專利名稱：一種增強(qiáng)圖像清晰度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像視頻通信和顯示領(lǐng)域中的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，主要用于視頻顯示、圖像顯示，使圖像顯示有更好的視覺(jué)質(zhì)量。
背景技術(shù)：
圖像清晰度增強(qiáng)也叫細(xì)節(jié)增強(qiáng)、高頻增強(qiáng)、圖像銳化，主要是對(duì)圖像局部進(jìn)行分析以提高中景物細(xì)節(jié)表現(xiàn)，使人眼在視覺(jué)上能夠分辨更多的圖像細(xì)節(jié)。
傳統(tǒng)的圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)主要采用模糊掩蓋銳化(Unsharpness masking)的方法進(jìn)行，該方法是目前圖像清晰度增強(qiáng)的基本通用方法，如圖1所示，是模糊掩蓋銳化方法的機(jī)理Unsharp filter(模糊濾波器)101’實(shí)際上是一個(gè)高頻特征提取器，其對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行高頻提取，然后通過(guò)乘法器102’進(jìn)行比例調(diào)整，再通過(guò)加法器103’將調(diào)整后的信號(hào)與原信號(hào)疊加，由此可以加強(qiáng)原信號(hào)的高頻特征，達(dá)到銳化的效果。所以模糊掩蓋銳化方法中最重要的是Unsharp filter 101’的設(shè)計(jì)。
如圖2所示，其顯示了多頻帶銳化方法的原理其中不同的Unsharp filer101’針對(duì)不同的圖像頻率，使得不同的圖像信號(hào)頻率都可以得到相對(duì)增強(qiáng)。
本發(fā)明根據(jù)上述，提供了一種多頻帶圖像增強(qiáng)的方法，并提供了針對(duì)兩個(gè)不同頻段的Unsharp filter的設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其在圖像顯示時(shí)，可提高圖像的細(xì)節(jié)視覺(jué)分辨率，使人眼能夠看清更多的圖像細(xì)節(jié)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其包含以下步驟
步驟1、圖像輸入按順序輸入二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)，其中，i＝0，1，2，...，M；j＝0，1，2，...，N；M為圖像行像素?cái)?shù)，N為圖像列像素?cái)?shù)；步驟2、高頻信號(hào)提取使用二維模板ConvTemplateHP對(duì)輸入的二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)進(jìn)行離散卷積，得到卷積后的高頻信號(hào)VHP(j，i)，即VHP(j，i)＝V(j，i)ConvTemplateHP；其中，表示卷積符號(hào)；步驟3、高頻信號(hào)增強(qiáng)對(duì)高頻信號(hào)VHP(j，i)進(jìn)行線性增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的高頻信號(hào)VHPE(j，i)，即VHPE(j，i)＝P_KHPE×VHP(j，i)；其中，P_KHPE為高頻增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
；步驟4、帶通信號(hào)提取使用二維模板ConvTemplateBP對(duì)輸入的二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)進(jìn)行離散卷積，得到卷積后的高頻信號(hào)VBP(j，i)，即VBP(j，i)＝V(j，i)ConvTemplateBP；其中，表示卷積符號(hào)；步驟5、帶通信號(hào)增強(qiáng)對(duì)高頻信號(hào)VBP(j，i)進(jìn)行線性增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的帶通信號(hào)VBPE(j，i)，即VBPE(j，i)＝P_KBPE×VBP(j，i)；其中，P_KBPE為帶通增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
；步驟6、信號(hào)疊加和控制；步驟7、輸出信號(hào)VO(j，i)。
步驟2中，所述的二維模板是ConvTemplateHP=-1-2-1-212-2-1-2-1.]]>步驟2中，所述的二維模板或者是ConvTemplateHP=-1-1-1-18-1-1-1-1.]]>步驟4中，所述的二維模板是
ConvTemplateBP=-1-4-6-4-1-4080-4-68288-6-4080-4-1-4-6-4-1.]]>所述的步驟6具體包含以下步驟步驟6.1、對(duì)高頻增強(qiáng)信號(hào)VHPE(j，i)和帶通增強(qiáng)信號(hào)VBPE(j，i)進(jìn)行疊加，并進(jìn)行線性控制，即VE(j，i)＝P_KE×[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；其中，P_KE為清晰度增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
；步驟6.2、將原輸入信號(hào)V(j，i)和步驟6.1中計(jì)算得到VE(j，i)進(jìn)行疊加，得到輸出信號(hào)VO(j，i)，即VO(j，i)＝V(j，i)+VE(j，i)。
所述的步驟6也可以按照以下步驟執(zhí)行，可防止過(guò)分溝邊控制步驟6.1、對(duì)高頻增強(qiáng)信號(hào)VHPE(j，i)和帶通增強(qiáng)信號(hào)VBPE(j，i)進(jìn)行疊加，并進(jìn)行線性控制，即x＝abs[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；VE(j，i)＝P_KE×(1-x/P_HPMAX)×[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；其中，abs表示取絕對(duì)值，P_HPMAX增強(qiáng)上限閾值，其取值范圍為
；P_KE為清晰度增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
；步驟6.2、將原輸入信號(hào)V(j，i)和步驟6.1中計(jì)算得到VE(j，i)進(jìn)行疊加，得到輸出信號(hào)VO(i，i)，即VO(j，i)＝V(j，i)+VE(j，i)。
所述的步驟7中，還包含對(duì)輸出信號(hào)VO(j，i)進(jìn)行上下限控制的步驟若VO(j，i)＞VMAX，則輸出VO(j，i)＝VMAX；其中，VMAX為最大亮度值，其取值范圍為
；若VO(j，i)＜VMIN，則輸出VO(j，i)＝VMIN；其中，VMIN為最小亮度值，其取值范圍為
；若VMIN≤VO(j，i)≤VMAX，則輸出步驟6.2得到的VO(j，i)。
所述的步驟1中，輸入信號(hào)是YCbCr信號(hào)的亮度Y，或是HSV空間的亮度V，或是HSL空間的L信號(hào)，或是它們的等效表達(dá)式。
本發(fā)明提供的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，在圖像顯示時(shí)，可提高圖像的細(xì)節(jié)視覺(jué)分辨率，使人眼能夠看清更多的圖像細(xì)節(jié)，具有非常明顯的視覺(jué)效果。


圖1是背景技術(shù)中的模糊掩蓋銳化方法的原理示意圖；圖2是背景技術(shù)中的多頻帶銳化方法的原理示意圖；圖3是本發(fā)明提供的增強(qiáng)圖像清晰度的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)圖3，具體說(shuō)明本發(fā)明的一種較佳實(shí)施方式如圖3所示，本發(fā)明提供一種增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其包含以下步驟步驟1、圖像輸入按順序輸入二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)，其中，i＝0，1，2，...，M；j＝0，1，2，...，N；M為圖像行像素?cái)?shù)，N為圖像列像素?cái)?shù)；步驟2、高頻信號(hào)提取使用二維模板ConvTemplateHP對(duì)輸入的二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)進(jìn)行離散卷積，得到卷積后的高頻信號(hào)VHP(j，i)，即VHP(j，i)＝V(j，i)ConvTemplateHP；其中，表示卷積符號(hào)；步驟3、高頻信號(hào)增強(qiáng)對(duì)高頻信號(hào)VHP(j，i)進(jìn)行線性增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的高頻信號(hào)VHPE(j，i)，即VHPE(j，i)＝P_KHPE×VHP(j，i)；其中，P_KHPE為高頻增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
，本實(shí)施例中，取P_KHPE＝0.5；步驟4、帶通信號(hào)提取使用二維模板ConvTemplateBP對(duì)輸入的二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)進(jìn)行離散卷積，得到卷積后的高頻信號(hào)VBP(j，i)，即VBP(j，i)＝V(j，i) ConvTemplateBP；其中，表示卷積符號(hào)；步驟5、帶通信號(hào)增強(qiáng)對(duì)高頻信號(hào)VBP(j，i)進(jìn)行線性增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的帶通信號(hào)VBPE(j，i)，即VBPE(j，i)＝P_KBPE×VBP(j，i)；
其中，P_KBPE為帶通增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
，本實(shí)施例中，取P_KBPE＝0.5；步驟6、信號(hào)疊加和控制；步驟7、輸出信號(hào)VO(j，i)。
步驟2中，所述的二維模板是ConvTemplateHP=-1-2-1-212-2-1-2-1]]>步驟2中，所述的二維模板或者是ConvTemplateHP=-1-1-1-18-1-1-1-1.]]>步驟4中，所述的二維模板是ConvTemplateBP=-1-4-6-4-1-4080-4-68288-6-4080-4-1-4-6-4-1.]]>所述的步驟6具體包含以下步驟步驟6.1、對(duì)高頻增強(qiáng)信號(hào)VHPE(j，i)和帶通增強(qiáng)信號(hào)VBPE(j，i)進(jìn)行疊加，并進(jìn)行線性控制，即VE(j，i)＝P_KE×[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；其中，P_KE為清晰度增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
，本實(shí)施例中，取P_KE＝1；步驟6.2、將原輸入信號(hào)V(j，i)和步驟6.1中計(jì)算得到VE(j，i)進(jìn)行疊加，得到輸出信號(hào)VO(j，i)，即VO(j，i)＝V(j，i)+VE(j，i)。
所述的步驟6也可以按照以下步驟執(zhí)行，可防止過(guò)分溝邊控制步驟6.1、對(duì)高頻增強(qiáng)信號(hào)VHPE(j，i)和帶通增強(qiáng)信號(hào)VBPE(j，i)進(jìn)行疊加，并進(jìn)行線性控制，即x＝abs[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；VE(j，i)＝P_KE×(1-x/P_HPMAX)×[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；
其中，abs表示取絕對(duì)值，P_HPMAX增強(qiáng)上限閾值，其取值范圍為
；P_KE為清晰度增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
；本實(shí)施例中，取P_KE＝1，取P_HPMAX＝255；步驟6.2、將原輸入信號(hào)V(j，i)和步驟6.1中計(jì)算得到VE(j，i)進(jìn)行疊加，得到輸出信號(hào)VO(j，i)，即VO(j，i)＝V(j，i)+VE(j，i)。
所述的步驟7中，還包含對(duì)輸出信號(hào)VO(j，i)進(jìn)行上下限控制的步驟若VO(j，i)＞VMAX，則輸出VO(j，i)＝VMAX；其中，VMAX為最大亮度值，其取值范圍為
，本實(shí)施例中，取VMAX＝255；若VO(j，i)＜VMIN，則輸出VO(j，i)＝VMIN；其中，VMIN為最小亮度值，其取值范圍為
，本實(shí)施例中，取VMIN＝0；若VMIN≤VO(j，i)≤VMAX，則輸出步驟6.2得到的VO(j，i)。
所述的步驟1中，輸入信號(hào)是YCbCr信號(hào)的亮度Y，或是HSV空間的亮度V，或是HSL空間的L信號(hào)，或是它們的等效表達(dá)式。
本發(fā)明提供的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，在圖像顯示時(shí)，可提高圖像的細(xì)節(jié)視覺(jué)分辨率，使人眼能夠看清更多的圖像細(xì)節(jié)，具有非常明顯的視覺(jué)效果。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、圖像輸入按順序輸入二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)，其中，i＝0，1，2，...，M；j＝0，1，2，...，N；M為圖像行像素?cái)?shù)，N為圖像列像素?cái)?shù)；步驟2、高頻信號(hào)提取使用二維模板ConvTemplateHP對(duì)輸入的二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)進(jìn)行離散卷積，得到卷積后的高頻信號(hào)VHP(j，i)，即VHP(j，i)＝V(j，i)ConvTemplateHP；其中，表示卷積符號(hào)；步驟3、高頻信號(hào)增強(qiáng)對(duì)高頻信號(hào)VHP(j，i)進(jìn)行線性增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的高頻信號(hào)VHPE(j，i)，即VHPE(j，i)＝P_KHPE×VHP(j，i)；其中，P_KHPE為高頻增強(qiáng)系數(shù)；步驟4、帶通信號(hào)提取使用二維模板ConvTemplateBP對(duì)輸入的二維圖像亮度信號(hào)V(j，i)進(jìn)行離散卷積，得到卷積后的高頻信號(hào)VBP(j，i)，即VBP(j，i)＝V(j，i)ConvTemplateBP；其中，表示卷積符號(hào)；步驟5、帶通信號(hào)增強(qiáng)對(duì)高頻信號(hào)VBP(j，i)進(jìn)行線性增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的帶通信號(hào)VBPE(j，i)，即VBPE(j，i)＝P_KBPE×VBP(j，i)；其中，P_KBPE為帶通增強(qiáng)系數(shù)；步驟6、信號(hào)疊加和控制；步驟7、輸出信號(hào)VO(j，i)。
2.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，步驟2中，所述的二維模板是ConvTemplateHP=-1-2-3-212-2-1-2-1.]]>
3.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，步驟2中，所述的二維模板是ConvTemplateHP=-1-1-1-18-1-1-1-1.]]>
4.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，步驟3中，所述的高頻增強(qiáng)系數(shù)P_KHPE的取值范圍為
。
5.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，步驟4中，所述的二維模板是ConvTemplateBP=-1-4-6-4-1-4080-4-68288-6-4080-4-1-4-6-4-1.]]>
6.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，步驟5中，所述的帶通增強(qiáng)系數(shù)P_KBPE的取值范圍為
。
7.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，所述的步驟6具體包含以下步驟步驟6.1、對(duì)高頻增強(qiáng)信號(hào)VHPE(j，i)和帶通增強(qiáng)信號(hào)VBPE(j，i)進(jìn)行疊加，并進(jìn)行線性控制，即VE(j，i)＝P_KE×[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；其中，P_KE為清晰度增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
；步驟6.2、將原輸入信號(hào)V(j，i)和步驟6.1中計(jì)算得到VE(j，i)進(jìn)行疊加，得到輸出信號(hào)VO(j，i)，即VO(j，i)＝V(j，i)+VE(j，i)。
8.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，所述的步驟6具體包含以下步驟步驟6.1、對(duì)高頻增強(qiáng)信號(hào)VHPE(j，i)和帶通增強(qiáng)信號(hào)VBPE(j，i)進(jìn)行疊加，并進(jìn)行線性控制，即x＝abs[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；VE(j，i)＝P_KE×(1-x/P_HPMAX)×[VHPE(j，i)+VBPE(j，i)]；其中，abs表示取絕對(duì)值，P_HPMAX增強(qiáng)上限閾值，其取值范圍為
；P_KE為清晰度增強(qiáng)系數(shù)，其取值范圍為
；步驟6.2、將原輸入信號(hào)V(j，i)和步驟6.1中計(jì)算得到VE(j，i)進(jìn)行疊加，得到輸出信號(hào)VO(j，i)，即VO(j，i)＝V(j，i)+VE(j，i)。
9.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，所述的步驟7中，還包含對(duì)輸出信號(hào)VO(j，i)進(jìn)行上下限控制的步驟若VO(j，i)＞VMAX，則輸出VO(j，i)＝VMAX；其中，VMAX為最大亮度值，其取值范圍為
；若VO(j，i)＜VMIN，則輸出VO(j，i)＝VMIN；其中，VMIN為最小亮度值，其取值范圍為
；若VMIN≤VO(j，i)≤VMAX，則輸出步驟6.2得到的VO(j，i)。
10.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其特征在于，步驟1中，所述的輸入信號(hào)是YCbCr信號(hào)的亮度Y，或是HSV空間的亮度V，或是HSL空間的L信號(hào)。
全文摘要
一種增強(qiáng)圖像清晰度的方法，其包含步驟1.圖像輸入；步驟2.高頻信號(hào)提取；步驟3.高頻信號(hào)增強(qiáng)；步驟4.帶通信號(hào)提取；步驟5.帶通信號(hào)增強(qiáng)；步驟6.信號(hào)疊加和控制；步驟7.輸出信號(hào)。本發(fā)明提供的增強(qiáng)圖像清晰度的方法，在圖像顯示時(shí)，可提高圖像的細(xì)節(jié)視覺(jué)分辨率，使人眼能夠看清更多的圖像細(xì)節(jié)，具有非常明顯的視覺(jué)效果。
文檔編號(hào)H04N5/14GK1988629SQ200610148138
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者黃曉東 申請(qǐng)人:上海廣電(集團(tuán))有限公司中央研究院