图像直方图均衡电路及方法技术

一种直方图均衡电路，包括计算器，用于对相应于具有预定周期的区域信号的输入图像计算各灰度级的累积分布函数（ＣＤＦ）值；和映射器，用于根据各灰度级的ＣＤＦ值将具有预定周期的输入图像映射到新的灰度级。本发明专利技术通过选择场周期或帧周期作为ＣＤＦ计算区域来得到ＣＤＦ值，并根据该ＣＤＦ值对该场周期或帧周期的输入图像执行直方图均衡。因此，有可能得到该输入数据和该已均衡数据之间的高度相关性和有可能减少硬件数量。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于累积分布函数(CDF)计算区域的直方图均衡(histogram equalization)电路及其方法，尤其是涉及一种用于通过选择图像的预定部分作为该CDF计算区域而得到CDF值并依据该CDF值对具有预定周期的图像信号进行直方图均衡的电路及其方法。直方图均衡的基本操作是根据输入图像的直方图变换给定的输入图像。该直方图是所给定图像的灰度级分布。直方图提供了该图像外形的总体描述。相应于给定图像的得到适当控制的灰度级改善了该图像的外形及其对比度。直方图均衡是一种根据图像的样本分布增强给定图像对比度的方法。在诸如J.S.Lim，“二维信号和图像处理(Two-Dimensional Signal and ImageProcessing)”，Prentice Hall，Englewood Cliffs，新泽西，1990，和R.C.Gonzalez and P.Wints，“数字图像处理(Digital Signal Processing)”，Addison-Wesley，Reading，马萨诸塞，1997，的文献中所叙述的用于增强对比度的各种方法中，直方图均衡方法是最广为熟知的。直方图均衡方法的实用性应用，包括医学图像处理和雷达图像处理在内，在下列文献中描述J.Zimmerman，S.Pizer，E.Staab，E.Perry，W.McCartney，and B.Brenton“用于对比度增强的自适应图像均衡的效果评估(Evaluation of the Effectiveness of Adaptive Histogram Equalization For ContrastEnhancement)”，IEEE Transaction on Medical Imaging，304-312页，1988年12月；和Y，Li，W.Wang，and D.Y.Yu，“应用于X光胸部图像的自适应直方图均衡(Application of Adaptive Histogram Equalization to X-Ray ChestImage”，Proceedings.of the SPIE，513-514页，2321卷，1994年春。通常，直方图均衡使图像的灰度级分布平坦，因此通过增大动态范围增强了图像的对比度。在下文中，将简单描述一种典型的直方图均衡方法。一个给定图像{X}用L个离散的灰度级{X0，X1，…，XL-1}来描述，其中X0和XL-1分别表示黑电平和白电平。概率密度函数(PDF)定义为p(Xk)＝nk/n，其中k＝0，1，…L-1(1)这里，nk表示灰度级Xk在图像{X}中出现的次数，n表示图像{X}中的样本总数。此时，CDF定义如下c(Xk)=Σj=0kp(Xj)----(2)]]>根据该CDF值，相应于所给定图像的输入样本Xk的典型直方图均衡的输出Y表示为Y＝c(Xk)XL-1(3)因此，通过根据该CDF将输入图像的灰度级映射(mapping)到新的灰度级，图像质量因增强了整个画面的对比度而得以改善。附图说明图1A表示一个特定图像的PDF的例子。在接收其亮度在最小灰度级“0”和最大灰度级MAX“100”之间的亮度信号时对各个灰度级的像素数计数，然后把该数除以全部像素数，结果就是PDF。图1A中示出的输入图像集中在灰度级“30”和灰度级“90”之间。CDF用基于图1A所示的PDF的公式(2)来获得。在执行采用该CDF作为变换函数的直方图均衡之后的输出由公式(3)表示。经过均衡的图像的PDF如图1B所示。因此，当如图1A所示的集中在“30-90”范围内的输入图像被进行直方图均衡时，它被映射为如图1B所示的“10-100”的灰度级。因此，对比度得到增强，提供了一个清晰的图像。硬件的数量与如何根据PDF设置CDF计算区域以得到CDF密切相关。换句话说，当通过对多个输入像素相加得到该CDF值时，输入和输出图像的相关性得以改善，但对硬件数量的要求也提高了。因此，有必要设置一个恰当的CDF计算区域以提高输入数据与所均衡的数据的相关性，并简化硬件。本专利技术的一个目的是提供一种用于通过选择图像的预定部分作为CDF计算区域来得到CDF并基于此CDF值对具有预定周期的图像信号进行直方图均衡的电路。本专利技术的另一个目的是提供一种用于通过选择图像的预定部分来得到CDF并基于此CDF对具有预定周期的图象进行直方图均衡的方法。为了实现第一个目的，提供了一种直方图均衡电路，在该电路中，通过对用预定数目灰度级表示的图像信号进行灰度级控制来增强对比度；该电路包括计算装置，用于通过对不多于各灰度级的像素的数量计数并将计数结果除以对应于输入图像的样本总数来对与具有预定周期的区域信号相对应的输入图像计算各灰度级的累积分布函数(CDF)值；和映射装置，用于根据各灰度级的CDF值将具有预定周期的输入图像映射到新的灰度级。为了实现第二个目的，提供了一种用于通过对由预定数目灰度级表示的图像信号进行灰度级控制来增强对比度的直方图均衡方法，该方法包括如下步骤(1)通过对不多于各灰度级的像素的数量计数并将计数结果除以样本总数来对与具有预定周期的区域信号相对应的输入图像计算各灰度级的累积分布函数(CDF)值；(2)根据各灰度级的CDF值将具有预定周期的输入图像映射成新的灰度级。通过参照附图详细描述优选实施例，本专利技术的上述目的和优点将变得更加明显，在这些附图中图1A表示一个特定图像的PDF的例子；图1B表示根据如图1A所示的PDF执行直方图均衡之后的图像的PDF；图2是基于本专利技术的直方图均衡电路的一个实施例的框图；图3是基于本专利技术的直方图均衡电路的另一实施例的框图；图4是基于本专利技术的直方图均衡电路的又一实施例的框图；图5是用于图2和3所示电路中的CDF计算器的一个实施例的详细电路图；图6是用于图2和4所示电路中的CDF计算器的另一实施例的详细电路图；图7是用于图4所示电路中的CDF计算器的又一实施例的详细电路图；图8A-8J是表示用于本专利技术的诸区域信号和表示直方图均衡周期的时序图。下文中，将参照附图描述本专利技术的基于CDF计算区域的直方图均衡电路的优选实施例及其方法。图2中，CDF计算器110直接计算具有预定位宽(例如，8位)的输入图像的CDF值。换句话说，通过将处于灰度级＝0，灰度级≤1，…，灰度级≤254，和灰度级≤255的各情况下的值除以样本总数来得到各灰度级的CDF值。在本专利技术中，由于该CDF是从输入像素直接计算的，因此有可能省去PDF计算器。帧存储器120将该输入图像延迟一帧，这里，该输入图像被帧存储器120延迟一帧以便对在CDF计算器110中得到其统计特性(CDF值)的帧数据自身执行直方图均衡。根据由CDF计算器110计算的对应于从帧存储器120输出的该输入图像的灰度级的CDF值，映射器130将该输入图像的灰度级映射成新的灰度级。这里，映射器130更新由CDF计算器110以一帧为单位计算的CDF值，并构造一个用于读出对应于输入图像灰度级的CDF值的查询表。图3是根据本专利技术的直方图均衡电路的另一实施例的框图，其中省去了帧存储顺120。由于先前帧与当前帧的相关性大于0.95(95％)，没有使用图2中所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直方图均衡电路，其中通过对用预定数目的灰度级表示的图像信号进行灰度级控制来增强对比度，所述直方图均衡电路包括：计算装置，用于通过对不多于所述各灰度级的像素的数量计数并将计数结果除以输入图像的样本总数来计算与具有预定周期的区域信号相对 应的输入图像的各灰度级的累积分布函数（ＣＤＦ）值；和映射装置，用于根据所述各灰度级的ＣＤＦ值将具有预定周期的输入图像映射到新的灰度级。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴世雄，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]