TR202013602A1 - Adaptive histogram equalization with global-based adaptive contrast limit - Google Patents

Adaptive histogram equalization with global-based adaptive contrast limit

Info

Publication number
TR202013602A1
TR202013602A1 TR2020/13602A TR202013602A TR202013602A1 TR 202013602 A1 TR202013602 A1 TR 202013602A1 TR 2020/13602 A TR2020/13602 A TR 2020/13602A TR 202013602 A TR202013602 A TR 202013602A TR 202013602 A1 TR202013602 A1 TR 202013602A1
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
histogram
region
calculation
general
calculated
Prior art date
Application number
TR2020/13602A
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
Emre Doğan Yunus
Ersel Kamaşak Mustafa
Original Assignee
Aselsan Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇
Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret As
Istanbul Teknik Ueniversitesi Bilimsel Ararstirma Proje Birim
İstanbul Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ Bi̇li̇msel Ararştirma Proje Bi̇ri̇m
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aselsan Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇, Aselsan Elektronik Sanayi Ve Ticaret As, Istanbul Teknik Ueniversitesi Bilimsel Ararstirma Proje Birim, İstanbul Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ Bi̇li̇msel Ararştirma Proje Bi̇ri̇m filed Critical Aselsan Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇
Priority to TR2020/13602A priority Critical patent/TR202013602A1/en
Priority to EP21862236.3A priority patent/EP4091131A4/en
Priority to PCT/TR2021/050868 priority patent/WO2022046015A1/en
Publication of TR202013602A1 publication Critical patent/TR202013602A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/90Dynamic range modification of images or parts thereof
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/40Image enhancement or restoration using histogram techniques
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20004Adaptive image processing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20021Dividing image into blocks, subimages or windows

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

Buluş özellikle, bölgesel kontrastı geliştirmek amacıyla için kullanılan bölgesel bir yöntem olan CLAHE tekniğinin yeniden dağıtma aşamasında, genel resimden elde edilen yeniden dağıtım fonksiyonunun kullanılmasıyla genel resim üzerinde bölgesel detayların ortaya çıkarılmasını sağlayan genel bazlı adaptif kontrast limitli adaptif histogram eşitleme (GBA-CLAHE) yöntemi ile ilgilidir. GBA-CLAHE yönteminin yeniden dağıtma aşamasında, bölge özelinde adaptif olarak hesaplanan kırpma seviyesini aşan bölge histogram değerlerinin yeniden dağıtım işlemi, genel resim üzerinden elde edilen yeniden dağıtım fonksiyonuna göre yapılarak genel görüntü üzerinden detayların ortaya çıkarılması sağlanmış, bütün bölgeler için aynı şekilde yeniden dağıtım işlemi yapılması sebebiyle görüntü bütünlüğünü koruma amaçlanmıştır. Örneğin bütün bölgelerde kırpma seviyesi sıfır olduğu durumda, çıktı olarak genel bir kontrast geliştirme tekniği gibi çalışmakta, bölge kırpma seviyesi arttıkça genel görüntü üzerinden detaylar ortaya çıkarılmaktadır.The invention is especially with the general-based adaptive contrast limit adaptive histogram equalization (GBA-CLAHE) method, which enables the revealing of regional details on the general picture by using the redistribution function obtained from the general picture, in the redistribution stage of the CLAHE technique, which is a regional method used to improve regional contrast. is relevant. In the redistribution stage of the GBA-CLAHE method, the redistribution of the region histogram values exceeding the clipping level, which is calculated adaptively for the region, is performed according to the redistribution function obtained from the general image, so that the details are revealed on the general image, and the same redistribution process is performed for all regions. Therefore, it is aimed to preserve the image integrity. For example, when the clipping level is zero in all regions, it works like a general contrast enhancement technique as output, and as the region clipping level increases, details are revealed on the overall image.

Description

TARIFNAME Genel bazli adaptif kontrast limitli adaptif histogram esitleme Teknik Alan Bulus, genel görüntüyü baz alarak bölgesel kontrastin iyilestirilmesini saglayan genel bazli adaptif kontrast limitli adaptif histogram esitleme (GBA-CLAHE/ Global Based Adaptive - Contrast Limited Adaptive Histogram Equlization) yöntemi ile ilgilidir. Bulus özellikle, kontrast gelistirmek amaciyla kullanilan bölgesel bir yöntem olan CLAHE tekniginin yeniden dagitma asamasinda, genel resimden elde edilen yeniden dagitim fonksiyonunun kullanilmasiyla genel resim üzerinde bölgesel detaylarin ortaya çikarilmasini saglayan genel bazli adaptif kontrast limitli adaptif histogram esitleme (GBA-CLAHE) yöntemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde, kontrasti düsük gri tonlu görüntüleri insan görüsüne daha uygun ve daha kaliteli hale getirmek için kontrast iyilestirmesi yapilmaktadir. Kontrast iyilestirme teknikleri genel (global) ve bölgesel (local) olmak üzere ikiye ayrilmaktadir. Mevcut teknikte, kontrast gelistirmek için bölgesel bir yöntem olan adaptif histogram esitleme (AHE) tabanli CLAHE teknigi kullanilmaktadir. CLAHE kontrast gelistirme amaciyla yaygin olarak kullanilan bir tekniktir. GBA-CLAHE teknigi temelde CLAHE tabanlidir. CLAHE tekniginde, görüntü birbiri ile örtüsmeyen esit bölgelere ayrilmakta ve bölgesel olarak her bir bölgenin histogrami hesaplanmaktadir. Adaptif histogram esitlemeden farkli olarak bölge özelinde hesaplanan histogram, gürültü amplifikasyonunu engellemek amaciyla belli bir noktada kirpilmaktadir. Bu kirpma noktasi manuel olarak belirlenmektedir ve her bölge için aynidir. Kirpma sonucu elde kalan degerler histogram degerleri kirpma noktasini asmayacak sekilde histograma yeniden dagitilmaktadir. Kirpma noktasini asan piksel olmayincaya kadar bu islem tekrarlanmaktadir. Daha sonrasinda, her bölge için kümülatif histogram hesaplanmakta ve kümülatif histogram üzerinden bölge içerisinde bulunan piksellerin çikis degerini belirten transfer fonksiyonu hesaplanmaktadir. Çikis görüntüsünde bölgelerin bagimsiz durmasini engellemek için interpolasyon islemi yapilmaktadir. Yukarida bahsedilen CLAHE teknigine ait islemler sayesinde gürültü artisi sinirlandirilarak kontrast gelistirmesi saglanmaktadir. Piksellerin bit genisligine göre bölgelerin çözünürlügü CLAHE" nin iyi sonuç verememesine sebep olabilir. Örnegin standart CLAHE 14-bit görüntü için yeterli degildir. Histogram üzerinde 16384 (2^14) farkli deger varken bölgede olan piksel sayisina göre yeniden dagitim islemi yetersiz kalmaktadir, iyi bir sonuç alabilmek için görüntü çok yüksek çözünürlüge sahip bölgelere ayrilmalidir. Ayrica her bir bölge için ayni kirpma seviyesi degerinin kullanilmasi, gökyüzü gibi detay olmayan bölgelerde gereksiz gürültü amplifike etmeye, detay olan bölgelerde yeteri kadar detay ortaya çikaramamaya sebep olmaktadir. Videolar için ise bölgelerin birbirinden bagimsiz durmasini engellemek için yapilan interpolasyon islemi CLAHE' de yetersiz kalabilmektedir. Standart CLAHE algoritmasinda gürültü görüntüye bagli olarak fazladan amplifike edilebilmekte, yüksek bit sayisina sahip görüntülerde iyi sonuç verememektedir. Ayrica, her bir bölge için ayni kirpma seviyesinin kullanilmasi sebebiyle detay olmayan bölgelerde fazladan gürültü gelistirilmesi, detay olan bölgelerde ise yeteri kadar gelistirilememesine sebep olabilmektedir. Bu durum görüntüye ve manuel olarak seçilen kirpma seviyesine baglidir. Konu ile ilgili yapilan arastirma sonucunda, lN2986CHE2013A numarali basvuruya rastlanilmistir. Basvuru, görüntü iyilestirme için uygulanan genel bazli otomatik CLAHE yöntemi ve sistemi ile ilgilidir. Söz konusu basvuruda bahsedilen otomatik CLAHE yönteminde, giris parametresi olarak bölgelere ait histograma göre bölge kirpma seviyesi otomatik bir sekilde hesaplanmaktadir. Basvuruda bahsedilen yöntemi gerçeklestiren islem adimlari, görüntünün NxN matrisli alt görüntülere bölünmesi; her bir alt görüntünün histograminin ve histogramin tepe degerinin hesaplanmasi; binary arama metodunu kullanan, O*dan tepe degerine kadar limiti olan nominal kirpma seviyesinin hesaplanmasi; histogramin tepe degeri nominal kirpma seviyesinden yüksekse histogramin nominal kirpma seviyesine kirpilmasi; asima neden olan piksel sayisinin toplanmasi; toplanan piksellerin esit olarak tüm histogram üzerinde dagitilmasi; alt görüntü için kirpilmis histogram eslemesini elde etmek üzere bahsedilen kirpilmis histogramin esitlenmesi; giris görüntüsündeki her piksel için gri düzeyi eslemesinin yapilmasi ve iyilestirilmis görüntüyü elde etmek için elde edilen çikti eslemesinin bahsedilen giris görüntüsündeki piksellerin her birine uygulanmasi seklindedir. Söz konusu basvuruda amaç, mevcutta manuel olarak belirlenen bölge sayisinin, çikis görüntüsünün entropi degerleri baz alinarak adaptif olarak belirlenmesini saglamaktadir. Söz konusu basvuruda, görüntünün kirpma seviyesinin otomatik olarak farkli bir yöntemle hesaplanmasindan bahsedilmekte, giris görüntüsünün geneli üzerinden elde edilen yeniden dagitim fonksiyonuna göre dagitim isleminden bahsedilmemektedir. Sonuç olarak, yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Amaci Bulus, mevcut durumlardan esinlenerek olusturulup yukarida belirtilen olumsuzluklari çözmeyi amaçlamaktadir. Bulusun ana amaci, kontrast gelistirmek için kullanilan CLAHE yönteminin yeniden dagitma asamasinda, genel resimden elde edilen yeniden dagitim fonksiyonunun kullanilmasi sayesinde genel resim üzerinde bölgesel detaylarin ortaya çikarilmasi saglanmaktir. Bulusun diger bir amaci, bölge kontrast Iimitlerinin adaptif sekilde hesaplanmasi sayesinde gürültülerin daha az amplifike edilmesi ve detaylarin daha iyi ortaya çikarilmasini saglamaktir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1, bulusa konu olan genel bazli adaptif CLAHE yönteminin akis diyagramini göstermektedir. Sekil 2, bulusa konu olan genel bazli adaptif CLAHE yönteminde uygulanan bölgesel limitli histogram hesaplama isleminin akis diyagramini göstermektedir. Sekil 3, bulusa konu olan genel bazli adaptif CLAHE yönteminde uygulanan yeniden dagitim fonksiyonu hesaplama isleminin akis diyagramini göstermektedir. Sekil 4, giris görüntüsünün genel histogramini ve genel kirpma seviyesini göstermektedir. Sekil 5, genel kirpilmis histogrami göstermektedir. Sekil 6, yeniden dagitilmis histogrami göstermektedir. Sekil 7, kirpilmis ve yeniden dagitilmis olan histogramin genel k'L'imüIatif histogramini göstermektedir. Sekil 8, yeniden dagitim fonksiyonunu göstermektedir. Referans listesi 901 Bölgesel limitli histogram hesaplama 901a Bölge histogrami hesaplama 901b Bölge kirpma seviyesi hesaplama 901c Bölge kirpilmis histogrami hesaplama 906 Yeniden dagitim fonksiyonu hesaplama 906b Genel kirpma seviyesi hesaplama 906c Genel kirpilmis histogram hesaplama 906d Yeniden dagitilmis histogram hesaplama 906e Genel kümülatif histogram hesaplama 906f Genel küm'ulatif histogram degerlerinin toplam piksel sayisina oraninin hesaplanmasi 902 Küm'ulatif histogram-1 hesaplama 903 Kümülatif histogram-2 hesaplama 904 Transfer fonksiyonu hesaplama 905 Interpolasyon Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada, bulusa konu olan genel bazli adaptif kontrast limitli adaptif histogram esitleme yönteminin tercih edilen yapilanmalari, sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak açiklanmaktadir. Bulusa konu olan genel bazli adaptif CLAHE yönteminde, genel görüntü baz alinarak bölgesel detaylari görünür hale getirmek amaciyla kontrast iyilestirilmesi saglanmaktadir. Bulus ile birlikte gürültü amplifikasyonunu engellemek için genel ve bölgesel islemlerde ayri ayri kirpma seviyesi belirlenerek kontrast artisi iki asamali olarak sinirlandirilmaktadir. Kullanilan kirpma seviyesi giris görüntüsüne bagli olarak adaptif bir sekilde belirlenmektedir. Bu sayede her bir görüntü için gürültü amplifikasyonu engelleyebilen ideal kirpma seviyesi hesaplanmaktadir. Ornegin, az detaya sahip bölgelerde düsük kirpma seviyesi kullanilarak gürültünün amplifikasyonu engellenmekte, çok detaya sahip bölgelerde ise yüksek kirpma seviyesi ile görüntünün daha iyi bir sekilde amplifike edilmesi saglanmaktadir. Ayrica histogram üzerinde bölge kirpma seviyesini asan piksellerin yeniden dagitim islemi, genel görüntü üzerinden elde edilen bir fonksiyona göre yapilmakta ve bu sayede bölgelerin birbirinden bagimsiz durma problemine çözüm sunulmakta ve görüntü bütünlügü saglanmaktadir. Sekil lide genel bazli adaptif CLAHE yönteminin akis diyagrami gösterilmektedir. Bulusa konu olan yöntemde ilk olarak, giris görüntüsü birbiri ile örtüsmeyen esit çözünürlükteki bölgelere ayrilmaktadir. Bulusun örnek bir uygulamasinda, 640x512 çözünürlüge sahip giris görüntüsü her biri 128x128 çözünürlükten olusan 20 farkli bölgeye ayrilmistir. Ayrilan her bir bölge için etrafindaki pencere içerisinde kalan piksellerin, Sekil 25de akis diyagrami verilen bölgesel limitli histogrami hesaplanmaktadir (901). Bu asamada ilk olarak her bir bölgenin giris görüntüsünün histogrami hesaplanmaktadir (901a). Daha sonra, hesaplanan histogram üzerinden bölge için kullanilacak olan bölge kirpma seviyesi hesaplanmaktadir (901b). Kirpma seviyesi, bölgenin dinamik araligina göre belirlenmektedir. Dinamik aralik ne kadar fazlaysa kirpma seviyesi de o kadar büyüktür. Bölge kirpma seviyesinin (bölgeKirpmaNoktasi) hesaplanmasi asagidaki denklem ile ifade edilmektedir: bölgeKirpmaNoktasi= count(bölgeHistogram histLimit) * coeffLimit Burada, ilk olarak histogram üzerinde belli bir Iimitten (histLimit) büyük kaç farkli nokta oldugu (count(bölgeHistogram histLimit)) hesaplanmaktadir. Hesaplanan bu deger kullanici tarafindan önceden manuel olarak belirlenen bir katsayiyla (coeffLimit) genisletilmektedir. Bu islem sonucunda bölge kirpma seviyesi (bölgeKirpmaNoktasi) hesaplanmis olmaktadir. Kirpma seviyesi yukaridaki islem ile belirlendikten sonra, histogramda kirpma seviyesini asan kisimlarin kirpma seviyesine kadar kesilmesiyle bölge kirpilmis histogrami hesaplanmaktadir. (901 c). Bu islem sonucunda ayrica bölge kirpma seviyesinin üstünde kalan piksel sayisi da hesaplanmaktadir. Kirpma isleminin ardindan, kirpilmis histogramin kümülatif histogrami-1 hesaplanmaktadir (902). Bölge limitli histogram hesaplanmasi ile es zamanli olarak, giris görüntüsünün geneli üzerinden yeniden dagitim fonksiyonu hesaplamaktadir (906). Sekil 3'te akis diyagrami verilen yeniden dagitim fonksiyonunu hesaplayan islemler asagida detayli olarak açiklanmistir: Giris görüntüsünün genel histogrami hesaplanmaktadir (906a). Hesaplanan histogram üzerinden genel kirpma seviyesi hesaplanmaktadir (906b). Sekil 4'te genel histogram ve genel kirpma seviyesi görünmektedir. Genel kirpma seviyesi (globalKirpmaNoktasi) asagidaki denklem ile hesaplanmaktadir: 2 nuthJls ZHIUNBIHS globalKirpmaNokmsi = ( Burada, globalHist(i) genel histogramin aldigi piksel degerleri, numBins ise hücre sayisini ifade etmektedir. Histogramda, bir önceki adimda elde edilen genel kirpma seviyesini asan kisimlarin kirpma seviyesine kadar kesilmesiyle genel kirpilmis histogram hesaplanmaktadir (9060). Sekil 5'te kirpilmis histogram görünmektedir. Bu islem sonucunda ayrica genel kirpma seviyesinin üstünde kalan piksel sayisi da hesaplanmaktadir. Kirpma seviyesinin üstünde kalan piksellerin kirpilmis histogramin her bir elemanina esit olarak yeniden dagitilmasiyla yeniden dagitilmis histogram hesaplanmaktadir (906d). Sekil &da yeniden dagitilmis histogram görünmektedir. Sonrasinda, kirpilmis ve yeniden dagitilmis olan histogramin genel kümülatif histogrami hesaplanmaktadir (906e). Sekil 7'de kirpilmis ve yeniden dagitilmis olan histogramin genel kümülatif histogram görünmektedir. Genel görüntü histogramini belli bir noktada kirpmak, kontrast artisinin genel bazda sinirlandirilmasini saglamaktadir. Genel kirpma seviyesini asan piksellerin yeniden dagitilmasi ile de gürültü amplifikasyonunun azaltilmasi saglanmaktadir. Son olarak genel kümülatif histogram degerlerinin toplam piksel sayisina orani hesaplanmakta (906f) ve böylece Sekil 8'de görünen 0 ile 1 arasinda olacak sekilde yeniden dagitim fonksiyonu hesaplanmis olmaktadir. Hesaplanan yeniden dagitim fonksiyonu degeri, bölgesel histogramda kirpma seviyesini asan piksel sayisi ile genisletilmektedir. Ardindan, elde edilen bu deger genel kümülatif histogram degerine eklenmektedir. Böylelikle kümülatif histogram-2 (903) hesaplanmaktadir. Hesaplanan son kümülatif histograma göre transfer fonksiyonu hesaplanmaktadir (904). Transfer fonksiyonu, bölge içerisinde bulunan piksel degerlerinin çikis degerlerini içermektedir. Bu islem sayesinde giris görüntüsünün bit genisliginden bagimsiz olarak, çikis görüntüsü istenen bit genisliginde olabilmektedir. Son olarak bir pikselin diger bölgelere olan uzakligi ile orantili olacak sekilde interpolasyon (905) islemi yapilmaktadir. Giris görüntüsünün bölünmesi ile elde edilen bölgelerin birbirinden bagimsiz sekilde durmasini engellemek için bir bölge içerisinde bulunan piksellerin, ait oldugu bölgenin transfer fonksiyonu ile birlikte komsu bölgelerin transfer fonksiyonunun kullanilmasiyla çikis görüntüsü verilmektedir. Her bir bölgenin bölgesel kirpma seviyesi bölgenin histogrami üzerinden hesaplanmaktadir. Sabit bir kirpma seviyesi kullanilmasi detay olmayan bölgelerde gürültünün gereksiz amplifike edilmesine, detay olan bölgelerde ise bölge detaylarinin yeteri kadar amplifike edilmemesine sebep olmaktadir. Bütün bölgelerin bölgesel kirpma seviyesi esitken, gürültü daha fazla amplifike edilmektedir. Bölge histogrami ne kadar küçük olursa, kirpma seviyesi degeri de 0 kadar küçük olmaktadir. Dolayisiyla, detay olmayan bölgelerde histogram dar olacagindan kirpma seviyesi de küçük olmakta ve bu sayede O bölgede gürültü amplifikasyonu engellenmektedir. Bulusa konu olan yöntemde, genel görüntü üzerinde bölgesel detaylarin ortaya çikarilmasi amaçlanmaktadir. Bunun yani sira her bir bölge için kirpma seviyesinin adaptif olarak hesaplanmasiyla en iyi çikis görüntüsünü vermek de amaçlanmaktadir. TR TR TR TR TR DESCRIPTION General-based adaptive contrast-limited adaptive histogram equalization Technical Field The invention relates to the global-based adaptive contrast-limited adaptive histogram equalization (GBA-CLAHE) method, which provides improvement of regional contrast based on the global image. The invention is particularly related to the global-based adaptive contrast-limited adaptive histogram equalization (GBA-CLAHE) method, which enables revealing regional details on the overall image by using the redistribution function obtained from the overall image in the redistribution phase of the CLAHE technique, which is a regional method used to improve contrast. State of the Art Today, contrast enhancement is performed to make low-contrast grayscale images more suitable for human vision and of higher quality. Contrast enhancement techniques are divided into two: general (global) and regional (local). The current technique uses the adaptive histogram equalization (AHE)-based CLAHE technique, which is a regional method for contrast enhancement. CLAHE is a widely used technique for contrast enhancement. GBA-CLAHE technique is basically CLAHE based. In the CLAHE technique, the image is divided into equal regions that do not overlap each other and the histogram of each region is calculated regionally. Unlike adaptive histogram equalization, the histogram calculated for the region is trimmed at a certain point to prevent noise amplification. This trimming point is determined manually and is the same for each region. The values remaining as a result of trimming are redistributed to the histogram in a way that the histogram values do not exceed the trimming point. This process is repeated until there are no pixels exceeding the clipping point. Afterwards, the cumulative histogram is calculated for each region and the transfer function indicating the output value of the pixels in the region is calculated over the cumulative histogram. Interpolation is performed to prevent the regions from standing independently in the output image. Thanks to the processes of the CLAHE technique mentioned above, noise increase is limited and contrast enhancement is achieved. The resolution of the regions depending on the bit width of the pixels may cause CLAHE not to give good results. For example, standard CLAHE is not sufficient for a 14-bit image. While there are 16384 (2^14) different values on the histogram, the redistribution process is insufficient according to the number of pixels in the region, and it does not provide a good result. In order to get results, the image must be divided into regions with very high resolution. In addition, using the same cropping level value for each region causes unnecessary noise amplification in regions without detail, such as the sky, and causes the regions to remain independent of each other for videos. The interpolation process used to prevent noise may be insufficient in CLAHE. In the standard CLAHE algorithm, noise can be amplified depending on the image, and it does not give good results in images with high bit numbers. Additionally, due to the use of the same clipping level for each region, extra noise is developed in areas where there is no detail. In regions with limited development, it may not be developed sufficiently. This depends on the image and the manually selected cropping level. As a result of the research on the subject, the application number lN2986CHE2013A was found. The application relates to the general based automatic CLAHE method and system applied for image enhancement. In the automatic CLAHE method mentioned in the application in question, the region clipping level is automatically calculated according to the histogram of the regions as the input parameter. The processing steps that realize the method mentioned in the application are dividing the image into NxN matrix sub-images; calculating the histogram of each subimage and the peak value of the histogram; calculation of the nominal clipping level with a limit from O* to the peak value, using the binary search method; clipping the histogram to the nominal clipping level if the peak value of the histogram is higher than the nominal clipping level; summing the number of pixels causing eclipse; distributing the collected pixels evenly over the entire histogram; equalizing said cropped histogram to obtain the cropped histogram mapping for the subimage; It consists of making a gray level map for each pixel in the input image and applying the resulting output map to each pixel in the said input image to obtain the improved image. The purpose of this application is to ensure that the number of regions, currently manually determined, is determined adaptively based on the entropy values of the output image. In the application in question, it is mentioned that the cropping level of the image is automatically calculated with a different method, and the distribution process according to the redistribution function obtained over the entire input image is not mentioned. As a result, due to the negativities described above and the inadequacy of existing solutions on the subject, it has become necessary to make a development in the relevant technical field. Purpose of the Invention: The invention is inspired by existing situations and aims to solve the negativities mentioned above. The main purpose of the invention is to reveal regional details on the overall image by using the redistribution function obtained from the overall image in the redistribution phase of the CLAHE method used to improve contrast. Another purpose of the invention is to ensure that noise is amplified less and details are revealed better, thanks to the adaptive calculation of zone contrast limits. The structural and characteristic features and all the advantages of the invention will be more clearly understood thanks to the figures given below and the detailed explanation written by making references to these figures, and therefore the evaluation should be made taking these figures and detailed explanation into consideration. Figures to Help Understand the Invention Figure 1 shows the flow diagram of the general-based adaptive CLAHE method, which is the subject of the invention. Figure 2 shows the flow diagram of the regional limited histogram calculation process applied in the general-based adaptive CLAHE method, which is the subject of the invention. Figure 3 shows the flow diagram of the redistribution function calculation process applied in the general-based adaptive CLAHE method, which is the subject of the invention. Figure 4 shows the overall histogram of the input image and the overall clipping level. Figure 5 shows the overall clipped histogram. Figure 6 shows the redistributed histogram. Figure 7 shows the overall cumulative histogram of the cropped and redistributed histogram. Figure 8 shows the redistribution function. Reference list 901 Regional limit histogram calculation 901a Region histogram calculation 901b Region clipping level calculation 901c Region clipped histogram calculation 906 Redistribution function calculation 906b General clipping level calculation 906c General clipped histogram calculation 906d Redistributed histogram calculation 906e General cumulative histogram calculation 906f General cluster' Calculation of the ratio of cumulative histogram values to the total number of pixels 902 Cumulative histogram-1 calculation 903 Cumulative histogram-2 calculation 904 Transfer function calculation 905 Interpolation Detailed Description of the Invention In this detailed description, preferred embodiments of the general-based adaptive contrast limited adaptive histogram equalization method that is the subject of the invention. It is explained only for a better understanding of the subject. In the general-based adaptive CLAHE method, which is the subject of the invention, contrast improvement is provided in order to make regional details visible based on the general image. With the invention, in order to prevent noise amplification, the clipping level is determined separately in general and regional processes and the contrast increase is limited in two stages. The cropping level used is determined adaptively depending on the input image. In this way, the ideal cropping level that can prevent noise amplification is calculated for each image. For example, in areas with little detail, a low clipping level is used to prevent amplification of noise, while in areas with a lot of detail, a higher clipping level helps to amplify the image better. In addition, the redistribution of pixels that exceed the region clipping level on the histogram is carried out according to a function obtained from the overall image, thus providing a solution to the problem of regions remaining independent of each other and ensuring image integrity. The figure shows the flow diagram of the general-based adaptive CLAHE method. In the method of the invention, firstly, the input image is divided into regions of equal resolution that do not overlap each other. In an example implementation of the invention, the input image with a resolution of 640x512 is divided into 20 different regions, each with a resolution of 128x128. For each separated region, the regional limited histogram of the pixels within the surrounding window is calculated (901), whose flow diagram is given in Figure 25. At this stage, first the histogram of the input image of each region is calculated (901a). Then, the region clipping level to be used for the region is calculated based on the calculated histogram (901b). The clipping level is determined by the dynamic range of the region. The greater the dynamic range, the greater the clipping level. Calculation of the region clipping level (regionClippingPoint) is expressed by the following equation: regionClippingPoint= count(regionHistogram histLimit) * coeffLimit Here, firstly, how many different points (count(regionHistogram histLimit)) are larger than a certain limit (histLimit) on the histogram is calculated. This calculated value is expanded by a coefficient (coeffLimit) manually determined by the user. As a result of this process, the region clipping level (regionClippingPoint) is calculated. After the clipping level is determined by the above process, the region clipped histogram is calculated by cutting the parts in the histogram that exceed the clipping level down to the clipping level. (901c). As a result of this process, the number of pixels above the region clipping level is also calculated. After the trimming process, the cumulative histogram-1 of the trimmed histogram is calculated (902). Simultaneously with the region-limited histogram calculation, it calculates the redistribution function over the entire input image (906). The processes that calculate the redistribution function, whose flow diagram is given in Figure 3, are explained in detail below: The general histogram of the input image is calculated (906a). The overall clipping level is calculated based on the calculated histogram (906b). Figure 4 shows the overall histogram and overall clipping level. The general clipping level (globalClippingPoint) is calculated with the following equation: 2 nuthJls ZHIUNBIHS globalClippingPoint = ( Here, globalHist(i) refers to the pixel values that the global histogram takes, and numBins refers to the number of cells. In the histogram, the clipping level of the parts that exceed the global clipping level obtained in the previous step The overall cropped histogram is calculated by trimming it up to (9060). The cropped histogram is shown in Figure 5. As a result of this process, the number of pixels above the clipping level is also calculated and the redistributed histogram is calculated by redistributing the pixels above the clipping level equally to each element of the cropped histogram. (906d) The redistributed histogram appears in Figure 1. Then, the overall cumulative histogram of the trimmed and redistributed histogram is calculated (906e). The overall cumulative histogram of the trimmed and redistributed histogram appears in Figure 7. Trimming the overall image histogram at a certain point. It ensures that the contrast increase is limited on a general basis. Reducing noise amplification is also achieved by redistributing pixels that exceed the overall clipping level. Finally, the ratio of the overall cumulative histogram values to the total number of pixels is calculated (906f) and thus the redistribution function is calculated to be between 0 and 1 as seen in Figure 8. The calculated redistribution function value is expanded by the number of pixels exceeding the clipping level in the regional histogram. Then, this obtained value is added to the overall cumulative histogram value. Thus, cumulative histogram-2 (903) is calculated. The transfer function is calculated according to the last calculated cumulative histogram (904). The transfer function includes the output values of the pixel values within the region. Thanks to this process, the output image can be of the desired bit width, regardless of the bit width of the input image. Finally, interpolation (905) is performed in proportion to the distance of a pixel from other regions. In order to prevent the regions obtained by dividing the input image from standing independently of each other, the pixels in a region are given the output image by using the transfer function of the region to which they belong and the transfer function of the neighboring regions. The regional clipping level of each region is calculated from the histogram of the region. Using a fixed clipping level causes unnecessary amplification of noise in areas where there is no detail, and causes the details of the region not to be amplified sufficiently in areas with detail. When the regional clipping level of all regions is equal, the noise is amplified more. The smaller the region histogram, the lower the clipping level value is 0. Therefore, since the histogram will be narrow in regions where there is no detail, the clipping level is also small and thus noise amplification in that region is prevented. In the method that is the subject of the invention, it is aimed to reveal regional details on the general image. In addition, it is aimed to give the best output image by adaptively calculating the cropping level for each region. TR TR TR TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER Genel bazli adaptif kontrast limitli adaptif histogram esitleme yöntemi olup, özelligi; giris görüntüsünün esit çözünürlükteki bölgelere ayrilmasi, - giris görüntüsünün her bir bölge Için histograminin hesaplanmasi, -hesaplanan histogram üzerinden bölge kirpma seviyesinin belirlenmesi ve - hesaplanan histogram üzerinde, belirlenen bölge kirpma seviyesini asan kisimlarin kesilmesiyle bölge kirpilmis histogramin hesaplanmasi islem adimlari sayesinde bölge limitli histogram hesaplanmasi, kirpma isleminin ardindan, kirpilmis bölge histograminin kümülatif histogrami-1'in hesaplanmasi, - giris görüntüsünün genel histograminin hesaplanmasi, belirlenmesi, - hesaplanan histogram üzerinde, genel kirpma seviyesini asan kisimlarin kesilmesiyle genel kirpilmis histogramin hesaplanmasi, - kirpma seviyesinin üstünde kalan piksellerin kirpilmis histogramin her bir elemanina esit olarak yeniden dagitilmasiyla yeniden dagitilmis histogramin hesaplanmasi, - kirpilmis ve yeniden dagitilmis olan histogramin genel kümülatif histograminin hesaplanmasi ve edilmesi islem adimlari sayesinde, bölge limitli histogram hesaplanmasi ile es zamanli olarak giris görüntüsünün geneli üzerinden yeniden dagitim fonksiyonun hesaplanmasi - yeniden dagitim fonksiyonu degerinin bölge histograminda kirpma seviyesini asan piksel sayisi ile genisletilmesi ve elde edilen bu degerin genel kümülatif histograma eklenmesiyle kümülatif histogram-Zrnin elde edilmesi, - kümülatif histogram-2iye göre, bölge içerisinde bulunan piksek degerlerinin çikis degerlerini içeren transfer fonksiyonun hesaplanmasi ve islem adimlarini içermesidir. istem 1ie göre yöntem olup, özelligi; transfer fonksiyonunun hesaplanmasi islem adimindan sonra, çikis görüntüsünün bölgelerinin birbirinden bagimsiz durmasini engellemek üzere 0 pikselin diger bölgelere olan uzakligi ile orantili olacak sekilde interpolasyon uygulanmasi islem adimini içermesidir. TR TR TR TR TR1. CLAIMS It is a general-based adaptive contrast limited adaptive histogram equalization method, and its feature is; dividing the input image into regions of equal resolution, - calculating the histogram of the input image for each region, - determining the region cropping level over the calculated histogram, and - calculating the region limited histogram through the process steps of calculating the region cropped histogram by cutting off the parts on the calculated histogram that exceed the determined region cropping level, After the cropping process, calculation of the cumulative histogram-1 of the cropped region histogram, - calculation, determination of the overall histogram of the input image, - calculation of the overall cropped histogram by cutting off the parts on the calculated histogram that exceed the overall cropping level, - calculation of the cropped histogram of pixels above the cropping level for each calculation of the redistributed histogram by redistributing it equally to the element, - calculation of the redistribution function over the entire input image simultaneously with the calculation of the region-limited histogram, thanks to the process steps of calculating and calculating the overall cumulative histogram of the cropped and redistributed histogram - calculation of the redistribution function value on the region histogram Expanding it with the number of pixels exceeding the cropping level and obtaining the cumulative histogram-Zr by adding this value to the general cumulative histogram, - Calculating the transfer function containing the output values of the pixel values in the region according to the cumulative histogram-2 and containing the processing steps. It is a method according to claim 1 and its feature is; After the calculation of the transfer function, it includes the step of applying interpolation in proportion to the distance of 0 pixels to other regions in order to prevent the regions of the output image from remaining independent of each other. TR TR TR TR TR
TR2020/13602A 2020-08-28 2020-08-28 Adaptive histogram equalization with global-based adaptive contrast limit TR202013602A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/13602A TR202013602A1 (en) 2020-08-28 2020-08-28 Adaptive histogram equalization with global-based adaptive contrast limit
EP21862236.3A EP4091131A4 (en) 2020-08-28 2021-08-27 Global based adaptive-contrast limited adaptive histogram equalization
PCT/TR2021/050868 WO2022046015A1 (en) 2020-08-28 2021-08-27 Global based adaptive-contrast limited adaptive histogram equalization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/13602A TR202013602A1 (en) 2020-08-28 2020-08-28 Adaptive histogram equalization with global-based adaptive contrast limit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR202013602A1 true TR202013602A1 (en) 2022-03-21

Family

ID=80353754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2020/13602A TR202013602A1 (en) 2020-08-28 2020-08-28 Adaptive histogram equalization with global-based adaptive contrast limit

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4091131A4 (en)
TR (1) TR202013602A1 (en)
WO (1) WO2022046015A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8218868B2 (en) * 2007-06-13 2012-07-10 Sensors Unlimited, Inc. Method and apparatus for enhancing images
CN107403422B (en) * 2017-08-04 2020-03-27 上海兆芯集成电路有限公司 Method and system for enhancing image contrast
CN111062897B (en) * 2019-12-06 2023-09-29 Oppo广东移动通信有限公司 Image equalization method, terminal and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
EP4091131A1 (en) 2022-11-23
WO2022046015A1 (en) 2022-03-03
EP4091131A4 (en) 2024-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yadav et al. Contrast limited adaptive histogram equalization based enhancement for real time video system
Lal et al. Efficient algorithm for contrast enhancement of natural images.
US10672112B2 (en) Method and system for real-time noise removal and image enhancement of high-dynamic range images
CN103218778B (en) The disposal route of a kind of image and video and device
US20180122051A1 (en) Method and device for image haze removal
CN108537756A (en) Single image to the fog method based on image co-registration
US20160063684A1 (en) Method and device for removing haze in single image
CN107784637B (en) Infrared image enhancement method
CN109919859B (en) Outdoor scene image defogging enhancement method, computing device and storage medium thereof
Lee et al. An adaptive histogram equalization based local technique for contrast preserving image enhancement
CN104157003B (en) Thermal image detail enhancement method based on normal distribution adjustment
CN107292834B (en) Infrared image detail enhancement method
KR20130123525A (en) Image processing apparatus for image haze removal and method using that
JP2019016117A (en) Image adjusting device, local contrast quantity calculating device, method, and program
CN106204504B (en) Enhancement method of low-illumination image based on dark channel prior and tone mapping
CN111598886B (en) Pixel-level transmittance estimation method based on single image
Zhou et al. An improved adaptive detail enhancement algorithm for infrared images based on guided image filter
Mu et al. Low and non-uniform illumination color image enhancement using weighted guided image filtering
CN110111280A (en) A kind of enhancement algorithm for low-illumination image of multi-scale gradient domain guiding filtering
EP4091130A1 (en) Variable clipping level calculation method for clahe algorithm
WO2020107308A1 (en) Low-light-level image rapid enhancement method and apparatus based on retinex
TR202013602A1 (en) Adaptive histogram equalization with global-based adaptive contrast limit
CN107862670B (en) Image restoration method for infrared imaging electric crosstalk
CN112825189A (en) Image defogging method and related equipment
Pal Visibility enhancement of fog degraded image sequences on SAMEER TU dataset using dark channel strategy