图像增强方法和设备技术

本发明专利技术涉及基于输入图像(100)计算输出图像(145)的设备和方 法。该方法包括步骤：将输入图像(100)分为(105)多个子图像，每个 子图像包括来自于输入图像(100)的各频带的信息；计算(110)像素 上限储备信号，该像素上限储备信号定量可用于增强输入图像(100)中 像素的像素值的余量；根据像素上限储备信号为要改变的子图像内的像素 计算(115)像素增强系数，从而使由像素上限储备信号定量的余量在要 改变的各子图像间分摊；通过使用像素增强系数以及来自各子图像的相应 的像素值来改变(120)各子图像；以及通过使用已改变的子图像来生成 (135)输出图像(145)。本发明专利技术还涉及一种图像信号，该图像信号包括 形成图像(100)的像素值以及一组能够实现图像增强的像素增强系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及基于输入图像计算输出图像，其中输入图像可以是例如静止图像或^L频序列的 一部分。
技术介绍
可以用多种多样的图像增强技术来改善由静止图像和视频序列二者 的观看者察觉到的图像质量。一类重要的增强技术是由对比度增强功能构成的。在US 5,717,789中 公开了实现对比度增强功能的被称为Burt-pyramid算法的一种算法的实 例。这一算法能够实现从组分子频谱图像合成出原始的高分辨率图像，而 不会因为重叠的缘故而引入虛假的空间频率。根据Burt-pyramid算法，按 照分离组分图像的层次，将原始图像分为多个子图像。每个子图像可以是 由原始图像的不同空间频率范围构成的拉普拉斯图像加上残余高斯图像。图像增强通常导致改变相应频率范围内的像素值。可以将原始图像G。 增强为增强图象G。，Go'-goD。+g, D, +g2D2+.. .+gn_, D+Gn， (1)其中g^1, g是像素增强系数，并且D。是在原始图像的相应频谱频率范 围内的子图像或导出的子图像。可以将D。理解为从原生子图像G。导出 的一组子图像。在本公开文本中，可以将D。和Gn二者都理解为子图像，其 中D。是通过下采样从G。导出的。增强除了最低频率范围之外的所有频率范 围内的像素值，能够增强对比度很小的平滑图像区域内的锐度和对比度。然而，不考虑图像内容而改变像素值可能会造成过调(overshoot)， 将具有边缘的区域中的像素值增强到高于期望值，以及需要削峰或其它措 施来防止图像失真，失真通常会导致图像质量变差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于增强输入图像对比度的解决方案，该解 决方案减轻了上述问题并且防止或限制了过调量以及由此的削峰量。实现的。本专利技术提出在多尺度法中使用来自输入图像的像素值来改变输入图 像中的像素。在根据本专利技术的方法中，将输入图像分成多个子图像，每个 子图像对应于输入图像的 一个频带。虽然典型地将会处理所有的子图像， 但是本专利技术并不局限于此。通过定量(quantify)可用于增强输入图像中的像素的像素值的余量 来计算像素上限储备(headroom)信号。虽然像素上限储备信号可以单独 基于输入图像，但是下面将会介绍包括使用其它信息的其它变体。使用像素上限储备信号来为所要改变的多个子图像的各个子图像内 的像素计算像素增强系数。典型地，将会针对各子图像中的每个像素来计 算这些像素增强系数。像素增强系数是以这样一种方式计算的在所要改 变的各子图像间分摊像素上限储备信号所定量的余量。之后，通过使用相 应的像素增强系数来增强子图像中的像素值，使像素增强系数用于改变所 要改变的各子图像。随后使用改变过的子图像来生成输出图像。通过使用多尺度法并且在像素增强系数计算中通过利用像素上限储 备信号在子图像间分摊可用像素上限储备来明确地考虑可用于输入图像 中的像素的像素上限储备，可以增强各子图像以及输出图像，而没有或仅 有有限数量过调，从而不需要或者仅需要有限数量的削峰。因此本专利技术提 供了精确的削峰控制。通过使用多尺度法进行增强，可以使用可用上限储备来增强特定子图 像内的特征。可以通过为单独的子图像分配较大比例的上限储备来优待这 些子图像，从而能够实现在维持同样的控制水平的同时允许在受到优待的 子图像内使用较大的像素增强系数。在优选实施例中，子图像是按顺序改变的并且为所要改变的每个子图 像计算像素上限储备信号。而且，为正在改变的各子图像计算的像素上限 储备信号考虑了此前已改变的子图像所消耗的像素上限储备(余量)。结 果，在生成已改变的子图像时所消耗的余量将不可再用于改变其它子图 像。按照这种方式，可以通过子图像上的像素上限储备的分配以及子图像 处理的优先排序来分配像素上限储备。同时，保持了防止或限制过调量的 能力。此外，在增强此前已改变的子图像时没有消耗的上限储备可以用于 增强其它子图像。在另 一种优选实施例中，子图像处理的顺序是通过将所计算的像素上 限储备信号与各子图像中的像素值相关联而确定的。按照这种方式，确定 了各子图像中增强的潜力，以便决定子图像处理的顺序。基于像素上限储 备信号，可以选择各种各样的处理顺序，比如首先增强具有最大增强潜力的子图像的贪心(greedy )增强算法。可选择地，可以想象出更为巧妙的 增强算法，其首先增强可能仅仅进行较小增强的子图像，从而保证了增强 的进行并且与贪心增强算法相比，导致了对子图像更为均衡的增强。在另一个实施例中，子图像处理的顺序是固定的，从包括输入图像的 最高频率范围中的信息的子图像到包括输入图像的最低频率范围内的信 息的子图像。结果，高频带受到优待，这导致增强图像的锐化。在又一个实施例中，计算两个像素上限储备信号， 一个像素上限储备 信号将输入图像的各像素的像素值的余量定量为最大像素值，以及另一个 像素上限储备信号将输入图像的各像素的像素值的余量定量为最小像素 值。随后，当子图像像素的像素值为正值时，像素增强系数基于像素上限 储备信号，以及当子图像像素的像素值为负值时，像素增强系数基于另一 个像素上限储备信号。这一特定特征允许在非常黑暗的区域内增强明亮细 节(比如高亮)，或者按照另外一种可选方案，增强非常明亮的区域内的 黑暗细节。当没有预防措施改变个别子图像中的像素值时，所谓的暈环人工假象 可能会在高对比度对象边缘周围以伪发光的形式或以伪阴影的形式出现。在优选实施例中，通过计算定量围绕着各像素的区域中的最小像素上 限储备的像素上限储备信号，像素上限储备信号考虑了各像素周围区域中 像素上限储备的空间分布。结果，可以使用该像素上限储备信号来确定不 会造成区域内削峰的区域最大线性增益。结果，区域内的增强将会更加连 续。在再一个优选实施例中，通过对要改变的每个各子图像使用不同的过 滤器来过滤像素上限储备信号，以便计算像素增强系数，其包括与子图像 的频率范围相同的频率范围内的频率分量。与前面的考虑了子图像像素的 区域内的像素上限储备的实施例相组合，可以获得频谱非常平滑的像素增 强系数。这样降低了在子图像内引入暈环的可能性。在另一个实施例中，对于所有子图像，像素增强系数以单个最大像素 增强系数值为上限。当可以使用充足的带宽时，将通过使用该最大像素增强系数来增强所有已改变的子图像，从而导致类似于全局线性直方图拉伸 的增强。结果，防止了由于过度增强已具有足够对比度的区域而造成的发 光，，的人工假象。在另 一种实施例中，像素增强系数基于没有进行削峰的子图像中的像 素的最大线性增益，由范围在O到l的缩放系数a来进行衰减。结果，仅有 a份额的可用上限储备将用于当前子图像，并且(1-a )份额的可用上限 储备可用于增强剩余的子图像。这样发光的人工假象也得到了衰减。在优选实施例中，当像素周围的预定区域内子图像像素的最大像素值 和最小像素值之间的差低于阈值时，将用于子图像像素的像素增强系数设 定为衰减像素的像素值。在这种情况下，可以降低由例如DCT量化而造成 的噪声。在另一种优选实施例中，本方法用于增强彩色图像。为了增强彩色图 像，使用彩色图像的亮度分量作为输入图像并且将其分为子图像。在处理 之后，输出图像是彩色图像的增强的亮度分量。随后，使用由增强亮度分 量与亮度分量的比值所确定的缩放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于输入图像（１００）计算输出图像（１４５）的方法，该方法包括以下步骤：　将输入图像（１００）分为（１０５）多个子图像，多个子图像中的每个子图像包括来自于输入图像（１００）的相应频带的信息；　计算（１１０）像素上限储备信号， 该像素上限储备信号定量可用于增强输入图像（１００）中的像素的像素值的余量，该像素上限储备信号至少部分基于输入图像（１００）；　根据像素上限储备信号为要改变的各子图像内的像素计算（１１５）像素增强系数，从而使由像素上限储备信号定量的余量 在要改变的各子图像间分摊；　通过使用像素增强系数以及来自各子图像的相应的像素值来改变（１２０）所要改变的各子图像；以及　通过使用已改变的子图像来生成（１３５）输出图像（１４５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.8.28 EP 06119613.51. 一种基于输入图像(100)计算输出图像(145)的方法，该方法包括以下步骤将输入图像(100)分为(105)多个子图像，多个子图像中的每个子图像包括来自于输入图像(100)的相应频带的信息；计算(110)像素上限储备信号，该像素上限储备信号定量可用于增强输入图像(100)中的像素的像素值的余量，该像素上限储备信号至少部分基于输入图像(100)；根据像素上限储备信号为要改变的各子图像内的像素计算(115)像素增强系数，从而使由像素上限储备信号定量的余量在要改变的各子图像间分摊；通过使用像素增强系数以及来自各子图像的相应的像素值来改变(120)所要改变的各子图像；以及通过使用已改变的子图像来生成(135)输出图像(145)。2. 根据权利要求l所述的方法，其中计算像素上限储备信号以便允许 具有预定削峰量的输入图像(100)的增强。3. 根据权利要求l所述的方法，其中要改变的子图像是按顺序进行改 变的，并且其中在考虑了多个子图像的先前已改变的子图像所消耗的余量 的情况下，为要改变的每个子图像计算像素上限f诸备信号。4. 根据权利要求l所述的方法，其中子图像处理的顺序是通过计算像 素上限储备信号并且将所述信号与各子图像相关联而建立的，从而建立各 子图像中增强的潜力，以便决定子图像的处理顺序。5. 根据权利要求1所述的方法，其中通过开始于包括输入图像(100) 的最高频率范围内的信息的子图像到包括输入图像UOO)的最低频率范 围内的信息的子图像来对多个子图像进行处理。6. 根据权利要求1所述的方法，其中像素上限储备信号将输入图像(100)的各像素的像素值的余量定量 为最大值；通过将输入图像(100)的各像素的像素值的余量定量为最小值来计算另一个像素上限储备信号；以及如果子图像的像素的像素值为正值则像素增强系数基于像素上限储 备信号，如果子图像的像素的像素值为负值则像素增强系数基于另一个像素上限储备信号。7.根据权利要求l所述的方法，其中像素上限储备信号通过计算定量 围绕着各像素的区域中的最小像素上限储备的像素上限储备信号来考虑 各像素附近的像素上限储备的空间分布。8. 根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·T·J·穆伊斯，J·A·P·特根博什，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL