的光信号，输出转换成电信号的视频信号；预处理单元114，用于控制增益，将从传感器113输出的视频信号适合于在系统中进行处理和执行预处理，所述的处理和预处理例如是从视频信号等转换成数字视频信号；格式转换单元117，用于将数字视频信号转换成符合标准规范的视频格式；每个区域的亮度信号评估单元116，用于接收经反馈从预处理单元114输出的数字视频信号，评估每个区域的亮度水平，和输出对应的评估值；和微处理器115，用于从每个区域的亮度信号评估单元116输出的评估值作参考控制光圈112的开启程度。

用显示单元(附图中没有显示)显示由格式转换单元117转换的要存储在存储器中的视频信号。这种情况下，存储器是帧存储器。

因此，现有的视频处理器能在整个荧屏上保持几乎均匀的亮度。

然而，在背面光状态下视频处理器用预定区域的情况下，不能适当地处理预定区域。而且，物体放在几个区域上的情况下，由于背面光的判断故障而不能校正背面光。

例如，在物体的中心部分与周边部分的亮度对比系统中，在主物体放到图像的中心区和周边区的情况下，由于中心区和周边区之间的亮度差别不大，因此，背面光的故障可以忽略不计。但是，由于主物体并不是始终处于图像的中心区，主物体可以位于周边区，因此，在背面光状态下，位于周边区的物体的亮度小于位于中心区的主物体的亮度。因此，不能忽略背面光故障。

而且，在背面光故障不能忽略的情况下不能用曝光控制方法后续处理所获取的图像。

而且，在韩国专利申请No.10-1997-0038701中公开了用视频处理技术的背面光校正方法，和使用直方图均衡和查找表的背面光视频校正方法。

这种背面光校正方法包括：将视频亮度信号按照固定的背面光阈值分成高亮度区和低亮度区，直方图均衡各个分割的亮度信号以进行存储，和按照低/高亮度选择信息组合分割的亮度信号，获得背面光校正后的亮度信号。

但是，该背面光校正方法按照固定的背面光阈值分割亮度信号，因此，不能适当地处理获取图像的环境。

发明内容

因此，本发明涉及数字视频处理装置及其处理方法，本发明装置和方法基本上克服了由于现有技术中的局限性和缺点所引起的一个或多个问题。

本发明的第一个目的是，提供数字视频处理装置和处理方法，用本发明的装置和方法可以提高背面光状态下获取的视频图像质量。

本发明的第二个目的是，提供数字视频处理装置和处理方法，在背面光判断中不能判断视频区的状态下进行背面光校正。

本发明的第三个目的是，提供数字视频处理装置和处理方法，用本发明的装置和方法，根据背面光环境中物体的位置或物体的亮度位置，以通过用户手动校正背面光的方式，或以系统自动判断背面光的状态的方式，获得更亮和更清晰的物体图像。

本发明的其他的优点，目的和特征一部分将在随后的说明书中提出，一部分对于本领域的普通技术人员在对下文进行研究的基础上变得很清楚或可以从对本发明的实践中了结到。用本发明说明书、权利要求书和附图中指出的具体结构可以实现和达到本发明的多个目的和其他优点。

为了达到本发明的这些目的和其他优点，按照本发明的目的，正如这里所具体表达和广泛描述的，本发明的数字视频处理装置包括：视频获取单元，用于获取视频；和背面光校正单元，用于从视频获取单元获得的视频提取背面光参数，并用所提取的背面光参数补偿所获取的视频的亮度和颜色饱和度，由此校正背面光。

按照本发明的另一个技术方案，数字视频处理方法包括以下步骤：按预览模式显示视频；从按预览模式显示的视频中提取亮度水平参数和颜色饱和度水平参数，并根据所提取的参数补偿各个象素的亮度和颜色饱和度，由此校正背面光；和显示背面光校正后的视频。

应了解，以上对本发明的一般描述和以下对本发明的详细描述都是典型的范例性描述，旨在更好地说明要求保护的发明。

附图说明

本文中所包括的附图用于更好地理解本发明，附图包括在说明书中，作为说明书的一个构成部分，附图所显示的实施例和说明书一起用于说明本发明的原理。附图中：

图1是现有的数字视频处理器的框图；

图2是按本发明一个实施例的数字视频处理装置的框图；

图3是图2中的背面光校正单元的详细框图；

图4是按照本发明一个实施例的数字视频处理方法的流程图；及

图5是按照本发明另一个实施例的数字视频处理方法的流程图。

具体实施方式

现在详细参见附图中显示的本发明优选实施例的例子。全部附图中相同或类似的部件使用相同的参考标号。

图2是按本发明一个实施例的数字视频处理装置的框图；图3是图2中的背面光校正单元的详细框图。

参见图2，按本发明一个实施例的数字视频处理装置包括：视频获取单元11，用于获取视频；预处理单元12，用于根据所获取的视频执行增益控制和数字转换；背面光校正单元13，从由预处理单元12输出的视频提取背面光参数，并用所提取的背面光参数校正亮度和颜色；格式转换单元15，用于将从背面光校正单元13输出的视频转换成预定的格式；和显示单元16，用于显示从格式转换单元15输出的视频。

装置包括：存储器14，存储从预处理单元12输出的视频。和将背面光校正后的视频存储在存储器14中。

视频获取单元11可以包括：摄像模块，包括透镜、光圈、和传感器等。图像传感器，例如，CCD(电荷耦合器)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等，可以用作传感器。

预处理单元12，执行增益控制、数字转换等，预处理从视频获取单元11获取的视频。

这样做，从预处理单元12输出的视频可以直接存储在存储器14中，而不需要执行背面光校正处理，或者，可以输入到背面光校正单元13中进行背面光校正。

背面光环境中获取的视频具有以下特性。首先，能清晰地识别视频背景区与物体区之间的边界。第二，背景区与物体区之间的明显的亮度差别主要出现在两个区域之间的边界上。第三，物体区的颜色饱和度检测到小于背景区的颜色饱和度。

背面光校正单元13在预处理单元12输出的视频上执行背面光校正。用格式转换单元15转换经背面光校正单元13进行背面光校正后的视频的标准格式。然后，通过显示单元16显示视频。用于预览的从背面光环境获取的视频或预先存储在存储器中的视频的显示中，用户可以确定是否执行背面光校正。并且，背面光校正后的视频可以存储在存储器14中。

优选地，设置在预处理单元12与格式转换单元15之间的背面光校正单元12在判断背面光而不判断视频区的状态下执行背面光校正。

背面光校正单元13，如图3所示，包括：边界亮度检测单元21，背面光参数提取单元22，亮度校正单元23和颜色饱和度校正单元24。

边界亮度检测单元21用背面光环境中提取的视频特性分割亮背景区与暗物体区之间的边界。也就是说，边界亮度检测单元2 1检测两个区域之间的亮度水平。

换句话说，边界亮度检测单元21根据所获取的视频的象素的各个亮度值搜寻亮背景区与暗物体区之间的边界，然后，计算所搜寻到的边界处的亮度水平。这种情况下，尽管有各种计算系统来计算亮背景区与暗物体区之间的边界处的亮度水平，但是本发明提出其中的两个系统。

首先，搜寻视频中的全部象素，从相邻的象素中找出明显不同的亮度差别。这样做，比较亮度值的平方比只比较亮度值更有效。例如，在亮度值为‘1’和‘2’的情况下，亮度差不明显。而亮度值‘1’和‘2’的平方，即‘1’和‘4’就有明显的差别，因此，容易发现亮度明显不同于相邻象素的区域。

第二，用‘类别之间的差别’(‘between class variance’)的方法。只用亮度值找出亮背景区与暗物体区之间的边界。也就是说，用直方图计算出各个亮度值数，然后计算出全部亮度值的平均值。取任意一个亮度值K，分别找出亮度值K前的亮度水平变化量和亮度值K后的亮度水平变化量，获得具有将变化量加到所找到的值上所获得的最大值K的值。由于变化量是离散信息，所以能很好地表示亮背景区和暗物体区的亮度特性。

背面光参数提取单元22用边界亮度检测单元21在边界处检测的亮度水平作为参考提取背面光参数。也就是说，通过检索集中在亮背景区与暗物体区之间的边界处周围的亮背景区的代表值和暗物体区的代表值，确定背面光参数。

背面光参数具有用于补偿暗物体区的第一亮度加权和用于补偿亮背景区的第二亮度加权。优选地，将第一亮度加权设置成至少大于第二亮度加权。当分别按照第一亮度加权和第二亮度加权校正暗物体区亮度和亮背景区亮度时，需要用第一亮度加权将暗物体区校正得更亮，需要用第二亮度加权将亮背景区校正得更暗。

第一和第二亮度加权可以固定也可以变化，也就是说，第一和第二亮度加权可以固定地用于各个视频以校正各个区域的亮度，或者，按照各个视频的亮度可变化地校正各个区域的亮度。在第一和第二亮度加权可变化的情况下，第一和第二亮度加权中的每一个都可以不同地施加到对应的视频上。

如果与亮度相关，背面光参数可以表示成亮度水平参数。可选择地，如果与亮度和颜色饱和度相关，背面光参数可以分成亮度水平参数和颜色饱和度水平参数。

用于判断颜色饱和度校正的颜色饱和度水平参数可以不是强制性的而是任意的。也就是说，在视频颜色饱和度必然需要校正的情况下，用颜色饱和度水平参数进行校正。可以从亮度值判断颜色饱和度水平参数。通常，亮度变得越暗，颜色饱和度值按比例变得越小。而且，颜色饱和度可以按亮度比例升高。由于亮背景区不需要校正颜色饱和度，所以，相应的颜色饱和度水平参数用于暗物体区。

颜色饱和度水平参数具有新亮度水平Y’与先前的亮度水平Y之比Y’/Y所找到的颜色饱和度加权。

亮度校正单元23根据背面光参数判断单元22判断的亮度水平参数校正暗物体区和亮背景区。

例如，假设暗物体区与亮背景区之间的边界处的亮度水平是‘A’，显示边界亮度水平‘A’升高处的亮度有多大的亮度水平是‘b’，待补偿的象素的亮度水平是‘c’，和用于补偿的亮度加权是‘D’。

用公式1从亮度水平变量A、B、C、和D校正每个区域中的亮度值。

[公式1]

Y1＝[(BC)*(Y-C)]/(A-C)+C

Y’＝Y1+[(B-Y1)*(Y1-C)*D]]/(B-C)，

式中，Y是先前的亮度，Y’是新校正的亮度，Y1是临时变量。

由于在待补偿的象素的边界亮度水平-A和亮度水平-C处能最大限度地升高的最大亮度水平-B是已知值，如果找到暗物体区与亮背景区之间的亮度水平-A和亮度加权-D，那么就只能实现每个区域的亮度校正。这样做，第一亮度加权能施加到暗物体区，第二亮度加权能施加到亮背景区。

如果所获取的视频的暗物体区需要颜色饱和度校正，那么背面光参数判断单元22判断具有颜色饱和度加权的颜色饱和度水平参数，然后，颜色饱和度校正单元24用所判断的颜色饱和度水平参数校正暗物体区的颜色饱和度。

例如，如果视频格式是YUV格式，并且如果判断具有暗物体区中的颜色饱和度加权Y’/Y的颜色饱和度水平参数，那么按照公式2，颜色饱和度加权乘以暗物体区中对应的颜色U或V，就能获得颜色饱和度。

[公式2]

U′＝(Y′/Y)*U

V′＝(Y′/Y)*V，式中U或V是原先有的颜色，U′或V′是新的校正后的颜色，Y′/Y表示颜色饱和度加权。

以下将详细描述上述的数字视频处理装置中的视频处理方法。

图4是按照本发明一个优选实施例的视频处理装置中进行的背面光校正方法的流程图。

参见图4，用摄像机获取视频。然后按预览模式显示所获取的视频(S31，S32)。这样做，如果所显示的视频是在背面光环境中获取的，那么物体区是暗的，而背景区看来是亮的。

如果用户按预览模式执行背面光校正(S33)，那么根据所获取的视频的每个象素的亮度值提取暗物体区与亮背景区之间的边界。而且，检测所提取的边界的亮度水平(S34)。

取所检测到的亮度水平做参考，判断暗物体区和亮背景区的背面光参数(S35)。

这样做，根据物体与背景之间的边界处的亮度水平找出背面光参数中的亮度水平参数和颜色饱和度水平参数。根据物体和背景之间的边界处的亮度水平，亮度水平参数具有补偿暗物体区的第一亮度加权和补偿亮背景区的第二亮度加权。颜色饱和度水平参数具有用暗物体区中的新亮度水平与原先有的亮度水平之比得出的颜色饱和度加权。颜色饱和度水平参数可以用在由于暗物体区中的颜色饱和度明显下降需要补偿的情况下。除此之外，可以不使用颜色饱和度水平参数。

随后，用亮度水平参数进行亮度校正和用颜色饱和度水平参数进行颜色饱和度校正(S36，S37)。随着亮度和颜色饱和度被校正完成了相应的视频背面光校正。

而且，显示背面光校正后的视频(S38)。如果在显示视频时用户选择视频存储，则存储背面光校正后的视频(S40)。因此，背面光环境中获取的视频按要存储的预览模式直接校正背面光。

图5是按本发明一个优选实施例的视频处理方法中进行的背面光校正方法的流程图。

参见图5，一旦用户选择存储器中存储的视频，那么显示所选择的视频。如果用户执行背面光校正，则检测视频的背景与物体之间的边界处的亮度水平(S43)

由于在要存储在存储器中的在背面光环境中获取的视频不进行背面光校正，所以，物体区看起来发暗，而背景区发亮。根据所显示的视频的象素的亮度值找出暗物体区与亮背景区之间的边界，并检测所找到的两个区域之间的边界处的亮度水平。

根据检测到的亮度水平判断暗物体区和亮背景区的背面光参数(S44)。

这样做，将根据在物体与背景之间的边界处的亮度水平所找到的亮度水平参数和颜色饱和度水平参数作为背面光参数。根据物体和背景之间的边界处的亮度水平，亮度水平参数具有补偿暗物体区的第一亮度加权和补偿亮背景区的第二亮度加权。

而且，颜色饱和度水平参数具有用暗物体区中的新亮度水平与原先有的亮度水平之比得出的颜色饱和度加权。颜色饱和度水平参数可以用在由于暗物体区中的颜色饱和度明显下降需要补偿的情况下。其它情况下，可以不使用颜色饱和度水平参数。

随后，用亮度水平参数进行亮度校正和用颜色饱和度水平参数进行颜色饱和度校正(S45，S46)。随着亮度和颜色饱和度被校正完成了相应的视频背面光校正。

而且，再显示背面光校正后的视频(S47)。根据用户的需要，更新要按视频的位置存储的背面光校正后的视频(S48)。因此，在背面光环境中获取的视频不直接校正背面光。而是暂时存储视频，然后按需要，用要存储的背面光校正进行更新。

用按本发明的数字视频处理装置和处理方法，从背面光环境中获取的视频寻找暗物体区与亮背景区之间的边界处的亮度水平，和根据亮度水平值按照每个区域的背面光参数校正亮度和颜色饱和度，按此方式提高背面光状态中的图像质量。

自动检测了有或无背面光环境中获取的视频的背面光之后，可以自动进行背面光校正。而且还可以允许用户在视频上进行背面光的手动校正。而且，进行背面光校正与是否是原先获取的视频或者是当前获取的视频无关。

按本发明可以不要预先判断暗物体区和亮背景区而用背面光参数进行背面光校正。

通过自动处理背面光环境中的视频的物体的位置状态或亮度状态进行背面光校正，能获得更亮更清晰的物体。

通过允许用户在所获取的视频上或在存储器中存储的视频上进行背面光校正，用户可以在具体的视频上进行背面光校正。

本行业的技术人员应了解，本发明可以进行各种改进和变化。因此，本发明覆盖本发明的这些改进和变化，本发明的这些改进和变化落入所附权利要求书及其等效物所限定的本发明范围内。

Claims (20)

1、数字视频处理装置，包括：

视频获取单元，用于获取视频；和

背面光校正单元，用于从视频获取单元所获取的视频提取背面光参数，和用所提取的背面光参数补偿所获取的视频的亮度和颜色饱和度来校正背面光。

2、按照权利要求1的装置，其特征是，由用户进行所获取的视频的背面光校正。

3、按照权利要求1的装置，还包括：预处理单元，用于对从视频获取单元获取的视频信号进行增益控制，和将该视频信号转换成数字信号以输出到背面光校正单元。

4、按照权利要求1的装置，其特征是，通过显示单元向用户确认背面光校正前/后的视频。

5、按照权利要求1的装置，还包括：存储装置，用于存储背面光校正后的视频和用视频获取单元所获取的视频。

6、按照权利要求1的装置，所述背面光校正单元包括：

边界亮度检测单元，用于计算所获取的视频的暗物体区与亮背景区之间的边界处的亮度水平；

背面光参数检测单元，用于根据计算出的边界亮度水平提取暗物体区和亮背景区的背面光参数；和

亮度校正单元，按照检测到的背面光参数校正亮度。

7、按照权利要求1的装置，其特征是，背面光参数包括：指示亮度加权补偿程度的亮度水平参数，和指示颜色饱和度的补偿程度的颜色饱和度水平参数。

8、按照权利要求7的装置，还包括：颜色饱和度校正单元，根据颜色饱和度水平参数校正颜色饱和度。

9、按照权利要求6的装置，其特征是，背面光参数具有亮度加权，用于根据物体的阴暗程度和背景区的光亮程度进行亮度补偿。

10、按照权利要求9的装置，其特征是，亮度加权包括：用于补偿暗物体区的比较大的亮度的第一亮度加权，和用于补偿亮背景区的比较小的亮度的第二亮度加权。

11、按照权利要求8的装置，其特征是，颜色饱和度水平参数只加到暗物体区。

12、按照权利要求8的装置，其特征是，颜色饱和度水平参数具有颜色饱和度加权，用于按新亮度水平与原先的亮度水平之比补偿象素的颜色饱和度。

13、数字视频处理方法，包括以下步骤：

按预览模式显示视频；

通过从按预览模式显示的视频提取亮度水平参数和颜色饱和度水平参数，和通过根据所提取的参数补偿每个象素的亮度和颜色饱和度，校正背面光；和

显示背面光校正的视频。

14、按照权利要求13的方法，其特征是，所显示的视频是用摄像机获取的视频。

15、按照权利要求13的方法，其特征是，所显示的视频是预先存储在存储器中的视频，并相当于背面光没有校正的视频。

16、按照权利要求13的方法，背面光校正步骤包括以下步骤：

根据视频的象素的亮度值计算暗物体区与亮背景区之间的边界处的亮度水平；

根据所计算出的边界处的亮度检测各暗物体区和亮背景区的亮度水平参数和颜色饱和度水平参数；

按照亮度水平参数校正暗物体区和亮背景区的亮度；和

按照颜色饱和度水平参数校正颜色饱和度。

17、按照权利要求16的方法，其特征是，亮度水平参数具有补偿暗物体区的第一亮度加权和补偿亮背景区的第二亮度加权。

18、按照权利要求16的方法，其特征是，颜色饱和度水平参数只应用到暗物体区。

19、按照权利要求16的方法，其特征是，颜色饱和度水平参数具有按新亮度水平与原先的亮度水平之比补偿象素的颜色饱和度的颜色饱和度加权。

20、按照权利要求16的方法，还包括以下步骤：如果按照预览模式显示视频，则允许用户执行视频的背面光校正。

Images