TWI545952B - A pixel value correcting method for adjusting brightness of an image - Google Patents

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Description

用於調整影像亮度的畫素值校正方法
本發明是有關於一種影像的畫素值校正方法，特別是指一種用於調整影像亮度的畫素值校正方法。
近年來，消費型相機、網路攝影機、行車記錄器等搭載攝像鏡頭的電子產品規格逐漸被提升，影像顯示效果的要求也愈來愈高。為了達到高水平的影像顯示效果，在低照度的環境下自動增強影像的顯示亮度的技術儼然為影像處理技術中重點發展的項目之一。
例如，美國專利公開號US 7489829B2揭露一種自適應低亮度影像處理技術。該專利案藉由在時間域和空間域處理每一個畫素來增強影像的顯示亮度，但此技術手段需耗費相當高的時間成本與硬體成本。
因此，本發明之目的，即在提供一種用於調整影像亮度的畫素值校正方法。
於是本發明用於調整影像亮度的畫素值校正方法，適用於一影像，並由一相關於一伽瑪校正函數的校正模組執行。該影像包含多個畫素，每一畫素包括一紅色畫素值、一綠色畫素值，及一藍色畫素值。
該用於調整影像亮度的畫素值校正方法包含一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)、一步驟(e)，及一步驟(f)。
步驟(a)計算該影像的一顏色強度平均值及一顏色強度最大值，其中，該顏色強度平均值為所有畫素的該等畫素值中的最大者的平均值，該顏色強度最大值為所有畫素值中的最大者。
步驟(b)根據該顏色強度平均值及一預定的暗部門檻值決定出一強度增益值。
步驟(c)定義一包含一水平軸與一垂直軸的直角座標平面，並定義該水平軸與該垂直軸的交點為一第一主控制點，且決定出在該直角座標平面上的一第二主控制點及一第三主控制點，其中，該第二主控制點的水平軸座標值為該顏色強度平均值，且該第二主控制點的垂直軸座標值為以該強度增益值與該第二主控制點的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值，該第三主控制點的水平軸座標值為該顏色強度最大值，且該第三主控制點的垂直軸座標值為以該強度增益值與該第三主控制點的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值。
步驟(d)根據該第二主控制點與第三主控制點決定出一在該直角座標平面上的第一副控制點，其中，該第一副控制點的水平軸座標值大於該第一主控制點的水平軸座標值，並小於該第三主控制點的水平軸座標值，且該第 一副控制點的垂直軸座標值為以該強度增益值與該第一副控制點的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值。
步驟(e)以直線連接在該直角座標平面上相鄰的任二控制點而得到一校正曲線。
步驟(f)對於該影像的每一畫素，變更該畫素的每一畫素值成以該畫素值為水平軸座標值而在該校正曲線上對應到的垂直軸座標值。
本發明之功效在於：藉由該校正曲線校正該影像的各個畫素的該等畫素值，能有效增強在低照度環境下所擷取的影像的顯示亮度，且所需的硬體成本低。
101~106‧‧‧步驟
2‧‧‧第一主控制點
3‧‧‧第二主控制點
4‧‧‧第三主控制點
5‧‧‧第一副控制點
6‧‧‧第二副控制點
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明本發明用於調整影像亮度的畫素值校正方法的各個步驟；圖2是一示意圖，例示該方法所獲得的一校正曲線；圖3是一影像顯示圖，例示一低顯示亮度的影像；及圖4是一影像顯示圖，例示該低顯示亮度的影像在經由該方法處理之後所獲得的一高顯示亮度的影像。
參閱圖1與圖2，本發明用於調整影像亮度的畫素值校正方法，可由習知的影像擷取裝置(圖未示)中的校正 模組執行，並用於調整該影像擷取裝置所擷取的一影像的顯示亮度。該影像包含多個畫素，每一畫素包括一紅色畫素值、一綠色畫素值，及一藍色畫素值。該校正模組實施有一伽瑪校正函數 其中，Kin為一輸入畫素值，Kmax為畫素值的上界，伽瑪參數γ的範圍為0至1，G(Kin)為對應Kin的函數輸出值。
以下說明本發明用於調整影像亮度的畫素值校正方法的各個步驟。
首先，在步驟101，計算該影像的一顏色強度平均值Lmean及一顏色強度最大值Lmax。其中，該顏色強度平均值Lmean為所有畫素的該等畫素值中的最大者的平均值，也就是 其中，N為該等畫素的總數量，V(x)為畫素x的紅色畫素值、綠色畫素值，及藍色畫素值中的最大者，也就是 其中c為紅色(r)、綠色(g)，及藍色(b)的其中一者，I(x,c)為畫素x相關於c的畫素值。
該顏色強度最大值Lmax為所有畫素值中的最大者，也就是
接著，在步驟102，根據該顏色強度平均值Lmean及一預定的暗部門檻值Td決定出一強度增益值Wd，其中， 較佳地，(Lmax×5%)≦Td≦(Lmax×10%)。
接著，在步驟103，定義一包含一水平軸與一垂直軸的直角座標平面，並定義該水平軸與該垂直軸的交點，也就是原點(0)，為一第一主控制點2，且決定出在該直角座標平面上的一第二主控制點3及一第三主控制點4。
其中，該第二主控制點3的水平軸座標值為該顏色強度平均值Lmean，且該第二主控制點3的垂直軸座標值為以該強度增益值Wd與該第二主控制點3的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值，也就是G(Wd×Lmean)。該第三主控制點4的水平軸座標值為該顏色強度最大值Lmax，且該第三主控制點4的垂直軸座標值為以該強度增益值Wd與該第三主控制點4的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值，也就是G(Wd×Lmax)。
接著，在步驟104，根據該第二主控制點3與該第三主控制點4決定出一在該直角座標平面上的一第一副控制點5及一第二副控制點6。其中，該第一副控制點5的水平軸座標值為：(該第三主控制點4的水平軸座標值-該第二主控制點3的水平軸座標值)/2，也就是(Lmax- Lmean)/2；且該第一副控制點5的垂直軸座標值為以該強度增益值Wd與該第一副控制點5的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值，也就是G(Wd×(Lmax-Lmean)/2)。
該第二副控制點6的水平軸座標值為：(該第一副控制點5的水平軸座標值+該第二主控制點3的水平軸座標值)，也就是(Lmax-Lmean)/2+Lmean，等同於(該第二主控制點3的水平軸座標值+第三主控制點4的水平軸座標值)/2，也就是(Lmean+Lmax)/2；且該第二副控制點6的垂直軸座標值為以該強度增益值Wd與該第二副控制點6的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值，也就是G(Wd×(Lmean+Lmax)/2)。
接著，在步驟105，以直線連接在該第一主控制點2、該第二主控制點3、該第三主控制點4、該第一副控制點5，及該第二副控制點6中相鄰的任二點而得到一校正曲線。
最後，在步驟106，根據該校正曲線校正該影像的每一畫素的每一畫素值，也就是對於該影像的每一畫素，變更該畫素的每一畫素值成以該畫素值為水平軸座標值而在該校正曲線上對應到的垂直軸座標值。例如，如圖2所示，若該畫素值為Lmean，校正後的畫素值為G(Wd×Lmean)。
參閱圖3與圖4，圖3例示在一低照度環境下所擷取的一低顯示亮度的影像，圖4例示該低顯示亮度的影 像在經由本發明用於調整影像亮度的畫素值校正方法處理之後所獲得的一高顯示亮度的影像。
綜上所述，本發明用於調整影像亮度的畫素值校正方法，藉由獲得該校正曲線，並根據該校正曲線對影像的各個畫素的每一畫素值進行校正，能有效增強在低照度環境下所擷取的影像的顯示亮度；此外，本發明用於調整影像亮度的畫素值校正方法能由習知的校正模組實施，不需要配置額外的硬體資源，所需的硬體成本低，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
101~106‧‧‧步驟

Claims (5)

  1. 一種用於調整影像亮度的畫素值校正方法，適用於一影像，並由一相關於一伽瑪校正函數的校正模組執行，該影像包含多個畫素，每一畫素包括一紅色畫素值、一綠色畫素值，及一藍色畫素值，該用於調整影像亮度的畫素值校正方法包含下列步驟：(a)該校正模組接收該影像；(b)該校正模組計算該影像的一顏色強度平均值及一顏色強度最大值，其中，該顏色強度平均值為所有畫素的該等畫素值中的最大者的平均值，該顏色強度最大值為所有畫素值中的最大者；(c)該校正模組根據該顏色強度平均值及一預定的暗部門檻值決定出一強度增益值；(d)該校正模組定義一包含一水平軸與一垂直軸的直角座標平面，並定義該水平軸與該垂直軸的交點為一第一主控制點，且決定出在該直角座標平面上的一第二主控制點及一第三主控制點，其中，該第二主控制點的水平軸座標值為該顏色強度平均值，且該第二主控制點的垂直軸座標值為以該強度增益值與該第二主控制點的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值，該第三主控制點的水平軸座標值為該顏色強度最大值，且該第三主控制點的垂直軸座標值為以該強度增益值與該第三主控制點的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出 值；(e)該校正模組根據該第二主控制點與第三主控制點決定出一在該直角座標平面上的第一副控制點，其中，該第一副控制點的水平軸座標值大於該第一主控制點的水平軸座標值，並小於該第三主控制點的水平軸座標值，且該第一副控制點的垂直軸座標值為以該強度增益值與該第一副控制點的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值；(f)該校正模組以直線連接在該直角座標平面上相鄰的任二控制點而得到一校正曲線；及(g)該校正模組對於該影像的每一畫素，變更該畫素的每一畫素值成以該畫素值為水平軸座標值而在該校正曲線上對應到的垂直軸座標值。
  2. 如請求項1所述的用於調整影像亮度的畫素值校正方法，其中，在步驟(e)，該第一副控制點的水平軸座標值為(該第三主控制點的水平軸座標值一該第二主控制點的水平軸座標值)/2。
  3. 如請求項2所述的用於調整影像亮度的畫素值校正方法，其中，在步驟(e)，該校正模組還根據該第二主控制點及第三主控制點決定出一在該直角座標平面上且不同於該第一副控制點的第二副控制點，其中，該第二副控制點的水平軸座標值大於該第二主控制點的水平軸座標值，並小於該第三主控制點的水平軸座標值，且該第二副控制點的垂直軸座標值為以該強度增益值與該第 二副控制點的水平軸座標值二者的乘積作為該伽瑪校正函數的輸入所獲得的輸出值。
  4. 如請求項3所述的用於調整影像亮度的畫素值校正方法，在步驟(e)，該第二副控制點的水平軸座標值為(該第二主控制點的水平軸座標值+該第三主控制點的水平軸座標值)/2。
  5. 如請求項4所述的用於調整影像亮度的畫素值校正方法，在步驟(c)，令該強度增益值為Wd、該暗部門檻值為Td、該顏色強度平均值為Lmean、該顏色強度最大值為Lmax，則Wd=(Td/Lmean)，其中，(Lmax×5%)≦Td≦(Lmax×10%)。
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