CN205809921U - 图像宽动态范围压缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种图像宽动态范围压缩装置，包括：计算模块，用于计算图像像素的原始亮度值的局域均值；转换函数模块，用于根据局域均值计算得到转换函数；压缩模块，用于根据转换函数对原始亮度值进行增强或衰减，得到第一亮度值；对比度增强模块，用于根据局域均值和转换函数对原始亮度值进行对比度增强，得到第二亮度值；第一合成模块，用于将第一亮度值和第二亮度值进行合成，得到第三亮度值；第二合成模块，用于将第三亮度值和原始亮度值进行合成，得到第四亮度值。其通过对图像像素暗区进行增强，对图像像素亮区进行衰减，实现图像像素的宽动态范围压缩，保持图像清晰鲜明，图像过度自然，且计算过程简单，便于集成电路实现。

Description

图像宽动态范围压缩装置

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种图像宽动态范围压缩装置。

背景技术

图像的动态范围指的是图像最亮亮度值与最暗亮度值的比值。目前一般COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)输出的原始图像信号为10比特，12比特或14比特，而图像存储时为8比特，这样需要经过某种转换来压缩图像的动态范围，将高动态范围的原始图像数据转换为低动态范围的原始图像数据，这个转换过程称为宽动态范围压缩。在实际的使用中，如显示器、打印机等的动态范围更窄，在图像显示和打印时也需要对图像的动态范围进行压缩。

宽动态范围压缩的目标是尽量保留图像的细节轮廓，以及尽量使图像保持自然。目前通用的几种动态范围压缩方式包括全局直方图均衡，局部直方图均衡和同态滤波器等，但直方图均衡的方法输出图像过度不自然，人工痕迹较明显，且图像噪声较大，同态滤波器的方式导致图像过度不自然，且计算量较大，不便于集成电路的实现。

因此，如何设计一种装置使输出图像过度自然，计算简单变得十分重要。

实用新型内容

鉴于此，有必要针对输出图像过度不自然、计算量大的问题，提供一种输出图像过度自然、计算简单，便于集成电路硬件实现的图像宽动态范围压缩系统。

为达到实用新型目的，提供一种图像宽动态范围压缩装置，所述装置包括：

计算模块，用于接收图像像素，并计算所述图像像素的原始亮度值的局域 均值；

转换函数模块，与所述计算模块连接，用于根据所述局域均值计算得到所述图像像素的转换函数；

压缩模块，与所述转换函数模块连接，用于接收输入的所述图像像素的原始亮度值，并根据所述转换函数对所述图像像素暗区的原始亮度值进行增强，对所述图像像素亮区的原始亮度值进行衰减，得到将所述原始亮度值进行压缩后的第一亮度值；

对比度增强模块，与所述计算模块和所述转换函数模块连接，用于根据所述局域均值和所述转换函数对所述图像像素的所述原始亮度值进行对比度增强，得到将所述原始亮度值进行对比度增强后的第二亮度值；

第一合成模块，与所述对比度增强模块和所述压缩模块连接，用于将所述第一亮度值和所述第二亮度值进行合成，得到将所述第一亮度值进行对比度增强后的第三亮度值；

第二合成模块，与所述第一合成模块连接，用于接收所述图像像素的所述原始亮度值，并将所述第三亮度值和所述原始亮度值进行合成，得到自然过度的第四亮度值。

在其中一个实施例中，所述计算模块包括：

均值滤波单元，用于对输入的图像像素进行均值滤波，得到所述图像像素的所述原始亮度值的局域均值。

在其中一个实施例中，所述计算模块还包括：

缩小单元，与所述均值滤波单元连接，用于在所述均值滤波单元对所述图像像素进行均值滤波之前，缩小输入的所述图像像素；

插值放大单元，与所述均值滤波单元连接，用于在所述均值滤波单元对所述图像像素进行均值滤波之后，对滤波后的图像像素进行插值放大，得到所述图像像素的所述局域均值。

在其中一个实施例中，所述转换函数模块包括：

计算单元，用于根据所述局域均值计算得到所述转换函数的转换参数；

转换函数单元，与所述计算单元连接，用于根据所述转换参数获得所述转换函数。

在其中一个实施例中，所述压缩模块包括：

查表单元，与所述转换函数模块连接，用于根据所述转换函数对输入的所述图像像素的所述原始亮度值进行查表，确定所述原始亮度值的区域位置；

插值单元，与所述查表单元连接，用于获取与所述原始亮度值相邻的两个采样亮度值，并采用线性插值的方式计算得到所述第一亮度值。

在其中一个实施例中，所述对比度增强模块包括：

转换单元，与所述计算模块和所述转换函数模块连接，用于采用所述转换函数对所述局域均值进行转换，得到转换后的转换局域均值；

对比度系数单元，与所述转换单元连接，用于计算所述转换局域均值与所述局域均值的比值，得到对比度系数；

对比度增强单元，与所述对比度系数单元连接，用于采用所述对比度系数对所述原始亮度值进行对比度增强，得到所述第二亮度值。

在其中一个实施例中，所述第一合成模块包括：

第一获取单元，用于获取对比度强度参数，其中，所述对比度强度参数为大于等于0小于等于1的值，对比度强度参数的值越大，对比度增强效果越强。对比度强度参数的值越小，对比度增强效果越小；

第一合成单元，与所述第一获取单元连接，用于采用所述对比度强度参数对所述第一亮度值和所述第二亮度值进行合成，得到所述第三亮度值。

在其中一个实施例中，所述第二合成模块包括：

第二获取单元，用于获取转换强度参数，其中，所述转换强度参数越大，转换强度越大，所述转换强度参数越小，转换强度越小；

第二合成单元，与所述第二获取单元连接，用于采用所述转换强度参数对所述第三亮度值和所述原始亮度值进行合成，得到所述第四亮度值，并输出所述第四亮度值。

在其中一个实施例中，所述局域均值的亮度值越大，对应的转换强度参数 的值越小，所述局域均值的亮度越小，对应的转换强度参数的值越大。

在其中一个实施例中，所述转换强度参数为单调递减函数。

本实用新型的有益效果包括：

上述图像宽动态范围压缩装置，通过转换函数将图像像素暗区的亮度值进行增强，将图像像素亮区的亮度值进行衰减，图像像素的高动态范围转换为低动态范围，实现图像像素的宽动态范围压缩。同时，通过对原始亮度值进行对比度增强，并将对比度增强后的亮度值和压缩后的亮度值合成的方式，来较好的保持图像像素的对比度，进而达到保持图像清晰鲜明的效果。并且，通过将压缩后和对比度增强后的亮度值与原始亮度值合成的方式达到图像像素过度自然的效果，克服传统对图像像素处理时人工痕迹较明显的缺陷。并且，采用上述方式输出的亮度值可以很好的显示器上显示或者在打印机上打印，计算过程简单，便于集成电路实现。

附图说明

图1为一个实施例中的图像宽动态范围压缩装置的结构示意图；

图2为另一个实施例中的图像宽动态范围压缩装置的结构示意图；

图3为一个实施例中的转换函数的曲线示意图；

图4为一个实施例中的转换参数的曲线示意图；

图5为一个实施例中的S型函数的曲线示意图；

图6为一个实施例中的转换强度参数的曲线示意图；

图7为又一个实施例中的图像宽动态范围压缩装置的处理流程示意图；

图8为一个实施例中图像宽动态范围压缩装置的电路实现图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型图像宽动态范围压缩装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新 型。

在一个实施例中，如图1、图2所示，提供了一种图像宽动态范围压缩装置，该装置包括：计算模块100，用于接收图像像素，并计算图像像素的原始亮度值的局域均值。转换函数模块200，与计算模块100连接，用于根据局域均值计算得到图像像素的转换函数。压缩模块300，与转换函数模块200连接，用于接收图像像素的原始亮度值，并根据转换函数对图像像素暗区的原始亮度值进行增强，对图像像素亮区的原始亮度值进行衰减，得到将原始亮度值进行压缩后的第一亮度值。对比度增强模块400，与计算模块100和转换函数模块300连接，用于根据局域均值和转换函数对图像像素的原始亮度值进行对比度增强，得到将原始亮度值进行对比度增强后的第二亮度值。第一合成模块500，与对比度增强模块和压缩模块连接，用于将第一亮度值和第二亮度值进行合成，得到将第一亮度值进行对比度增强后的第三亮度值。第二合成模块600，与第一合成模块连接500，用于接收图像像素的原始亮度值，并将第三亮度值和原始亮度值进行合成，得到自然过度的第四亮度值。

本实施例中，计算模块100计算图像像素的局域均值，优选的，计算模块100中包括均值滤波单元120，用于对图像像素的原始亮度值进行均值滤波，计算出图像像素局域范围内的局域均值。均值滤波单元120可以为低通滤波单元，如：低通滤波器(LPF，Low PassFilter)。在对图像像素进行均值滤波时，一般采用较大的滤波器窗口(滤波器窗口越大，截止频率越低，滤波效果越平滑)进行均值滤波，这样可以保证图像相邻像素之间局域均值的平滑过渡，即在图像像素的局域范围内，相邻像素之间的均值几乎是一致的，因此，图像像素的局域均值可表示为：I_lpf＝LPF(I)，其中，I＝I(x，y)，表示图像像素局域范围内的待处理的原始亮度值。需要说明的是，低通滤波单元的滤波窗口大小与图像的尺寸相关，图像尺寸越大，滤波窗口也越大。传统的低通滤波单元的窗口需要9×9以上，计算比较耗时，为了减少耗时，加速滤过过程，计算模块100还包括缩小单元110，与均值滤波单元120连接，用于事先将图像像素缩小，然后均值滤波单元120对缩小后的图像像素进行小窗口均值滤波。计算模块100还 包括插值放大单元130，也与均值滤波单元120连接，用于将滤波后的图像像素进行插值放大，这样不仅达到了均值滤波的效果，且加速了整个滤波过程。

得到图像像素的局域均值之后，根据局域均值计算得到图像像素的转换函数T，并使用转换函数对原始亮度值进行转化，转换函数对图像像素的原始亮度值进行转换时，对图像像素的亮度值较小(暗区)的亮度值进行增强，对图像像素的亮度值较大(亮区)的亮度值进行衰减，进而将图像像素的高动态范围转换为低动态范围，得到宽动态范围压缩后的第一亮度值，即I_t(x,y)＝T(I(x,y))，其中，I_t(x,y)为第一亮度值。局域均值越大，表示在该局域范围内的像素的亮度值较大，局域均值越小，表示该局域范围内的像素的亮度值越小。具体的，图像像素的亮区指的是图像像素的局域均值大于预设亮度值的区域，当局域均值大于预设亮度值时，得到的转换函数对图像像素的亮度值进行衰减，图像像素的暗区指的是图像像素的局域均值小于等于预设亮度值的区域，当局域均值小于等于预设亮度值时，得到的转换函数对图像像素的亮度值进行增强。

对比度增强模块400用于对图像像素的原始亮度值进行对比度增强，得到第二亮度值。具体包括：转换单元410，与计算模块100和转换函数模块200连接，用于采用转换函数对局域均值进行转换，得到转换后的转换局域均值。对比度系数单元420，与转换单元410连接，用于计算转换局域均值与所述局域均值的比值，得到对比度系数。对比度增强单元430，与对比度系数单元420连接，用于采用对比度系数对原始亮度值进行对比度增强，得到第二亮度值I_c(x,y)。

下面通过推理的方式解释采用上述方式增强图像像素对比度的原理。

由于是采用低通滤波单元计算的局域均值，因此需每次对图像像素的局域区域进行对比度增强，然后达到对整个图像像素的对比度增强，局部对比度的定义公式如下：

其中，I_avg为图像像素点附近的局域均值。

为了保持图像像素变换前后对比度相等，则需满足以下等式：

$\frac{I(x,y)-I_{avg}}{I_{avg}}=\frac{I_c(x,y)-I_{cavg}}{I_{cavg}}$

其中，I_c(x,y)表示转换函数T转换后的像素值，I_cavg表示转换函数转换后的像素的局域均值，由于在像素(x，y)的邻域的一定范围内I_avg保持一致，可以视为恒定，因此在邻域的一定范围内T(I_avg)也可以视为是恒定的，可以将T(I_avg)作为T函数转换后局部领域的期望均值，即I_cavg＝T(I_avg)，将上述等式进行替换，可以得到：

$\frac{I(x,y)-I_{avg}}{I_{avg}}=\frac{I_c(x,y)-T\left(I_{avg}\right)}{T\left(I_{a\mathrm{\ν}g}\right)}$

$I_c(x,y)=\frac{I(x,y)-I_{avg}}{I_{avg}}*T\left(I_{avg}\right)+T\left(I_{avg}\right)=\frac{T\left(I_{avg}\right)}{I_{avg}}*I(x,y)$

I_avg为局域均值，可通过低通滤波单元计算得到，因此I_avg与I_lpf为同一值，则上述等式可转换为：

其中，I_c(x,y)为对比度增强后图像像素的亮度值，即对比度增强模块400中得到的第二亮度值。表示对比度系数。

在得到第一亮度值和第二亮度值后，将第一亮度值和第二亮度值进行合成，得到将第一亮度值进行对比度增强后的第三亮度值，具体包括：第一获取单元510，用于获取对比度强度参数。第一合成单元520，与第一获取单元510连接，用于采用对比度强度参数对第一亮度值和第二亮度值进行合成，得到第三亮度值。

其中，对比度强度参数A为大于等于0小于等于1的值，对比度强度参数的值越大，对第一亮度值的对比度增强效果越强。对比度强度参数的值越小，对第一亮度值的对比度增强效果越小。

由于直接采用转换函数T转换后的第一亮度值，是将原始图像像素中的暗区进行增强，对图像像素中的亮区进行衰减，从而达到对图像像素压缩的效果，但这样势必会降低图像像素的对比度，而对比度降低会造成图像模糊不清，色彩也会变得暗淡，为了使图像像素保持清晰，色彩保持鲜明，需要对转换后的图像像素进行对比度增强，对比度增强模块400可以有效的增强图像像素的对 比度。而采用对比度强度参数A将压缩模块300中转换后的图像像素的亮度值和对比度增强模块400中对比度增强后的亮度值进行合成，既能达到图像像素压缩的效果，又能保持相对的图像对比度，保持图像清晰鲜明。其中，可根据需要调节对比度强度参数A的值，若想要对比度增强效果好些，可将对比度强度参数A的值设置的大些，若想要图像像素的压缩效果好些，可将对比度强度参数A的值设置的小些。

其中，采用对比度强度参数A将第一亮度值和第二亮度值进行合成，得到第三亮度值采用的公式如下：I_o(x,y)＝I_c(x,y)*A+I_t(x,y)*(1-A)。

第一合成模块500输出的处理后的第三亮度值人工处理痕迹较明显，为了克服人工痕迹明显，图像过度不自然的问题，将第三亮度值与图像像素的原始亮度值进行合成，可以有效的解决的人工痕迹明显、图像过度不自然的问题。

结合上述说明，可以得出本实施例中的图像宽动态范围压缩装置通过对图像像素暗区的亮度值进行增强，对图像像素亮区的亮度值进行衰减，达到将高动态范围的图像像素转换为低动态范围的图像像素的效果，实现图像像素的宽动态范围压缩，同时，通过增强图像像素对比度的方式达到保持图像清晰鲜明的效果，通过将压缩和对比度增强后的亮度值与原始亮度值合成的方式达到图像像素过度自然的效果，克服传统对图像像素处理时人工痕迹较明显的缺陷。并且，采用上述方式输出的亮度值可以很好的显示器上显示或者在打印机上打印，计算过程简单，便于集成电路实现。

其中，值得说明的是，该装置中还包括输入模块010，分别与计算模块100，压缩模块300和第二合成模块600连接，用于输入图像像素的原始亮度值。输出模块700，用于输出第四亮度值。输出模块700包括显示器和打印机。

在一个实施例中，转换函数模块200包括：计算单元210，用于根据局域均值计算得到所述转换函数的转换参数。转换函数单元220，与计算单元210连接，用于根据转换参数获得所述转换函数。

其中转换参数b是与局域均值I_lpf相关联的，其可以通过以下计算公式获得：

其中，c为图像像素的亮度增强或衰减的分界点，即预设亮度值，可通过预先实验获得；Ka为低亮度区域(暗区)的增强参数，其值可以表示低亮度区域的增强的程度，Ka的取值范围为[0，0.45]，0表示暗区不增强，Ka越大暗区增强的强度越大；Kb为高亮度区域(亮区)的衰减系数，其值可以表示高亮度区域的衰减程度，Kb的取值范围为[0，0.45]，0表示亮区不衰减，Kb越大亮区衰减的强度越大。图4为一个实施例中的转换参数b的曲线示意图。

得到转换参数b后，可得到转换函数T。转换函数可表示为：

转换函数对应的曲线示意图如图3所示，当b<0.5时，转换函数T对图像像素的原始亮度值进行衰减(图3所示的下面5条曲线，横轴表示转换前的原始亮度值，纵轴表示转换后的第一亮度值)，b值越小，当b≥0.5时，转换函数T对图像像素的原始亮度值进行增强(图3所示的上面6条曲线，横轴表示转换前的原始亮度值，纵轴表示转换后的第一亮度值)。图3中示出了转换参数b为0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，0.95(图中曲线由下至上)，共11条曲线示意图，每条曲线有65个抽样点，11条曲线共715个点，组成转换函数查找表。

优选的，在一个实施例中，压缩模块300包括查表单元310，与转换函数模块200连接，用于根据转换函数对输入的图像像素的原始亮度值进行查表，确定原始亮度值的区域位置。插值单元320，与查表单元310连接，用于获取与原始亮度值相邻的两个采样亮度值，并采用线性插值的方式计算得到第一亮度值。

对于任何b、I参数对应的转换函数，可以由相邻的两个采样点采用双线性线性插值来计算。如果查找表时直接查找到与原始亮度值相同的采样亮度值，则该采样亮度值对应的转换亮度值即为第一亮度值。采用查找表的方式简便快捷，易于实施，采用双线性线性插值的计算方式提高转换精度。

在一个实施例中，第二合成模块600包括：第二获取单元610，用于获取转换强度参数。其中，转换强度参数越大，转换强度越大，转换强度参数越小，转换强度越小。第二合成单元620，与第二获取单元610连接，用于采用转换强度参数对第三亮度值和原始亮度值进行合成，得到第四亮度值，并输出第四亮 度值。

其中，转换强度参数B可以为常数，也可以为函数曲线，优选的，转换强度参数为单调递减函数。即转换强度参数B的斜率为负。转换强度参数B在局域均值I_lpf越小时，对应的B值越大，在局域均值I_lpf越大时，对应的B值越小，这样最终输出图像的结果是对图像暗区增强效果明显，对图像亮区衰减效果作用小，可以减小输出图像的失真和引入噪声的程度。在转换强度和最终效果之间做一个折中。

优选的，转换强度参数B可以采用Sigmoid(S型函数)曲线变换而来，Sigmoid曲线的一个实施例如图5所示，Sigmoid曲线函数表示如下：

$Sigmoid\left(x\right)=\frac{1}{1+e^{-x}}$

采用Sigmoid函数的转换强度参数B表示为：B(I_lpf)＝Sigmiod(6*(0.5-I_lpf))。

图6为一个实施例中的转换强度参数B(I_lpf)。

因此，采用上述图像宽动态范围压缩技术得到的最终输出结果为：

I_out(x,y)＝I_o(x,y)*B(I_lpf(x,y))+I(x,y)*(1-B(I_lpf(x,y)))

将I_o(x,y)＝I_c(x,y)*A+I_t(x,y)*(1-A)带入后得到：

$I_{out}\left(x,y\right)=\&lsqb;\frac{T\left(I_{lpf}\left(x,y\right)\right)}{I_{lpf}\left(x,y\right)}*I\left(x,y\right)*A+T\left(I\left(x,y\right)\right)*\left(1-A\right)\&rsqb;*B\left(I_{lpf}\left(x,y\right)\right)+I\left(x,y\right)*\left(1-B\left(I_{lpf}\left(x,y\right)\right)\right)$

采用上述技术输出的图像过度自然，计算简单，便于集成电路的硬件实现。

值得说明的是，若转换器强度参数B为函数曲线时，B函数是与局域均值相关联的函数，可以先将对B函数进行抽样，组成查找表，例如，对B函数抽样为64个点，这64个点组成查找表。在获取转换强度参数时，在确定局域均值之后，通过查表的方式获得转换强度参数B。若局域均值刚好为某一抽样点，则该抽样点对应的函数值即为要获取的转换强度参数B，若局域均值不是抽样点，则由与局域均值相邻的两个抽样点采用线性插值的方式计算得到转换强度参数B。

需要说明的是，在实现上述装置时，计算模块100中的计算图像像素的局 域均值时可采用低通滤波器实现，即可通过硬件电路实现。转换函数模块200与计算模块100连接，用于接收计算模块100输出的局域均值，并根据局域均值生成图像像素的转换函数，其可通过一函数生成电路实现。压缩模块300与转换函数模块200连接，用于根据转换函数对图像像素暗区的原始亮度值进行增强，对图像像素亮区的原始亮度值进行衰减，得到压缩后的第一亮度值，其可通过一函数转换电路实现。对比度增强模块400分别与压缩模块300和计算模块100连接，用于对原始亮度值进行对比度增强以得到第二亮度值，可通过一对比度增强电路实现。第一合成模块500与压缩模块300和对比度增强模块400连接，用于将第一亮度值和第二亮度值进行合成，得到第三亮度值，可通过加法电路实现。相似的，第二合成模块600与第一合成模块500连接，用于将原始亮度值和第三亮度值进行合成，得到第四亮度值，可通过加法电路实现。图7示出了一个具体实施例中的电路实现图。其中，第一合成模块500中的第一获取单元510在获取对比度强度参数A时，可通过一乘法电路实现，第二合成模块600中第二获取单元610在获取转换强度参数B时，也可通过一乘法电路实现。

为了更好地解释说明上述实施例中的图像宽动态范围压缩装置，以下结合该装置的处理流程进行详细的说明：

在一个实施例中，参见图8，图像宽动态范围压缩装置的处理流程，包括以下步骤：

S100，计算图像像素的原始亮度值的局域均值。

S200，根据局域均值计算得到图像像素的转换函数。

S300，根据转换函数对图像像素暗区的原始亮度值进行增强，对图像像素亮区的原始亮度值进行衰减，得到将原始亮度值进行压缩后的第一亮度值。

S400，根据局域均值和转换函数对图像像素的原始亮度值进行对比度增强，得到将原始亮度值进行对比度增强后的第二亮度值。

S500，将第一亮度值和所述第二亮度值进行合成，得到将第一亮度值进行对比度增强后的第三亮度值。

S600，将第三亮度值和图像像素的原始亮度值进行合成，得到自然过度的第四亮度值。

上述实施例中的图像宽动态范围压缩装置，通过转换函数对图像像素暗区的亮度值进行增强，对图像像素亮区的亮度值进行衰减，达到将高动态范围的图像像素转换为低动态范围的图像像素的效果，实现图像像素的宽动态范围压缩，同时，通过对原始亮度值进行对比度增强，并将对比度增强后的亮度值和压缩后的亮度值合成的方式，来较好的保持图像像素的对比度，进而达到保持图像清晰鲜明的效果。并且，通过将压缩和对比度增强后的亮度值与原始亮度值合成的方式达到图像像素过度自然的效果，克服传统对图像像素处理时人工痕迹较明显的缺陷。并且，采用上述方式输出的亮度值可以很好的显示器上显示或者在打印机上打印。

具体的，步骤S200包括：S210，根据局域均值计算得到转换函数的转换参数b。S220，根据转换参数获得转换函数T。

具体的，步骤S400包括：S410，采用转换函数对局域均值进行转换，得到转换后的转换局域均值T(I_lpf)。

S420，计算转换局域均值T(I_lpf)与局域均值I_lpf的比值，得到对比度系数

S430，采用对比度系数对原始亮度值进行计算，得到第二亮度值I_c(x,y)。

具体的，步骤S500包括：S510，获取对比度强度参数A。S520，采用对比度强度参数A对第一亮度值和第二亮度值进行合成，得到第三亮度值。

具体的，步骤S600包括：S610，获取转换强度参数B。S620，采用转换强度参数B对第三亮度值和原始亮度值进行合成，得到第四亮度值，并输出第四亮度值。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述装置包括：

计算模块，用于接收图像像素，并计算所述图像像素的原始亮度值的局域均值；

转换函数模块，与所述计算模块连接，用于根据所述局域均值计算得到所述图像像素的转换函数；

压缩模块，与所述转换函数模块连接，用于接收输入的所述图像像素，并根据所述转换函数对所述图像像素暗区的原始亮度值进行增强，对所述图像像素亮区的原始亮度值进行衰减，得到将所述原始亮度值进行压缩后的第一亮度值；

对比度增强模块，与所述计算模块和所述转换函数模块连接，用于根据所述局域均值和所述转换函数对所述图像像素的所述原始亮度值进行对比度增强，得到将所述原始亮度值进行对比度增强后的第二亮度值；

第一合成模块，与所述对比度增强模块和所述压缩模块连接，用于将所述第一亮度值和所述第二亮度值进行合成，得到将所述第一亮度值进行对比度增强后的第三亮度值；

第二合成模块，与所述第一合成模块连接，用于接收所述图像像素的所述原始亮度值，并将所述第三亮度值和所述原始亮度值进行合成，得到自然过度的第四亮度值。

2.根据权利要求1所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述计算模块包括：

均值滤波单元，用于对输入的图像像素进行均值滤波，得到所述图像像素的所述原始亮度值的局域均值。

3.根据权利要求2所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述计算模块还包括：

缩小单元，与所述均值滤波单元连接，用于在所述均值滤波单元对所述图像像素进行均值滤波之前，缩小输入的所述图像像素；

插值放大单元，与所述均值滤波单元连接，用于在所述均值滤波单元对所 述图像像素进行均值滤波之后，对滤波后的图像像素进行插值放大，得到所述图像像素的所述局域均值。

4.根据权利要求1所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述转换函数模块包括：

计算单元，用于根据所述局域均值计算得到所述转换函数的转换参数；

转换函数单元，与所述计算单元连接，用于根据所述转换参数获得所述转换函数。

5.根据权利要求1所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述压缩模块包括：

查表单元，与所述转换函数模块连接，用于根据所述转换函数对输入的所述图像像素的所述原始亮度值进行查表，确定所述原始亮度值的区域位置；

插值单元，与所述查表单元连接，用于获取与所述原始亮度值相邻的两个采样亮度值，并采用线性插值的方式计算得到所述第一亮度值。

6.根据权利要求1所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述对比度增强模块包括：

转换单元，与所述计算模块和所述转换函数模块连接，用于采用所述转换函数对所述局域均值进行转换，得到转换后的转换局域均值；

对比度系数单元，与所述转换单元连接，用于计算所述转换局域均值与所述局域均值的比值，得到对比度系数；

对比度增强单元，与所述对比度系数单元连接，用于采用所述对比度系数对所述原始亮度值进行对比度增强，得到所述第二亮度值。

7.根据权利要求1所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述第一合成模块包括：

第一获取单元，用于获取对比度强度参数，其中，所述对比度强度参数为大于等于0小于等于1的值，对比度强度参数的值越大，对比度增强效果越强，对比度强度参数的值越小，对比度增强效果越小；

第一合成单元，与所述第一获取单元连接，用于采用所述对比度强度参数 对所述第一亮度值和所述第二亮度值进行合成，得到所述第三亮度值。

8.根据权利要求1所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述第二合成模块包括：

第二获取单元，用于获取转换强度参数，其中，所述转换强度参数越大，转换强度越大，所述转换强度参数越小，转换强度越小；

第二合成单元，与所述第二获取单元连接，用于采用所述转换强度参数对所述第三亮度值和所述原始亮度值进行合成，得到所述第四亮度值，并输出所述第四亮度值。

9.根据权利要求8所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述局域均值的亮度值越大，对应的转换强度参数的值越小，所述局域均值的亮度越小，对应的转换强度参数的值越大。

10.根据权利要求8所述的图像宽动态范围压缩装置，其特征在于，所述转换强度参数为单调递减函数。