獲取圖像伽馬曲線、增強(qiáng)圖像對比度的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了獲取圖像伽馬曲線、增強(qiáng)圖像對比度的方法及系統(tǒng)，其中所述獲取圖像伽馬曲線的方法包括以下步驟：獲得所述圖像的直方圖；對所述直方圖進(jìn)行第一平滑處理；對經(jīng)過第一平滑處理后的直方圖進(jìn)行閾值分割得到暗區(qū)和亮區(qū)直方圖；分別對所述暗區(qū)和亮區(qū)直方圖進(jìn)行歸一化；根據(jù)歸一化后的直方圖得到伽馬曲線。通過上述步驟獲得的伽馬曲線具有平滑性好的優(yōu)點，在利用該伽馬曲線進(jìn)行圖像對比度校正時，不會使得圖像局部過暗或者過亮。由此解決了現(xiàn)有技術(shù)的增強(qiáng)圖像對比度的方法存在圖像局部過暗或者過亮的問題。
【專利說明】獲取圖像伽馬曲線、増強(qiáng)圖像對比度的方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及獲取圖像伽馬曲線、增強(qiáng)圖像對比度的 方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在一般的ISP(ImageSignalProcessing，即圖像信號處理）中，可以用伽馬 (gamma)曲線來設(shè)定圖像的對比度。一般是采用固定的伽馬曲線來設(shè)定顏色三通道的映射 方式，但是，采用單一的伽馬曲線顯然不能適用于所有可能情況下的場景，采用對比度更高 的伽馬曲線可能使得正常的圖片變得偏暗，暗部細(xì)節(jié)丟失，而采用對比度較弱的伽馬曲線 可能使得被放大的遠(yuǎn)處圖像不清晰通透。因此，要解決在不同場景下使得調(diào)整的圖像的對 比度最優(yōu)的問題，可選擇的途徑是使得伽馬曲線可自適應(yīng)。
[0003] 目前，能夠生成伽馬曲線的方式很多，基于直方圖均衡化的技術(shù)在圖像增強(qiáng)領(lǐng)域 被廣泛使用，采用直方圖均衡化的方法實現(xiàn)方式簡單，能有效提高一定場景下的圖片的對 比度。
[0004] 文獻(xiàn)I(JournalofIntelligentManufacturing,SpringerUS,Volume25,Issue 2,pp:303-318, 2012.)主要采用對直方圖積分曲線進(jìn)行三段擬合的方法獲得直方圖分割閾 值，然后對每段重新進(jìn)行映射，最后通過直方圖均衡化的方法生成伽馬曲線，該方法能夠在 明暗對比較強(qiáng)的圖片中對暗區(qū)和亮區(qū)進(jìn)行增強(qiáng)，但是該方法存在無法手動調(diào)節(jié)對比度、局 部細(xì)節(jié)保存不能控制，有時候局部死黑或者亮處過曝、計算量偏大等缺點。
[0005] 文獻(xiàn) 2(CommunicationsinComputerandInformation Science,Gandhigram,India,Volume140,pp129-136,2011·)主要米用簡單的直方圖修 正、均衡化和銳化方式來獲得伽馬曲線，能夠使得圖像細(xì)節(jié)更多，整體對比度增大，但是該 方法中直方圖修正參數(shù)在不同環(huán)境下非自適應(yīng)，直方圖整體均衡化會產(chǎn)生局部過暗過曝、 局部噪聲增強(qiáng)的缺陷。
[0006] 因此，現(xiàn)有技術(shù)的諸多增強(qiáng)圖像對比度方法都存在圖像局部過暗或者過亮的問 題，另外還存在參數(shù)非自適應(yīng)、圖像細(xì)節(jié)丟失等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)的增強(qiáng)圖像對比度的方法存在圖像 局部過暗或者過亮的問題。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] 一種獲取圖像伽馬曲線的方法，包括以下步驟：獲得所述圖像的直方圖；對所述 直方圖進(jìn)行第一平滑處理；對經(jīng)過第一平滑處理后的直方圖進(jìn)行閾值分割得到暗區(qū)和亮 區(qū)直方圖；分別對所述暗區(qū)和亮區(qū)直方圖進(jìn)行歸一化；根據(jù)歸一化后的直方圖得到伽馬曲 線。
[0010] 優(yōu)選地，所述根據(jù)歸一化后的直方圖得到伽馬曲線的步驟包括以下步驟：分別對 歸一化后的暗區(qū)和亮區(qū)直方圖進(jìn)行修正；對修正后的直方圖進(jìn)行噪聲限制和細(xì)節(jié)保存；對 經(jīng)過噪聲限制和細(xì)節(jié)保存后的直方圖進(jìn)行均衡化以得到第一曲線；對所述第一曲線進(jìn)行第 二平滑處理。
[0011] 優(yōu)選地，所述修正后的直方圖的表達(dá)式為：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲得所述圖像的直方圖； 對所述直方圖進(jìn)行第一平滑處理； 對經(jīng)過第一平滑處理后的直方圖進(jìn)行閾值分割得到暗區(qū)和亮區(qū)直方圖； 分別對所述暗區(qū)和亮區(qū)直方圖進(jìn)行歸一化； 根據(jù)歸一化后的直方圖得到伽馬曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述根據(jù)歸一化后 的直方圖得到伽馬曲線的步驟包括以下步驟： 分別對歸一化后的暗區(qū)和亮區(qū)直方圖進(jìn)行修正； 對修正后的直方圖進(jìn)行噪聲限制和細(xì)節(jié)保存； 對經(jīng)過噪聲限制和細(xì)節(jié)保存后的直方圖進(jìn)行均衡化以得到第一曲線； 對所述第一曲線進(jìn)行第二平滑處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述修正后的直方 圖的表達(dá)式為：
其中P(x)為歸一化后的暗區(qū)直方圖或者亮區(qū)直方圖，Pmin為歸一化后的暗區(qū)或者亮區(qū) 直方圖最小值，Pmax為歸一化后的暗區(qū)或者亮區(qū)直方圖最大值，Pmid為Pmin和P_的平均值， a為曲線坡度，其表達(dá)式為：
其中k為輸入的對比度校正參數(shù)，L為歸一化后的暗區(qū)或者亮區(qū)直方圖的 數(shù)量，歸一化后的暗區(qū)或者亮區(qū)直方圖的均值，Xml為低區(qū)均值，其表達(dá)式為
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述噪聲限制包括 以下步驟： 將修正后的直方圖中大于第一預(yù)設(shè)值的直方圖的值與所述第一預(yù)設(shè)值相減； 將相減得到的值平分到每個所述修正后的直方圖上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述細(xì)節(jié)保存包括 以下步驟： 將修正后的直方圖中小于第二預(yù)設(shè)值的直方圖的值增加至所述第二預(yù)設(shè)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述經(jīng)過均衡化得 到的曲線的表達(dá)式為：
其中凡和Mi分別為直方圖上、下界，P'（i)為經(jīng)過噪聲限制和細(xì)節(jié)保存后的直方圖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述直方圖上、下界 通過新閾值獲得，其中所述新閾值的表達(dá)式為：
其中，level為所述對經(jīng)過第一平滑處理后的直方圖進(jìn)行閾值分割得到暗區(qū)和亮區(qū)直 方圖的步驟中的閾值，0為常數(shù)且〇 < 0 < 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述第一平滑處理 是空間平滑處理；所述第二平滑處理是空域和時域平滑處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述空域平滑處理 包括以下步驟： 將所述第一曲線中的由相同值的直方圖均衡化得到的線段消除； 將消除所述線段后的所述第一曲線中剩余的點連接成第二曲線； 對所述第二曲線進(jìn)行插值處理得到伽馬曲線，所述伽馬曲線的表達(dá)式為：
其中c為剩余點的數(shù)目，x為整數(shù)且0〈x〈63,f為所述第二曲線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取圖像伽馬曲線的方法，其特征在于，所述時域平滑處理 包括以下步驟： 對所述第一曲線進(jìn)行時域濾波得到伽馬曲線，所述伽馬曲線的表達(dá)式為：
其中Map(x)為所述均衡化后得到的曲線，MaphistorygU)為歷史伽馬曲線，A是穩(wěn) 定參數(shù)，t表示時刻。
11. 一種增強(qiáng)圖像對比度的方法，其特征在于，包括以下步驟： 根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項所述的獲取圖像伽馬曲線的方法獲取圖像伽馬曲線； 采用所述伽馬曲線對所述圖像進(jìn)行伽馬校正。
12. -種獲取圖像伽馬曲線的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 直方圖獲取模塊，用于獲得所述圖像的直方圖； 第一平滑處理模塊，用于對所述直方圖進(jìn)行第一平滑處理； 閾值分割模塊，用于對經(jīng)平滑處理后的直方圖進(jìn)行閾值分割得到暗區(qū)和亮區(qū)直方圖； 歸一化模塊，用于分別對所述暗區(qū)和亮區(qū)直方圖進(jìn)行歸一化； 伽馬曲線獲取模塊，用于根據(jù)歸一化后的直方圖得到伽馬曲線。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的獲取圖像伽馬曲線的系統(tǒng)，其特征在于，所述伽馬曲線獲 取模塊包括： 修正子模塊，用于分別對歸一化后的暗區(qū)和亮區(qū)直方圖進(jìn)行修正； 噪聲限制和細(xì)節(jié)保存子模塊，用于對修正后的直方圖進(jìn)行噪聲限制和細(xì)節(jié)保存； 第一曲線獲取子模塊，用于對經(jīng)過噪聲限制和細(xì)節(jié)保存后的直方圖進(jìn)行均衡化以得到 第一曲線； 第二平滑處理子模塊，用于對所述第一曲線進(jìn)行第二平滑處理。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的獲取圖像伽馬曲線的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一平滑處 理是空間平滑處理；所述第二平滑處理子模塊包括是空域平滑處理單元和時域平滑處理單 J1_1〇
15. -種增強(qiáng)圖像對比度的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 根據(jù)權(quán)利要求12-14任一項所述的獲取圖像伽馬曲線的系統(tǒng)，用于獲取圖像伽馬曲 線； 校正模塊，用于采用所述伽馬曲線對所述圖像進(jìn)行伽馬校正。
【文檔編號】G06T5/00GK104484864SQ201410851891
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】戴夏強(qiáng), 張榮祥, 曹李軍, 陳衛(wèi)東 申請人:蘇州科達(dá)科技股份有限公司