处理图像的设备和方法技术

一种用于处理图像的方法和设备。具体而言，所述方法的一个示范性实施例包括把所述输入图像输入到产生具有亮度强度值的像素输出信号的像素阵列中、对图像输出信号执行检测限定图像边缘的像素的图像边缘检测例程、基于所述边缘限定像素的亮度强度值把所述边缘限定像素分组到预定数量的区域中、利用所述分组来在所述像素阵列的亮度强度值的范围上限定非线性变换函数操作、将所述非线性变换函数应用于捕获所述输入图像的所述边缘限定像素的亮度强度值，以及利用具有已应用的非线性变换函数的边缘限定像素来根据所述输入图像产生增强的图像。所述设备的一个示范性实施例包括执行上述方法的已编程处理器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及处理数字图像以提高图像的对比度的设备和方法。
技术介绍
目前包括管芯如诸如电荷耦合装置(CCD)以及互补金属氧化物半导体(CMOS)管芯之类的成像管芯的集成电路已经普遍用于图像再现应用中。通常，在单芯片上的像素阵列中成像管芯(如CMOS成像管芯)包含数千个像素。像素把光转换成随后可由例如处理器的电装置存储并恢复的电信号。可恢复所存储的这些电信号以在例如计算机屏幕或可打印媒体上产生图像。例如，在序号为6140630、6376868、6310366、6326652、6204524、6333205的美国专利中描述了示范性CMOS成像电路、成像电路的处理步骤以及其各种CMOS元件功能的详细说明，这些专利均转让给Micron Technology公司。上述每个专利的公开内容在此通过引用被完整地结合于此。图1说明了具有CMOS成像装置8的成像管芯10的框图。CMOS成像装置具有像素阵列14，它包括按预定数量的列和行排列的多个像素。像素阵列14中每行的像素单元由行选择线同时打开，而每列的像素单元由各自的列选择线选择性地输出。整个像素阵列14具有多个行线和列线。行线选择性地按顺序由行驱动器1响应行地址解码器2而激活，而列选择线选择性地按顺序针对每行由列驱动3响应列地址解码器4而激活。CMOS成像装置8由控制电路5操作，控制电路控制用于针对像素读出选择合适的行和列线的地址解码器2、4，以及控制用于将驱动电压施加到所选择的行和列线的驱动晶体管的行列驱动电路1、3。通常，像素输出信号包括当电荷存储节点复位时从中获取的像素复位信号Vrst和像素图像信号Vsig，该信号是在把由图像产生的电荷传送到节点之后从存储节点中获取的。Vrst和Vsig信号由采样保持电路6读取，并由差分放大器7进行相减，从而产生每个像素单元的差分信号(Vrst-Vsig)，该差分信号表示照射到这些像素上的光的量。此信号差由模数转换器9进行数字化。数字化像素差分信号随后被馈送到图像处理器11而构成数字图像。此外，如图1所示，CMOS成像装置8可包括在单半导体芯片上从而构成成像管芯10。成像管芯10可包括在若干图像再现应用中，包括但不限于摄像机、个人数字助理(PDA)、扫描仪、传真机和复印机。用户常常希望在图像再现应用中看到对比度强的图像例如照片。这种图像视觉上令人满意，因为它们看起来生动、清晰并有许多细节。用于对比度改进的已知方法包括修改传递函数(“s-曲线”)、对比度拉伸、直方图均衡化以及放大亮度分量。各个方法均有其缺点，它们可能导致较差的图像质量。因此，希望并需要在对图像的视觉质量没有不利影响的情况下处理图像来增强图像的对比度。
技术实现思路
本专利技术涉及处理图像的方法和设备。具体而言，本方法的一个示范性实施例包括把图像输入到产生像素输出信号的像素阵列中、对检测限定图像边缘的像素的像素输出信号执行图像边缘检测例程、基于边缘限定像素的亮度强度值把边缘限定像素分组到预定的多个区域中、采用上述分组在边缘限定像素的亮度强度值的范围上限定非线性变换函数操作、把非线性变换函数应用于亮度强度值，以及利用具有已应用的非线性变换函数的边缘限定像素来根据输入图像产生增强的图像。该设备的一个示范性实施例包括执行上述方法的已编程的处理器。附图说明从参照附图提供的以下详细说明中将会更清楚地明白本专利技术的上述特征，附图中图1显示了CMOS成像管芯的框图；图2是说明根据本专利技术的示范性实施例处理输入图像的方法的流程图；图3显示了图1像素阵列的一部分的顶视图；图4显示了根据本专利技术的示范性实施例输入图像的边缘图的构造；图5显示了表示任意边缘像素的输入亮度直方图；图6显示了根据本专利技术示范性实施例构造的对比度增强图；图7显示了根据本专利技术示范性实施例构造的标准化对比度增强图；图8显示了根据本专利技术示范性实施例构造的变换函数图；图9显示了根据本专利技术示范性实施例构造的从图10的变换函数图得到的非线性变换函数图的外推过程；图10显示了根据本专利技术示范性实施例构造的非线性变换函数图；图11显示了根据本专利技术示范性实施例构造的输出亮度直方图；以及图12显示了根据本专利技术示范性实施例构造的基于处理器的系统的框图。具体实施例方式在以下详细说明中，参照了附图，其中附图构成说明的一部分并通过例证方式显示了可实践本专利技术的特定实施例。在此充分描述了这些实施例，以便使本领域的技术人员可以实践本专利技术，而且可以明白还可采用其他实施例，在不背离本专利技术的精神和范围的情况下可进行结构、逻辑以及电气上的变化。所描述的一序列处理步骤是本专利技术的实施例的示范；然而，这些步骤的顺序不限于此处所陈述的，除了一定按照特定顺序出现的步骤之外如本领域所知的那样可改变处理步骤的顺序。现参照附图，其中类似的标号表示类似的元件，图2显示了处理数字图像以提高图像的对比度的方法300的示范性实施例。方法300可由图像处理器、如图像处理器11(图1)或任何其他处理器、如成像管芯10之外的处理器执行，它们编程成可执行以下步骤输入图像(步骤310)、执行边缘检测例程(步骤315)、基于每个边缘限定像素的亮度值把边缘限定像素分组到预定的多个组中(步骤320)、基于每个边缘限定像素的最初亮度值对它们的亮度值应用非线性函数(步骤355)，以及输出图像(步骤365)。下面进一步详细讨论方法300的步骤。方法300的第一步骤310的一个实施例包括通过像素阵列、如像素阵列14(图1)的像素对输入图像410(图4)进行输入。根据本专利技术的示范性实施例，一旦输入了输入图像，便开始执行边缘检测例程(步骤315)。输入图像的边缘指其中出现亮/暗对比的图像的区域。除了本领域已知的检测水平边缘和垂直边缘之外，边缘检测例程还识别45和135度边缘。通常在一簇像素内检测到图像的边缘。例如，图3显示了成像装置的像素阵列14(图1)的一部分、如具有像素171-179的成像管芯10(图1)的从上往下的视图。像素阵列14的每个像素(图1)具有相关联的亮度强度值或发光度，对于8比特的灰度级图像而言其范围从0到255。基于相关联的亮度强度值检查像素阵列的每个像素以确定它是否是边缘限定像素。在检查像素、如亮像素175过程中，分析周围像素(相邻像素171-174、176-179)以确定相邻像素171-174、176-179中是否有与被检查的像素限定边缘的像素。如果相邻该受到检查的像素的像素没有足以限定边缘的亮度强度值，那么此检查像素将被丢弃。另一方面，如图3所示如果受到检查的像素(被检查的像素175)的相邻像素171-174、176-179的一个或多个限定了边缘，则可对被检查的像素175以及其他任何限定边缘的相邻像素作进一步的处理。为限定边缘，相邻亮和暗像素的发光度值的差肯定超过预定阈值，其可以是可编程的值。图3显示了在被检查的像素175和相邻像素171、172、173、176、177、178和179之间所限定的边缘；而在检查像素175和像素174之间没有限定边缘，因为亮度强度值的差这样小以至于检测不到边缘。类似地，被检查的像素174被检测为与相邻像素171和177限定边缘。相应地，所显示的像素171-179被认为是边缘限定像素，因此要被进一步处理。应注意，前述边缘检测例程仅是示范性实施例，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理输入图像的方法，所述方法包括：把所述输入图像输入到产生具有亮度强度值的像素输出信号的像素阵列中；对所述像素输出信号执行图像边缘检测例程，所述图像边缘检测例程检测限定图像边缘的像素；基于所述边缘限定像素的亮度强 度值把所述边缘限定像素分组到预定的多个区域中；利用所述分组来在所述像素阵列的亮度强度值的范围上限定非线性变换函数操作；将所述非线性变换函数应用于捕获所述输入图像的所述边缘限定像素的亮度强度值；和利用具有已应用的非线性 变换函数的边缘限定像素来根据所述输入图像产生增强的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：I奥夫西安尼科夫，
申请(专利权)人：微米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]