CN1925582A - 使用亮度直方图改善对比度增强的技术 - Google Patents

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Abstract

在此描述了一种增强视频清晰度的装置、系统、方法和物品。所述装置包括具有对比度增强模块的媒体处理节点。该对比度增强模块接收具有多个亮度区的输入图像并且使用亮度直方图和生成具有多个片段的连续亮度传输曲线的亮度传输函数创建输出图像，其中每个片段都与所述亮度区域之一相对应。同时也描述并声明了其他实施例。

Description

使用亮度直方图改善对比度增强的技术
背景技术
清晰度是由人类视觉系统确定的知觉特征。改善图像内明亮区和阴暗区之间对比度的技术可以改善图像的清晰度。然而这些技术往往需要复杂的硬件或者会产生降低清晰度改善整体效果的令人不愉快的伪像。
附图说明
图1示出了媒体处理系统的一个实施例。
图2示出了媒体处理子系统的一个实施例。
图3示出了输入图像以及用于该输入图像的亮度直方图的一个实施例。
图4示出了输出图像以及用于该输出图像的亮度直方图的一个实施例。
图5示出了亮度传递函数图的一个实施例。
图6示出了逻辑流程的一个实施例。
具体实施方式
图1示出了一个系统的实施例。图1示出了系统100的框图。在一个实施例中，系统100例如可包括具有多个节点的媒体处理系统。节点可以包含在系统100内处理和/或传送信息的任何物理或逻辑实体，并且可以按照给定的设计参数或性能限制按期望实现作为硬件、软件或它们的各种组合。虽然图1示出了具有特定拓扑结构的有限数量的节点，但是应该认识到系统100可以按照给定的实现所需而包括具有任何拓扑结构类型的更多或者更少的节点。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，节点可以包括或被实现为计算机系统、计算机子系统、计算机、设备、工作站、终端、服务器、个人计算机(PC)、膝上型计算机、超膝上型计算机、手持计算机、个人数字助理(PDA)、机顶盒(STB)、电话、移动电话、蜂窝电话、手机、无线接入点、基站(BS)、用户站(SS)、移动用户中心(MSC)、无线电网络控制器(RNC)、微处理器、诸如专用集成电路(ASIC)的集成电路、可编程逻辑器件(PLD)、诸如通用处理器、数字信号处理器(DSP)和/或网络处理器的处理器、接口、输入/输出(I/O)设备(例如，键盘、鼠标、显示器、打印机)、路由器、集线器、网格、网桥、交换机、电路、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、晶体管或者其他任何器件、机器、工具、设备、元件或它们的组合。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，节点可以包括或被实现为软件、软件模块、应用程序、程序、子例程、指令集、计算代码、字、值、符号或它们的组合。节点可以根据预定的计算机语言、方式或者句法而实现，以指令处理器执行某些功能。计算机语言的实例包括C、C++、Java、BASIC、Perl、Matlab、Pascal、Visual BASIC、汇编语言、处理器的机器码、微码等等。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，通信系统100可以根据一个或多个协议进行信息的通信、管理或处理。协议可以包括用于管理节点间通信的一组预定义的规则或指令。协议可以由标准组织公布的一个或多个标准来定义，所述标准组织诸如可包括国际电信同盟(ITU)、国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、电气和电子工程师协会(IEEE)、因特网工程任务组(IETF)、运动图像专家组(MPEG)等等。例如，可以安排所述实施例根据相关的媒体处理标准来运作，例如国家电视制式委员会(NTSC)标准、逐行倒相制(PAL)标准、MPEG-1标准、MPEG-2标准、MPEG-4标准、陆上数字视频广播(DVB-T)广播标准、ITU/IEC H.263标准、2000年11月公布的低比特率通信视频编码、ITU-T Recommendation H.263v3和/或ITU/IEC H.264标准、以及2003年5月公布的甚低比特率通信视频编码、ITU-TRecommendation H.264等等。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，可配置系统100的节点用于对诸如媒体信息和控制信息的不同种类的信息进行通信、管理或处理。媒体信息的实例通常包括代表用户意图内容的任何数据，诸如语音信息、视频信息、音频信息、图像信息、文本信息、数字信息、字母数字符号、图形等等。控制信息指的是代表自动化系统意图的命令、指令或控制字的任何数据。例如，可以使用控制信息来路由媒体信息通过一系统，以建立设备间的连接、指令节点以预定方式处理媒体信息等等。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，系统100可被实现作为有线通信系统、无线通信系统或者两者的组合。虽然通过实例的方式使用特定通信媒体示出了系统100，但是应该认识到在此讨论的原理和技术也可使用任何类型的通信媒体和相关技术得以实现。各实施例不限于上下文所述。
当实现作为有线系统时，系统100例如可以包括配置用于经由一个或多个有线通信媒体进行信息通信的一个或多个节点。有线通信媒体的实例包括导线、电缆、印刷电路板(PCB)、背板、开关结构、半导体材料、双绞线、同轴电缆、光纤等等。有线通信媒体可以使用输入/输出(I/O)适配器与节点连接。可以配置I/O适配器与任何合适技术一并操作，以使用一组期望的通信协议、服务或操作程序来控制节点间的信息信号。I/O适配器还可包括连接该I/O适配器与相应的通信媒体的适当物理连接器。I/O适配器的实例包括网络接口、网络接口卡(NIC)、盘控制器、视频控制器、音频控制器等等。各实施例不限于上下文所述。
当实现作为无线系统时，系统100例如可以包括配置用于经由一个或多个无线通信媒体进行信息通信的一个或多个无线节点。无线通信媒体的实例包括部分无线频谱，诸如RF频谱。无线节点可包括适于经由指定无线频谱进行信息信号通信的组件和接口，诸如一个或多个天线、无线发射机/接收机(“收发机”)、放大器、滤波器、控制逻辑、天线等等。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，系统100能够包括含有一个或多个媒体源节点102-1-n的媒体处理系统。媒体源节点102-1-n可以包括能够起于或发出媒体信息和/或控制信息给媒体处理节点106的任何媒体源。更具体地，媒体源节点102-1-n可以包括能够起于或发出数字音频和/或视频(AV)信号给媒体处理节点106的任何媒体源。媒体源节点102-1-n的实例包括能够存储和/或传送媒体信息的任何硬件或软件元素，诸如数字通用盘(DVD)设备、视频家用系统(VHS)设备、数字VHS设备、个人视频记录器、计算机、游戏控制台、致密盘(CD)播放器、计算机可读或机器可读存储器、数码照相机、便携摄录机、视频监视系统、电话会议系统、电话系统、医疗测量仪器、扫描仪系统、复印机系统等等。媒体源节点102-1-n的其他实例可以包括为媒体处理节点106提供广播或流式的模拟或数字AV信号的媒体分布式系统。媒体分布式系统的实例例如可包括无线电(OTA)广播系统、陆上电缆系统(CATV)、卫星广播系统等等。应该认识到根据给定的实现，媒体源节点102-1-n可内置或外置于媒体处理节点106。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，接收自媒体源节点102-1-n的传入视频信号可具有有时也被称为目力分辨率格式的自然格式。目力分辨率格式的实例包括数字电视(DTV)格式、高清电视(HDTV)、逐级格式、计算机显示格式等等。例如，可以使用范围在480可见线/每帧至1080可见线/每帧的垂直分辨率以及范围在640可见像素/每线至1920可见像素/每线的水平分辨率对媒体信息进行编码。在一个实施例中，媒体信息例如可被编码为具有720逐级(720p)目力分辨率格式的HDTV视频信号，其中720p指的是720个垂直像素和1280个水平像素(720×1280)。在另一个实施例中，媒体信息可以具有对应于各种计算机显示格式的目力分辨率格式，诸如视频图形阵列(VGA)格式分辨率(640×480)、扩展图形阵列(XGA)格式分辨率(1024×768)、超级XGA(SXGA)格式分辨率(1280×1024)、甚超级XGA(UXGA)格式分辨率(1600×1200)等等。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理系统100可以包括经由一个或多个通信媒体104-1-m与媒体源节点102-1-n相连接的媒体处理节点106。媒体处理节点106可以包括前述配置用于处理接收自媒体源节点102-1-n的媒体信息的任何节点。在各实施例中，媒体处理节点106可以包括或实现为一个或多个媒体处理设备，该设备可具有处理系统、处理子系统、处理器、计算机、器件、编码器、解码器、编码/解码器(CODEC)、滤波器设备(例如，图形缩放设备、解块滤波设备)、变换设备、娱乐系统、显示装置或者任何其他的处理体系结构。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理节点106可以包括媒体处理子系统108。媒体处理子系统108可以包括处理器、存储器以及配置用于处理接收来自媒体源节点102-1-n的媒体信息的应用硬件和/或软件。例如，媒体处理子系统108可被配置以改变图像或图片的对比度级并执行将在随后详述的其他媒体处理操作。媒体处理子系统108可将经处理的媒体信息输出至显示装置110。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理节点106可以包括显示装置110。显示装置110可以是能显示从媒体源节点102-1-n接收的媒体信息的任何显示装置。显示装置能够以给定的格式分辨率显示媒体信息。例如，显示装置110可以在显示屏上显示具有VGA格式分辨率、XGA格式分辨率、SXGA格式分辨率、UXGA格式分辨率等等的媒体信息。显示装置的类型和格式分辨率可以根据给定的设计或性能限制变化，并且各实施例不限于上下文所述。
在通常的操作中，媒体处理节点106可以接收来自一个或多个媒体源节点102-1-n的媒体信息。例如，媒体处理节点106可以接收来自实现为与媒体处理节点106集成的DVD播放器的媒体源节点102-1-n的媒体信息。媒体处理子系统108可以检索来自该DVD播放器的媒体信息，将该媒体信息从目力分辨率格式转换成显示装置110的显示分辨率格式，并使用显示装置110再现媒体信息。
在各实施例中，可配置媒体处理节点106用于接收来自一个或多个媒体源节点102-1-n的输入图像。输入图像包括从一个或多个视频图像中导出或与其相关联的任何数据或媒体信息。在一个实施例中，输入图像例如可包括视频序列中含有在水平和垂直方向上采样的信号(例如，Y、U和V)的图片。在各实施例中，输入图像包括一个或多个图像、视频数据、视频序列、图片组、图片、图像、区域、对象、帧、片、宏块、块、像素、信号等等。分配给像素的值包括实数和/或整数。
在各实施例中，可配置媒体处理节点106执行对已接收输入图像的清晰度增强。视频序列中图片的亮度可以描述该图片中一个或多个像素的灰度量。当与该图片中剩余像素的全部亮度值组合时，就会给出该图像的明亮区(部分)和灰暗区(部分)之间改变的整体印象。这就能确定视频序列中对比度感知水平。加宽明亮和灰暗区之间的亮度差可以导致对图片深度和清晰度的感知增强，从而改善人类视觉系统对该图片的感知。
增强明亮和灰暗区之间亮度差以改善图片对比度的传统技术存在诸多缺点。例如，一种技术通过使用多个被连接的线性片段来建立并修改直方图的方法来执行对比度增强。该技术依赖于使用对亮度直方图昂贵的计算机分析来检测控制点以产生多个连接的线性片段用于近似输入和输出亮度之间的传输函数。亮度直方图例如可提供图像的亮度分布。然而这些技术相对复杂并且实践起来相当昂贵。此外，两个线性片段间连接点的不连续性相对较强会导致突变和不良的过渡。而这又会产生非期望的人为阴影、轮廓、带、伪像等等。
某些实施例试图解决这些和其他问题。在各实施例中，可配置媒体处理节点106的媒体处理子系统108对已接收的输入图像执行对比度或清晰度增强。在一个实施例中，媒体处理子系统108例如可包括对比度增强模块。可配置该对比度增强模块用于接收带有多个亮度区域的输入图像并且使用亮度直方图和亮度传输函数创建输出图像，其中的亮度传输函数生成具有多个各自对应一个亮度区域的片段的连续的亮度传输曲线。亮度直方图可以提供图像的亮度分布。亮度直方图可以根据位于特定亮度值范围内的亮度值分组图像像素。亮度直方图可用于确定给定的亮度值范围内有多少像素以及这些像素占图像内全部像素数的百分比。在一个实施例中，亮度传输函数可以包括改变输入图像亮度的一个或多个预定义或预先确定的数学函数以实现对比度增强的更强感知。如下将参考图2大致描述系统100，并具体描述媒体处理子系统108。
图2示出了媒体处理子系统108的一个实施例。图2示出了适于在图1中描述的媒体处理节点106中使用的媒体处理子系统108的框图。然而各实施例不限于图2中给出的实例。
如图2所示，媒体处理子系统108可以包括多个元件。实现一个或多个元件可以按给定的设计或性能限制使用一个或多个电路、组件、寄存器、处理器、软件子例程、模块或它们的任意组合。虽然图2以示例性的方式示出了特定拓扑结构中有限数量的元件，但应该认识到对于给定的实现，可以在媒体处理子系统108中使用所希望的具有任何合适拓扑结构的更多或更少的元件。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理子系统108包括处理器202。处理器202可由任何处理器或逻辑器件实现，诸如复杂指令集计算机(CISC)微处理器、精简指令集计算机(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现指令集组合的处理器或者其他处理器设备。在一个实施例中，例如可将处理器202实现为通用处理器，诸如由IntelCorporation，Santa Clara，California生产的处理器。也可将处理器202实现为专用处理器，诸如控制器、微控制器、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、媒体处理器、输入/输出(I/O)处理器、媒体访问控制(MAC)处理器、无线电基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)等等。各实施例不限于上下文所述。
在一个实施例中，媒体处理子系统108可以包括耦合至处理器202的存储器204。存储器204可以按照给定实现的期望，经由通信总线214或者通过处理器202和存储器204之间的专用通信总线与处理器202相耦合。存储器204可以实现为使用任何能够存储数据的机器可读或计算机可读媒体，包括易失性和非易失性存储器。例如，存储器204可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、双倍速DRAM(DDRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、诸如铁电体聚合物存储器、双向开关半导体存储器、相变或铁电体存储器、硅氧氮氧硅(SONOS)存储器、磁性或光学卡的聚合物存储器，或者适于存储信息的任何合适的其他种类的媒体。应该注意到存储器204的部分或全部都可包括在与处理器202相同的集成电路上，或者能可选地位于处理器202所在集成电路之外的集成电路或其他介质(例如硬盘驱动)上。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理子系统108可以包括收发机206。收发机206可以是被配置用于根据期望的无线协议而进行操作的任何无线电发射机和/或接收机。合适无线协议的实例包括各种无线局域网(WLAN)协议，例如IEEE 802.xx序列协议，诸如IEEE 802.11a/b/g/n、IEEE 802.16、IEEE 802.20等等。其他的无线协议实例包括各种无线广域网(WWAN)协议，诸如使用通用分组无线业务(GPRS)的全球移动通信系统(GSM)蜂窝无线电电话系统协议、使用1×RTT的码分多址(CDMA)蜂窝无线电电话通信系统、增强型数据速率全球演进(EDGE)系统等等。无线协议的其他实施例还包括无线个人区域网(PAN)协议，诸如红外线协议、蓝牙专业组(SIG)序列协议中的协议，包括蓝牙规范版本v1.0、v1.1、v1.2、v2.0和使用增强型数据速率(EDR)的v2.0，以及一个或多个蓝牙轮廓(在此全体称为“蓝牙规范”)等等。其他合适的协议包括超宽带(UWB)、数字办公室(DO)、数字家庭、受信平台模块(TPM)、ZigBee和其他协议。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理子系统108可以包括一个或多个模块。这些模块可以按给定设计或性能限制的包括或实现为一个或多个系统、子系统、处理器、设备、机器、工具、组件、电路、寄存器、应用、程序、子例程或者它们的任意组合。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理子系统108可以包括对比度增强模块(CEM)208。CEM 208可用于调整输入图像的对比度水平。在一个实施例中，可配置CEM 208执行对已接收输入图像的清晰度或对比度增强。CEM 208可以利用一个或多个预定义或预先确定的数学亮度传输函数改变输入图像的亮度以实现对比度增强的更强感知。例如，可将预先确定的数学函数存储在任何合适的存储设备中，诸如存储器204、大容量存储设备(MSD) 210、硬件实现的查找表(LUT) 216等等。应该认识到CEM 208可以实现为由处理器202执行的软件、诸如媒体处理器或电路的专用硬件或它们的组合。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理子系统108可以包括MSD 210。MSD 210的实例包括硬盘、软盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)、可记录致密盘(CD-R)、可再写入致密盘(CD-RW)、光盘、磁性介质、磁光介质、可移除存储卡或盘、各种DVD设备、磁带设备、磁带盒设备等等。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理子系统108可以包括一个或多个I/O适配器212。I/O适配器212的实例包括通用串行总线(USB)端口/适配器、IEEE 1394固件端口/适配器等等。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，媒体处理子系统108接收来自一个或多个媒体源节点102-1-n的媒体信息。例如，媒体源节点102-1包括与处理器202连接的DVD设备。另外，媒体源节点102-2包括存储数字AV文件(诸如运动图像专家组(MPEG)编码AV文件)的存储器204。CEM 208用于接收来自大容量存储设备210和/或存储器204的媒体信息，处理该媒体信息(例如，经由处理器202和/或CEM 208)并且在显示装置110上显示这些媒体信息。
如上所述，CEM 208可以利用一个或多个数学亮度传输函数改变输入图像的亮度以实现对比度增强的更强感知。例如，媒体处理节点106接收具有一级对比度的输入图像并且使用亮度直方图和特定的亮度传输函数创建具有二级对比度的输出图像。媒体处理节点106可以通过使用媒体处理子系统108的CEM 208实现上述操作。CEM 208检索来自存储器的预定义或预先确定的亮度传输函数。在一个实施例中，例如可将亮度传输函数存储在LUT 216中。CEM 208可以使用亮度传输函数修改一个或多个像素的亮度值以改变输入图像的对比度，从而创建输出图像。在创建输出图像之前，CEM 208可以执行某些初始操作以决定是否使用亮度传输函数修改输入图像的对比度。在一个实施例中，例如可以通过生成并分析输入图像的亮度直方图来执行这些决定。如下将参考图3至图6更详细地描述这些或其他亮度传输函数。
图3示出了输入图像以及该输入图像的亮度直方图的一个实施例。图3示出了输入图像302以及输入图像302的亮度直方图304。如亮度直方图304所示，输入图像302全部像素中相对较大数量的像素具有约在40至60之间的亮度值。相对地，相对较少的像素位于0-25的较低亮度值范围以及225-255的较高亮度值范围。通常，较低的亮度值表示输入图像302的灰暗部分或区域，而较高的亮度值表示输入图像302的较亮(明亮)部分或区域。中间范围值通常表示输入图像302灰暗和明亮区域之间亮度的改变程度。但应理解对给定实现可以按期望改变这些表示(例如，较高的亮度值可以表示灰暗区)。各实施例不限于上下文所述。
图4示出了输出图像以及该输出图像的亮度直方图的一个实施例。图4示出了输出图像402以及输出图像402的亮度直方图404。输出图像402表示由CEN 208处理之后的图像。如亮度直方图404所示，输出图像402全部像素中相对较大数量的像素仍然具有约在40至60之间的亮度值，虽然40至60范围内的具体百分比已被稍加修改。类似地，输出图像402中仍然存在相对较少的像素位于0-25的较低亮度值范围。然而如亮度直方图404所示指向225-255范围的较高亮度值的像素数目在经由CEM 208处理之后，相对于亮度直方图304所示的225-25范围的较高亮度值有所增加。如亮度直方图404所示，CEM 208在创建输出图像402时使用亮度传输函数修改了输入图像302的对比度级别，从而创建了相比输入图像302具有较高清晰度、深度和匀边(crispness)度的输出图像402。如下将参考图5更详细地描述CEM 208使用的亮度传输函数。
图5示出了亮度传输函数曲线图的一个实施例。曲线图500示出了适于CEM208使用以执行图像对比度调整和对比度增强的亮度输入/输出传输函数的实例。更具体地，假设在8位像素值的情况下，曲线图500示出了X轴上范围在0-255之间的亮度输入Yin以及Y轴上范围在0-255之间的亮度输出Yout。可以使用亮度传输函数改变一个或多个图像中对应像素的亮度值以改变图像的对比度。能够使用诸多函数用以弯曲输入图像的亮度，从而获取对比度亮度得到改善的输出图像。
在一个实施例中，例如可如曲线图500所示，通过配置用于产生包括多个片段的亮度传输曲线504的亮度传输函数执行对输入图像亮度值的改变(再-映射)。如曲线图500所示，亮度传输曲线508可以包括三个亮度曲线片段502、504和506。片段502对应于图像的灰暗区(较低亮度值)。片段504对应于图像的中间区(中间亮度值)。片段506对应于图像的明亮区(较高亮度值)。每个片段都表示某次方的多项式。在一个实施例中，应该选择一给定的亮度传输曲线(例如，第一次方多项式)以提供中间区内的基本单一，同时降低片段502和504之间以及片段504和506之间连接点的不连续性。虽然曲线图500提供了这一亮度传输曲线的实例，但是应该认识到也可按给定实现所需而使用其他亮度传输函数。各实施例不限于上下文所述。
如曲线图500所示，CEM 208使用亮度传输函数将亮度输入Yin(例如，输入图像302)的第一组亮度值沿着曲线500的亮度传输曲线508而转换成或改变为亮度输出Yout(例如，输出图像402)的第二组亮度值。亮度传输曲线508通过使用亮度传输函数增加表示输入图像明亮部分的第一组像素的第一组像素值并且降低表示输入图像灰暗部分的第二组像素的第二组像素值，就能创建其图片质量优于输入图像的输出图像。
在通常的操作中，CEM 208接收具有诸如灰暗区、中间区和明亮区的多个亮度区域的输入图像302。CEM 208使用亮度直方图204以及生成具有多个片段(例如，502、504和506)的连续亮度传输曲线(例如，亮度传输曲线508)的亮度传输函数来创建输出图像402。片段502、504和506分别对应于输入图像302的灰暗区、中间区和明亮区。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，CEM 208确定是否使用亮度直方图304修改亮度区域内的一个或多个亮度值以创建输出图像402。在一个实施例中，CEM 208例如可以使用亮度直方图304识别具有灰暗区内亮度值的像素百分比以及具有明亮区内亮度值的像素百分比。如果第一百分比在第一预定阈值百分比内并且第二百分比在第二预定阈值百分比内，则CEM 208就能确定修改在一个或多个亮度区域内的一个或多个亮度值。如下将用实例详细描述。
在一个实施例中，例如可配置CEM 208用来生成和/或分析视频序列中每张图片或图像的亮度直方图。CEM 208可以生成或建立用以识别一个特定亮度值范围有多少像素的亮度直方图。诸如亮度直方图304的亮度直方图可用于确定是否使用各自对应的亮度曲线片段502和506修改输入图像302的灰暗区和/或明亮区内的亮度值。
在一个实施例中，CEM 208例如可使用亮度直方图304识别具有灰暗区范围内亮度值的第一像素百分比。例如，假设将1％的值定义为灰暗区内的最暗亮度百分比。在此情况下，最暗亮度百分比表示输入图像302可用亮度值总数的最低1％(bottom 1％)。假设使用8位表示每个亮度值，则亮度值的总数是256(或更确切的是0-255)。256个可能亮度值的最低1％是那些亮度值约在0至3之间的像素。第一像素百分比的实例可以表示输入图像302内具有位于被定义为最暗亮度百分比内的亮度值(在此实例中是在0-3或0-1％之间)的像素数。如亮度直方图304所示，最低1％内的像素数似乎为0，因此在此情况下的第一百分比是0除以输入图像304的像素总数。假设输入图像302是具有720p分辨率的HDTV信号图像，所以该第一百分比就是0除以921600总像素或0％。该像素百分比就表示了输入图像302的最暗部分，即亮度组分中的最黑部分。CEM 208随后就比较第一百分比和第一预定阈值百分比。第一预定阈值百分比可以是任何百分数，但是应是充分的以保证有足够的像素位于灰暗区内以能够从对比度增强中获益。在一个实施例中，第一预定阈值百分比例如可以包含输入图像302内像素总数的10％。因为0％的第一百分比在10％的灰暗区第一预定阈值百分比内，所以随后就可使用亮度传输曲线508的片段502修改输入图像302的灰暗区亮度值。
在一个实施例中，CEM 208例如还可使用亮度直方图304识别具有明亮区范围内亮度值的第二像素百分比。例如，假设将5％的值定义为明亮区内的最亮(最明亮)亮度百分比。在此情况下，最亮亮度百分比表示输入图像302可用亮度值总数的最高5％(top 5％)。再次假设使用8位表示每个亮度值，则256个可能亮度值的最高5％是那些亮度值约在242至255之间的像素。第二像素百分比的实例可以表示输入图像302内具有位于被定义最亮亮度百分比内亮度值(在此实例中是在242至255之间或5％)的像素数。如亮度直方图304所示，最高5％内的像素数似乎约为1×104或10000个像素。因此在此情况下的第二百分比是10000除以921600或1％。该像素百分比就表示了输入图像302的最亮部分，即亮度组分中的最白部分。CEM 208随后就比较第二百分比和第二预定阈值百分比。如同第一预定阈值百分比那样，第二预定阈值百分比可以是任何百分数，但是应充分保证有足够的像素位于明亮区内以能够从对比度增强中获益。在一个实施例中，第二预定阈值百分比可以包含输入图像302内像素总数的10％。因为1％的第二百分比在10％的明亮区第二预定阈值百分比内，所以随后就可使用亮度传输曲线508的片段506修改输入图像302的明亮区亮度值。
在一个实施例中，还可以使用亮度传输曲线508的片段504修改输入图像302中间区的亮度值。不同于灰暗区或明亮区，假设中间区具有足以从对比度增强中获益的足够亮度值，因此决定的做出就没有必要参考灰暗区和明亮区。如前所述，片段504应该包括在中间区基本为一并试图降低片段502和504之间以及片段504和506之间连接点不连续性的亮度传输曲线。亮度传输曲线508是具有被配置用于平滑连接点的分段线性片段以保持分段多项式近似曲线处曲线连续性的亮度传输曲线实例。于是当输入图像的相邻区域属于亮度传输曲线输入上不同亮度范围时，该亮度传输曲线508就可能避免传统分段线性传输曲线会产生的带状/轮廓伪像。各实施例不限于上下文所述。
应该认识到以上关于CEM 208描述的特定值仅以实例的方式给出。也可按照给定实现的要求实现其他值。各实施例不限于上下文所述。
在各实施例中，CEM 208可以增加输入图像明亮区相对于输入图像绝对最大亮度值的第一组亮度值，并且降低输入图像灰暗区相对于输入图像绝对最小亮度值的第二组亮度值，从而通过将诸如最暗像素和最亮像素的亮度极值伸展至暗黑和亮白的最大可能值来改善输出图像的质量。在一个假设使用8位表示每像素的实施例中，绝对最大亮度值可以是用于亮白的255，而绝对最小亮度值可以是用于暗黑的0。这是一个可期望的特性，因为该技术增强了视频序列中的整体感知清晰度以及感知深度印象。
在一个实施例中，CEM 208例如可以识别灰暗区内的最小亮度值以及明亮区内的最大亮度值。CEM 208可以将灰暗区的最小亮度值修改为输入图像的绝对最小亮度值。CEM 208可以相对于该绝对最小亮度值修改灰暗区内任何剩余的亮度值。CEM 208还可以可以将明亮区的最大亮度值修改为输入图像的绝对最大亮度值。CEM 208可以相对于该绝对最大亮度值修改明亮区内任何剩余的亮度值。
在一个实施例中，例如有灰暗区和明亮区的两组点表示亮度分布中的极值。而剩余的点则占像素值的大多数，在此实例中是输入图像302中像素的94％。CEM208沿着不同的亮度区重新映射亮度分布。对于最暗的1％，CEM 208将最暗值推至绝对零亮度并由此校正该百分比内的剩余点。对于最亮的5％区域，CEM 208将最亮值推至绝对最大亮度并由此校正该百分比内的剩余点。对于中间区内的94％的剩余点，CEM 208应用引起输入和输出亮度之间单一传输函数小量偏离的变化，同时保持亮度传输曲线508在连接传输曲线片段502和504以及传输曲线片段504和506时尽可能地接近连续。各实施例不限于上下文所述。
如下还将参考随后的附图和实例对上述实施例的操作进行进一步的描述。某些附图可以包括逻辑流程。虽然此处呈现的附图包括具体的逻辑流程，但是应该认识到该逻辑流程仅提供了如何实现在此描述的功能的一个实例。此外，除非明确指出，给定的逻辑流程不必以示出的顺序执行。而且给定的逻辑流程可由硬件元件、处理器执行的软件元件或它们的组合实现。各实施例不限于上下文所述。
图6示出了一个逻辑流程实施例。图6示出了逻辑流程600。逻辑流程600可以表示由在此描述的诸如媒体处理系统100、媒体处理子系统108和/或CEM 208的一个或多个实施例执行的操作。如逻辑流程600所示，可在框602处接收带有多个亮度区的输入图像。可以在框604做出是否使用亮度直方图修改所述亮度区内一个或多个亮度值的决定。而在框606处，则可使用亮度传输函数创建输出图像，其中该亮度传输函数生成具有多个分别与一个亮度区相对应的片段的连续亮度传输曲线。各实施例不限于上下文所述。
在一个实施例中，亮度传输曲线的第一片段可以对应于输入图像的灰暗区，亮度传输曲线的第二片段可以对应于输入图像的中间区，而亮度传输曲线的第三片段可以对应于输入图像的明亮区。各实施例不限于上下文所述。
在一个实施例中，每个片段都表示某次方的一多项式。第二片段可表示被选用于增加第一片段和第二片段之间的第一连接点处以及第二片段和第三片段之间第二连接点处的连续性的第一次方多项式。各实施例不限于上下文所述。
在一个实施例中，可以使用亮度直方图识别其亮度值位于灰暗区内的第一像素百分比。同样可以使用亮度直方图识别其亮度值位于明亮区内的第二像素百分比。如果第一百分比位于第一预定阈值百分比之内并且第二百分比位于第二预定阈值百分比之内，就做出修改所述亮度区域内一个或多个亮度值的决定。各实施例不限于上下文所述。
在一个实施例中，可以识别灰暗区内的最小亮度值以及明亮区的最大亮度值。可将灰暗区内的最小亮度值修改至输入图像的绝对最小亮度值。可将明亮区内的最大亮度值修改为输入图像的绝对最大亮度值。可以相对于所述绝对最小亮度值修改灰暗区内任何剩余的亮度值。也可相对于所述绝对最大亮度值修改明亮区内任何剩余的亮度值。各实施例不限于上下文所述。
已在此阐述了许多具体细节用于提供对实施例的透彻理解。然而本领域普通技术人员应该认识到无需这些具体细节就能实现这些实施例。在其它实例中并未描述已知的操作、组件和电路以免混淆各实施例。应该认识到在此公开的具体结构和功能细节仅是示意性地，而非限制各实施例的范围。
应该注意到对“某个实施例”、“一个实施例”的任何参考意指在至少本发明的一个实施例中包括了联系实施例而描述的特定特征、结构或性能。出现在说明书各处的短语“在一个实施例中”无需全部指代同一实施例。
某些实施例可以使用根据任何数量的因数变化的结构而得以实现，这些因数包括诸如期望计算速率、功率水平、耐热性、处理循环预算、输入数据率、输出数据率、存储器资源、数据总线速率以及其他性能限制。例如在一个实施例中，可使用由通用或专用处理器执行的软件来实现。在另一例中，可使用专用硬件来实现实施例，诸如电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)或数字信号处理器(DSP)等等。在又一个实施例中，可使用程控通用计算机组件和定制硬件组件的某一组合来实现一实施例。各实施例不限于上下文所述。
对某些实施例的描述使用了“耦合的”、“连接的”及其变化的表述。应该认识到这些术语并不同义。例如，某些实施例使用术语“连接的”指代两个或多个元件彼此直接物理或电接触。在其它实例中，某些实施例使用术语“耦合的”指代两个或多个元件彼此直接物理或电接触。但是术语“耦合的”也可表示两个或多个元件并非彼此直接接触，但仍然相互协作或相互影响。各实施例不限于上下文所述。
某些实施例例如可使用其中存储有指令或指令集的机器可读介质或物品实现，而机器执行这些指令或指令集就会引起该机器执行根据各实施例的方法和/或操作。这些机器例如可以包括任何合适的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器等等，而且这些机器可使用任何合适的硬件和/或软件组合得以实现。所述机器可读介质或制品可以包括任何合适类型的存储器单元、存储器设备、存储器物品、存储器介质、存储设备、存储物品、存储介质和/或存储单元，例如存储器、可移除或不可移除介质、可擦除或不可擦除介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)、可录致密盘(CD-R)、可再写入致密盘(CD-RW)、光盘、磁盘、磁光介质、可移除存储卡或盘、各种类型的数字通用盘(DVD)、磁带、磁带盒等等。所述指令可包括任何合适类型的代码，诸如源码、编译码、解释码、可执行码、静态码、动态码等等。所述指令可用任何合适的高级、低级、面对对象的、可见的、编译的和/或翻译的编程语言实现，诸如C、C++、Java、BASIC、Perl、Matlab、Pascal、Visual BASIC、汇编语言、机器码等等。各实施例不限于上下文所述。
除非特别指出，否则从随后的讨论中可以理解本说明通篇使用的诸如“处理”、“计算”、“计算的”、“确定”之类的术语涉及计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作和/或过程，所述电子设备将由诸如电子方面的物理量表示的数据在所述计算系统的寄存器和/或存储器内操作和/或变换成类似的由在计算系统内存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显示设备内的表示物理量的其他数据。各实施例不限于上下文所述。
虽然示出的是在此描述的实施例的具体特征，但是本领域普通技术人员可以得出许多修改、代替、变化和等效。因此应该理解所附权利要求旨在覆盖位于各实施例真实精神范围内的所有这些修改和变化。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
具有对比度增强模块的媒体处理节点，所述对比度增强模块接收具有多个亮度区的输入图像，并且使用亮度直方图和生成具有多个片段的连续亮度传输曲线的亮度传输函数创建输出图像，其中每个片段都与所述亮度区之一相对应。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对比度增强模块确定是否使用所述亮度直方图修改所述亮度区内的一个或多个亮度值用以创建所述输出图像。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述对比度增强模块使用所述亮度直方图识别其亮度值位于较暗区内的像素的第一百分比以及其亮度值位于较亮区内的像素的第二百分比。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，如果所述第一百分比位于第一预定阈值百分比内并且所述第二百分比位于第二预定阈值百分比内，所述对比度增强模块就确定修改位于所述亮度区内的一个或多个亮度值。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述对比度增强模块识别所述较暗区内的最小亮度值以及所述较亮区的最大亮度值，将所述较暗区的所述最小亮度值修改为所述输入图像的绝对最小亮度值并将所述较亮区的所述最大亮度值修改为所述输入图像的绝对最大亮度值，同时相对于所述绝对最小亮度值修改所述较暗区的任何剩余的亮度值并相对于所述绝对最大亮度值修改所述较亮区的任何剩余的亮度值。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对比度增强模块相对于所述输入图像的绝对最大亮度值增加所述输入图像较亮区的第一组亮度值，并且相对于所述输入图像的绝对最小像素值降低所述输入图像较暗区的第二组亮度值。
7.一种系统，包括：
通信媒体；以及
与所述通信媒体相耦合的媒体处理节点，所述媒体处理节点具有对比度增强模块，所述对比度增强模块接收具有多个亮度区的输入图像并且使用亮度直方图和生成具有多个片段的连续亮度传输曲线的亮度传输函数创建输出图像，其中每个片段都与所述亮度区之一相对应。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述对比度增强模块确定是否使用所述亮度直方图修改所述亮度区内的一个或多个亮度值用以创建所述输出图像。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述对比度增强模块使用所述亮度直方图识别其亮度值位于较暗区内的像素的第一百分比以及其亮度值位于较亮区内的像素的第二百分比。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，如果所述第一百分比位于第一预定阈值百分比内并且所述第二百分比位于第二预定阈值百分比内，所述对比度增强模块就确定修改位于所述亮度区内的一个或多个亮度值。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述对比度增强模块识别所述较暗区内的最小亮度值以及所述较亮区内的最大亮度值，将所述较暗区的所述最小亮度值修改为所述输入图像的绝对最小亮度值并将所述较亮区的所述最大亮度值修改为所述输入图像的绝对最大亮度值，同时相对于所述绝对最小亮度值修改所述较暗区的任何剩余的亮度值并相对于所述绝对最大亮度值修改所述较亮区的任何剩余的亮度值。
12.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述对比度增强模块相对于所述输入图像的绝对最大亮度值增加所述输入图像较亮区的第一组亮度值，并且相对于所述输入图像的绝对最小像素值降低所述输入图像较暗区的第二组亮度值。
13.一种方法，包括：
接收具有多个亮度区的输入图像；
使用亮度直方图确定修改所述亮度区内的一个或多个亮度值；以及
使用产生具有多个片段的连续亮度传输曲线的亮度传输函数创建输出图像，其中每个片段都与所述亮度区之一相对应。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，第一片段对应于所述输入图像的较暗区，第二片段对应于所述输入图像的中间区，而第三片段对应于所述输入图像的较亮区。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，每个片段都表示一某阶多项式，并且所述第二片段表示一个一阶多项式，被选用于增加所述第一片段和所述第二片段之间第一连接点处以及所述第二片段和所述第三片段之间第二连接点处的连续性。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括：
使用所述亮度直方图识别其亮度值位于较暗区内的像素的第一百分比；
使用所述亮度直方图识别其亮度值位于较亮区内的像素的第二百分比；并且
如果所述第一百分比位于第一预定阈值百分比内并且所述第二百分比位于第二预定阈值百分比内，就确定修改位于所述亮度区内的一个或多个亮度值。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，包括：
识别所述较暗区内的最小亮度值以及所述较亮区内的最大亮度值；
将所述较暗区的所述最小亮度值修改为所述输入图像的绝对最小亮度值并将所述较亮区的所述最大亮度值修改为所述输入图像的绝对最大亮度值；以及
相对于所述绝对最小亮度值修改所述较暗区的任何剩余的亮度值并相对于所述绝对最大亮度值修改所述较亮区的任何剩余的亮度值。
18.一种包括其内含有指令的机器可读存储介质的物品，如果执行所述指令就能使系统接收具有多个亮度区的输入图像，使用亮度直方图确定修改所述亮度区内的一个或多个亮度值，并且使用产生具有多个片段的连续亮度传输曲线的亮度传输函数创建输出图像，其中每个片段都与所述亮度区之一相对应。
19.如权利要求18所述的物品，其特征在于，还包括指令，执行该指令就能使系统使用所述亮度直方图识别其亮度值位于较暗区内的像素的第一百分比，使用所述亮度直方图识别其亮度值位于较亮区内的像素的第二百分比，并且如果所述第一百分比位于第一预定阈值百分比内且所述第二百分比位于第二预定阈值百分比内，就确定修改位于所述亮度区内的一个或多个亮度值。
20.如权利要求19所述的物品，其特征在于，还包括指令，执行该指令就能使系统识别所述较暗区内的最小亮度值以及所述较亮区内的最大亮度值，将所述较暗区的所述最小亮度值修改为所述输入图像的绝对最小亮度值并将所述较亮区的所述最大亮度值修改为所述输入图像的绝对最大亮度值，同时相对于所述绝对最小亮度值修改所述较暗区的任何剩余的亮度值并相对于所述绝对最大亮度值修改所述较亮区的任何剩余的亮度值。
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