自适应对比度增强方法及设备技术

公开了一种产生用于自适应对比度增强的传递曲线的方法。给定一个输入图像，基于一组预定的输入亮度范围产生一幅亮度直方图。接着，所述亮度直方图被表示为一组预定的“原始”直方图的加权和。每个原始直方图具有一个相关的参考传递曲线。产生一个最终传递曲线以作为相关参考传递曲线的对应加权和。然后，可以根据最终传递曲线调整所述图像的亮度，从而导致增强的图像对比度。所公开的方法可以在不增加亮度范围的数量的条件下扩展可用参考传递曲线的数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及对比度增强，并且更特别地涉及一种利用原始传递(transfer)曲线生成用于自适应对比度增强的传递曲线的方法。
技术介绍
在显示器和电视中传统的对比度调整方法没有考虑输入图像的内容，并导致无意的平均亮度偏移以及饱和或削波。例如，当在已经具有良好对比度的图像上增加对比度时会得到差的结果，以及当图像具有大部分为非常亮或非常暗的像素时也会得到差的对比度。类似地，降低对比度将通常“消隐(black out)”已经具有差的对比度的图像。因此，需要改善的对比度增强的技术。
技术实现思路
因此，提供了一种自适应对比度增强的方法，该方法允许在不增加亮度范围的数量的条件下扩展可用参考传递曲线的数量。给定一幅输入图像，产生一个亮度直方图。接着，所述亮度直方图被表示为一组预定的“原始”直方图的加权和。每个原始直方图具有一个相关的参考传递曲线。产生最终传递曲线以作为相关参考传递曲线的一个对应加权和。然后，可以根据最终传递曲线来调整所述图像的亮度，从而导致增强的图像对比度。附图说明本专利技术通过在附图的图中的实例而不是作为限制来说明，其中类似的附图标记指的是类似的单元，以及其中图1a示出根据本专利技术实施例的一幅示例的中等亮度的图像以及该图像的直方图。图1b示出根据本专利技术实施例的一幅示例的暗(低亮度)图像以及该图像的直方图。图1c示出根据本专利技术实施例的三个示例的亮度范围。图2a示出一幅示例图像，以及图2b示出基于所述示例的三个亮度范围所产生的示例图像的亮度直方图。图3示出根据本专利技术实施例的示例的一组9个原始直方图H1，...，H9。根据本专利技术的一个实施例，图4a示出一幅示例的输入图像和相关直方图，以及图4b示出该图像的对比度增强形式和相关直方图。根据本专利技术的一个实施例，图5a、5b和5c说明与3个原始直方图H7、H8和H9对应的三个示例的参考传递曲线TF7(x)、TF8(x)和TF9(x)。图6是根据本专利技术实施例说明一种用于自适应增强图像的对比度的方法的流程图。具体实施例方式现在将详细参考本专利技术的特定实施例，其中的例子由附图说明。虽然本专利技术将结合特定实施例进行描述，但可以理解的是并不打算将本专利技术限于所描述的实施例。相反地，其打算覆盖如由所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围内可以包括的的替换、修改和等同物。为了显示而预备一幅图像时当例如在诸如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)屏幕、数字光处理器(DLP)、阴极射线管(CRT)、等离子板或其它类型的显示器之类的显示器上准备显示一幅图像时，期望通过调整像素的亮度级来增强该图像的对比度。可以利用传递曲线来描述输入亮度级(luminance level)与输出亮度级之间的映射。由于不同图像具有不同的亮度直方图，所以期望使该传递曲线适合手边的特定图像以便获得最佳的对比度增强。一种方法是把亮度光谱(spectrum)分成多个亮度范围，每个亮度范围与一个参考传递曲线相关，将与图像中它们的亮度范围的表示成比例的参考传递曲线求和，并用该和作为传递曲线来处理图像亮度。虽然该方法工作良好，但是通过扩展可用参考传递曲线的数量来改善对比度增强需要亮度范围的数量的增加，从而在淡入淡出的过程中(例如在视频流中)增添边缘情形(boundarycase)并产生不均匀的对比度增强。因此期望在不增加预定亮度范围的数量的条件下扩展可用参考传递曲线的数量。因此，本专利技术在不增加预定亮度范围的数量的条件下扩展可用参考传递曲线的数量。首先为手边的图像生成亮度直方图。其次，该亮度直方图被表示为一组预定的“原始”直方图的加权和。虽然原始直方图的数量大于亮度范围的数量，但是所需的足够近似亮度直方图的原始直方图的数量一般小于可用的原始直方图的总数。每个原始直方图具有一个相关的参考传递曲线。产生最终的传递曲线以作为相关参考传递曲线的对应加权和。根据最终传递曲线可以处理图像的亮度，从而导致图像对比度的增强。图1a示出一幅示例的中等亮度的图像以及该图像的直方图，以及图1b示出示例的暗(低亮度)图像以及该图像的直方图。直方图的水平轴表示亮度值，而垂直轴表示具有给定亮度值的像素的数量。例如，对于图1b中的暗场景，亮度直方图表明大部分像素具有低亮度，而对于图1a中中等亮度场景，亮度直方图表明具有较多的较亮的像素。现在将利用划分图像亮度光谱的三个亮度范围的实例来描述本专利技术。然而应该注意的是，下面的描述实际上是示例性的，并且因此不应该解释为限制本在本说明中，使用了三个示例的亮度范围低亮度范围、中等亮度范围和高亮度范围。图1c示出根据本专利技术实施例的三个示例的亮度范围11、12和13。所述亮度范围是用户可定义的，且可以被选择重叠以提供平滑的对比度增强。作为例子，已经发现0％-40％的低亮度范围、30％-70％的中等亮度范围和60％-100％的高亮度范围工作良好。一旦定义了亮度范围，就本专利技术来说，产生一个亮度直方图来对应于每个亮度范围内的图像像素的数量的计数。在三个亮度范围的示例情形中，这种直方图可以用三个条来显示，每个条表示在一个特定亮度范围内的图像像素的比例。图2a示出一幅示例的图像，以及图2b示出基于所述三个亮度范围所产生的该示例图像的亮度直方图。图像亮度直方图的产生优选以硬件来进行，尽管应该认识到它还可以部分或全部地以软件或其它计算层来进行。在为输入图像产生亮度直方图(下文称为源直方图)之后，目的是用一组预定的原始直方图的加权和来表示源直方图。，图3示出根据本专利技术实施例的示例的一组9个原始直方图H1，...，H9。H1可被描述为具有单调下降的暗度的暗色，H2为具有单调上升的亮度的亮色，H3为均匀的亮色，H4为没有明显亮色细节的暗色，H5为没有明显暗色细节的亮色，H6为明显的暗色和亮色区域，H7为深暗色，H8为中亮色，以及H9为高亮色。源直方图可以表示为两个或更多个原始直方图的加权和(具有正的加权)。加权和可以不与源直方图精确匹配，但是它将与源直方图非常类似。一种产生上述加权和的贪婪算法(greedy algorithm)是选择第一原始直方图，所述直方图在利用最大的正加权进行适当加权时与源直方图的差别最小。接着，通过选择第二原始直方图来类似地缩小源直方图与第一加权原始直方图之间的剩余差别(如果有的话)，其中，当利用最大的正加权进行适当加权并与第一加权原始直方图相加时，所述直方图使得在加权和与源直方图之间的差别最小。作为例子，假设H1和H5是从所有原始直方图中选出以用作上述算法中的第一和第二原始直方图，那么它们的加权和可以写成w1·H1+w2·H5，其中w1和w1表示适当选择的正加权。可选地，上述算法可以继续包括用于产生三个或更多原始直方图的加权和的附加原始直方图。可知两个或三个原始直方图的加权和将与源直方图足够接近，以至于能够实现高度增强的图像对比度。产生图像的原始直方图的加权和的另一个试探法(heuristic)是首先只用两个方块(bin)产生该图像的一个初步直方图，其中第一方块表示亮度光谱中较低的一半，以及第二方块表示较高的一半。接着，该初步直方图被用于表明该图像是否具有低亮度(第一方块包含比第二方块明显更多的像素)、中等亮度(第一和第二方块包含大约相同数量的像素)或高亮度(第二方块包含比第一方块明显更多的像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生传递函数的方法，包括：通过一组原始直方图的第一加权和来近似一幅图像的亮度直方图，每个原始直方图与来自一组参考传递函数的对应参考传递函数相关；以及产生一个最终传递函数，其被表示为所述组参考函数的第二加权和；其中第二加权和中的参考函数是根据第一加权和中相关的原始直方图来加权的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C莫尔德维，
申请(专利权)人：塔米拉斯珀私人有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]