RU190476U1 - Устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения - Google Patents
Устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения Download PDFInfo
- Publication number
- RU190476U1 RU190476U1 RU2018140812U RU2018140812U RU190476U1 RU 190476 U1 RU190476 U1 RU 190476U1 RU 2018140812 U RU2018140812 U RU 2018140812U RU 2018140812 U RU2018140812 U RU 2018140812U RU 190476 U1 RU190476 U1 RU 190476U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brightness
- image
- conversion
- unit
- block
- Prior art date
Links
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 title 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 claims description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 235000019557 luminance Nutrition 0.000 description 14
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/90—Dynamic range modification of images or parts thereof
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/001—Texturing; Colouring; Generation of texture or colour
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам цифровой обработки изображений. Техническим результатом полезной модели является преобразование яркости изображений в устройстве за счет сжатия динамического диапазона изображений, для достижения которого осуществляется такое степенное преобразование яркости изображения, при котором выбор показателя степени основывается на анализе количественных параметров изображения. Технический результат достигается за счет ввода в устройство цветного или полутонового цифрового изображения, определения цветности изображения, представления изображения в градациях серого, вычисления нормированной гистограммы яркости и интегральной функции распределения яркости изображения, определения поддиапазонов яркости, которым соответствует определенный процент от общего количества пикселей изображения, выбора вида степенного преобразования, определения коэффициента сжатия поддиапазона яркости, расчета показателя степени преобразования, формирования функции преобразования яркости, применения функции преобразования яркости к цветовым каналам цифрового изображения, вывода обработанного изображения. 7 ил.
Description
Полезная модель относится к устройствам цифровой обработки изображений и может быть использована для цифровых цветных или полутоновых изображения.
В настоящее время в цифровых телевизионных системах достаточно часто возникают задачи увеличения контраста, преобразования яркости и согласования динамических диапазонов яркостей изображения и воспроизводящего устройства. Для решения этих задач часто применяются устройства, выполняющие линейные и степенные преобразования яркости, что обусловлено простотой и вычислительной эффективностью таких преобразований (Грузман И.С., Киричук B.C., Косых В.П., Перетягин Г.И., Спектор А.А. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 352 с.).
Однако применение устройств, выполняющих степенных преобразований, ограничивается гамма-коррекцией и интерактивным улучшением изображений. При этом выбор величины показателя степени функции преобразования яркости основывается на качественной оценке улучшения изображения, что затрудняет автоматизацию обработки.
Техническим результатом полезной модели является преобразование яркости изображений в устройстве за счет сжатия динамического диапазона изображений, для достижения которого осуществляется такое степенное преобразование яркости изображения, при котором выбор показателя степени основывается на анализе количественных параметров изображения.
Технический результат достигается за счет ввода в устройство цветного или полутонового цифрового изображения, определения цветности изображения, представления изображения в градациях серого, вычисления нормированной гистограммы яркости и интегральной функции распределения яркости изображения, определения поддиапазонов яркости, которым соответствует определенный процент от общего количества пикселей изображения, выбора вида степенного преобразования, определения коэффициента сжатия поддиапазона яркости, расчета показателя степени преобразования, формирования функции преобразования яркости, применения функции преобразования яркости к цветовым каналам цифрового изображения, вывода обработанного изображения.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-4, где
Фиг. 1 - структурная схема устройства преобразования яркости цифрового телевизионного изображения;
Фиг. 2 - исходное изображение, большая часть пикселей которого имеет яркости в диапазоне малых яркостей;
Фиг. 3 - обработанное предлагаемым устройством изображение;
Фиг. 4 - диаграмма с графиками функции линейного контрастирования, функции степенного преобразования яркости, нормированной к максимальному значению гистограммы исходного изображения, нормированной к максимальному значению гистограммы обработанного изображения и интегральной функции распределения яркости исходного изображения;
Фиг. 5 - исходное изображение, большая часть пикселей которого имеет яркости в диапазоне больших яркостей;
Фиг. 6 - обработанное предлагаемым устройством изображение;
Фиг. 7 - диаграмма с графиками функции линейного контрастирования, функции степенного преобразования яркости, нормированной к максимальному значению гистограммы исходного изображения, нормированной к максимальному значению гистограммы обработанного изображения и интегральной функции распределения яркости исходного изображения.
На фиг. 1 показана структурная схема устройства преобразования яркости цифрового телевизионного изображения, состоящая из блока ввода цифрового изображения 101, блока определения цветности изображения 102, блока представления изображения в градациях серого 103, блока вычисления нормированной гистограммы яркости 104, блока вычисления интегральной функции распределения яркости 105, блока определения процента от общего количества пикселей 106, блока определения поддиапазонов яркости изображения, подлежащих сжатию 107, блока выбора вида степенного преобразования 108, блока определения коэффициента сжатия поддиапазона яркости 109, блока расчета показателя степени преобразования 110, блока формирования функции преобразования яркости 111, блока применения функции преобразования яркости к цветовым каналам изображения 112 и блока вывода обработанного изображения 113.
Преобразование яркости с целью увеличения контраста осуществляется предлагаемым устройством посредством работы следующих блоков:
101. Блок ввода цифрового изображения осуществляет формирование массива значений яркостей пикселей в каналах цветности цифрового изображения.
102. Блок определения цветности изображения осуществляет сравнение количества каналов цветности изображения с единицей и формирует управляющий сигнал для блока преобразования из RGB в градации серого.
103. Блок преобразования из RGB в градации серого осуществляет преобразование значений яркостей изображения из цветового пространства RGB в градации серого (значения яркости I).
104. Блок вычисления нормированной гистограммы яркости р(I) осуществляет вычисление и нормировку гистограммы яркости изображения к числу пикселей изображения.
105. Блок вычисления интегральной функции распределения яркости производит расчет интегральной функции распределения яркости F(I) по формуле 1
где р(I) - нормированная гистограмма яркости I; L - число градаций яркости.
106. Блок определения процента от общего количества пикселей изображения осуществляет определение порогового значения Δ, характеризующего процентное соотношение пикселей поддиапазона, подлежащего сжатию, к общему числу пикселей изображения;
107. Блок определения поддиапазонов яркости, подлежащих сжатию, определяет границы Imin *, Imax * поддиапазонов по формулам 2 и 3 следующим образом
108. Блок выбора вида степенного преобразования осуществляет сравнение величин поддиапазонов Imin…Imin * и Imax *…Imax.
109. Блок определения коэффициента сжатия поддиапазона яркости 9 осуществляет определение коэффициента сжатия kc диапазона Imin…Imin * или Imax *…Imax.
110. Блок расчета показателя степени преобразования 10 осуществляет расчет показателя степени γ преобразования яркости, который основан на результатах работы блока выбора вида степенного преобразования 8. При Imin…Imin *<Imax *…Imax сжатию подлежит диапазон больших яркостей Imin…Imin * и показатель степени γ рассчитывается по формуле 4
где Тлин(I) - функция преобразования яркости линейного контрастирования.
При Imin…Imin *≥Imax *…Imax сжатию подлежит диапазон малых яркостей Imin…Imin * и показатель степени γ рассчитывается по формуле 5
111. Блок формирования функции преобразования яркости осуществляет вычисление значений функции степенного преобразования яркости Т(I) по формулам 6 и 7:
- при Imin…Imin *<Imax *…Imax:
- при Imin…Imin *≥Imax *…Imax:
112. Блок применения функции преобразования яркости осуществляет применение функции степенного преобразования яркости Т(I) к каждому из каналов цветности изображения.
113. Блок вывода обработанного изображения осуществляет вывод обработанного изображения на воспроизводящее устройство или сохранение обработанного изображения в виде файла.
Блоки 101-113, составляющие устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения, могут быть выполнены с использованием логических ячеек в программируемой логической интегральной схеме, либо с использованием процессорного устройства, исполняющего программу, записанную в запоминающее устройство.
На фиг. 2 показано исходное изображение, большая часть пикселей которого имеет яркости в диапазоне малых яркостей.
На фиг. 3 показано обработанное предлагаемым устройством изображение. В результате преобразования яркости с γ=0,23 поддиапазон больших яркостей, которому соответствует 5% (Δ=0,05) от общего количества пикселей, сжат в 2 раза (kc=2). За счет сжатия поддиапазона больших яркостей увеличен контраст и различимость деталей объектов, имеющих малую яркость.
На фиг. 4 показаны функция линейного контрастирования Тлин(I), функция степенного преобразования яркости Т(I), нормированная к максимальному значению гистограмма исходного изображения Н(I), нормированная к максимальному значению гистограмма обработанного изображения H(s) и интегральная функция распределения яркости исходного изображения F(I).
На фиг. 5 показано исходное изображение, большая часть пикселей которого имеет яркости в диапазоне больших яркостей.
На фиг. 6 показано обработанное предлагаемым устройством изображение. В результате преобразования яркости с γ=2,23 поддиапазон малых яркостей, которому соответствует 5% (Δ=0,05) от общего количества пикселей, сжат в 2 раза (kc=2). За счет сжатия поддиапазона малых яркостей увеличен контраст и различимость деталей объектов, имеющих большую яркость.
На фиг. 7 показаны функция линейного контрастирования Тлин(I), функция степенного преобразования яркости Т(I), нормированная к максимальному значению гистограмма исходного изображения H(I), нормированная к максимальному значению гистограмма обработанного изображения H(s) и интегральная функция распределения яркости исходного изображения F(I).
Таким образом, в результате преобразования яркости предлагаемым устройством за счет сжатия поддиапазона больших яркостей увеличен контраст и различимость деталей объектов, имеющих малую яркость.
Поскольку выбор поддиапазона яркости, подлежащего сжатию, в предлагаемом устройстве осуществляется на основе количественного анализа интегральной функции распределения яркости обрабатываемого изображения, обработка изображения может выполняться автоматически. Диапазоны значений параметров Δ и kc равны Δ=0…1 и kc=1…N, где N - число градаций яркости изображения. В качестве значений Δ и kc по умолчанию могут использоваться значения Δ=0,01 и kc=2.
Предложенное устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения может применяться в составе различных телевизионных систем, систем видеонаблюдения и удаленного управления объектами и транспортными средствами, включая беспилотные суда.
Claims (1)
- Устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения, содержащее блок ввода цифрового изображения, подключенный к последовательно соединенным блоку определения цветности изображения, блоку преобразования из RGB в градации серого, блоку вычисления нормированной гистограммы яркости, блоку вычисления интегральной функции распределения яркости, блоку определения процента от общего количества пикселей изображения, блоку определения поддиапазонов яркости, подлежащих сжатию, блоку выбора вида степенного преобразования, блоку расчета показателя степени преобразования и блоку формирования функции преобразования яркости, при этом блок определения коэффициента сжатия поддиапазона яркости соединен с блоком выбора вида степенного преобразования, а блок формирования функции преобразования яркости и блок ввода цифрового изображения соединены с блоком применения функции преобразования яркости, подключенным к блоку вывода обработанного изображения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140812U RU190476U1 (ru) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | Устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018140812U RU190476U1 (ru) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | Устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU190476U1 true RU190476U1 (ru) | 2019-07-02 |
Family
ID=67216142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018140812U RU190476U1 (ru) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | Устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU190476U1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2158061C1 (ru) * | 1999-09-13 | 2000-10-20 | Зубарев Юрий Борисович | Устройство цифрового декодирования компрессированного цифровыми методами цветового телевизионного сигнала |
| US20090034868A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Rempel Allan G | Enhancing dynamic ranges of images |
| RU2014116969A (ru) * | 2011-09-27 | 2015-11-10 | Конинклейке Филипс Н.В. | Устройство и способ для преобразования динамического диапазона изображений |
-
2018
- 2018-11-19 RU RU2018140812U patent/RU190476U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2158061C1 (ru) * | 1999-09-13 | 2000-10-20 | Зубарев Юрий Борисович | Устройство цифрового декодирования компрессированного цифровыми методами цветового телевизионного сигнала |
| US20090034868A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Rempel Allan G | Enhancing dynamic ranges of images |
| RU2014116969A (ru) * | 2011-09-27 | 2015-11-10 | Конинклейке Филипс Н.В. | Устройство и способ для преобразования динамического диапазона изображений |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107079137B (zh) | 感知量化视频内容的编码和解码 | |
| Thangadurai et al. | Computer visionimage enhancement for plant leaves disease detection | |
| JP5384330B2 (ja) | 重み付け符号化する方法及びシステム | |
| KR102157032B1 (ko) | 고 동적 범위 비디오에 대한 디스플레이 관리 | |
| US8766999B2 (en) | Systems and methods for local tone mapping of high dynamic range images | |
| US7940997B2 (en) | Method and apparatus for enhancing contrast | |
| CN101340510B (zh) | 一种视频增强的方法及其装置 | |
| US8159616B2 (en) | Histogram and chrominance processing | |
| CN109274985B (zh) | 视频转码方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| CN105850129B (zh) | 对高动态范围图像进行色调映射的方法及设备 | |
| CN109584191B (zh) | 一种基于直方图的自适应图像增强方法及终端 | |
| CN101873429A (zh) | 图像对比度的处理方法及装置 | |
| US9396526B2 (en) | Method for improving image quality | |
| KR20070081947A (ko) | 콘트라스트 조절 방법 및 장치 | |
| CN103353982A (zh) | 一种基于直方图均衡化的色调映射方法 | |
| US9230484B2 (en) | Adaptive backlight control and contrast enhancement | |
| KR101113483B1 (ko) | 컬러 영상의 가시성 향상 장치 및 방법 | |
| KR20190000811A (ko) | 이미지를 타겟 디스플레이 디바이스의 타겟 피크 휘도 lt에 톤 적응시키기 위한 방법 | |
| RU190476U1 (ru) | Устройство преобразования яркости цифрового телевизионного изображения | |
| US11114045B1 (en) | Method of enhancing the visibility of screen images | |
| CN107358592B (zh) | 一种迭代式全局自适应图像增强方法 | |
| US8351724B2 (en) | Blue sky color detection technique | |
| JP7390849B2 (ja) | 映像信号変換装置及びプログラム | |
| CN108305234B (zh) | 一种基于最优化模型的双直方图均衡方法 | |
| US20230057829A1 (en) | Encoder, decoder, system, and method for determining tone mapping curve parameters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211119 Effective date: 20211119 |