CN102622726A

CN102622726A - 支持多显示方式的灰度转换图像增强处理

Info

Publication number: CN102622726A
Application number: CN2011100299698A
Authority: CN
Inventors: 周均杰; 雷西军; 陈�峰
Original assignee: CHANGZHOU XINQI MICROELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU XINQI MICROELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本专利属于数字图像处理领域。针对数字图像中暗区域部分进行灰度转换，即将图像中灰度值较小部分通过灰度映射增加其灰度值同时保持高亮区域灰度值不变从而达到暗区域图像增强的目的，使一些原本容易被忽略不易识别的暗区域细节变得容易观察。本方法可适用于SCTV、HDTV、LCD等多种显示方式，具有较高的灵活性和兼容性。

Description

支持多显示方式的灰度转换图像增强处理

一.技术领域

本发明专利属于数字图像处理、图像处理集成电路、数字图像处理算法领域。针对数字图像中的彩色图像以及灰度图像进行处理，用于增强图像的视觉效果，使得一些原本被忽略的图像细节更容易被人们所观察到，从而便于人们对数字图像进行分析和观看。本专利不限于某一种图像显示方式，它可适用于SDTV、HDTV、PC、LCD等多种显示，具有较高的灵活性和兼容性。

二.背景技术

随着集成电路产业的不断发展，大规模，超大规模集成电路的制造日益成熟，芯片功能变得越来越强大的同时其价格却在不断降低，从而使得各类消费电子产品如DC(数码相机)、DV(数码摄像机)、PC(个人电脑)日益普及，人们对于数字图像的质量要求也在不断提高。

很多时候，人们得到的数字图像总是存在着各种问题，比如由于光照、曝光等原因，数字图像整体偏暗，图像过暗以至于一些细节在人们不十分仔细观察的情况下被忽略；数字图像整体偏亮，以至于某些地方让人感觉刺眼从而影响人们对图像的观察。因此寻找一种简单有效的方法提高数字图像质量变得十分迫切和有必要。

三.发明内容

本专利主要用于暗区域数字图像的增强。由于人眼可以分辨的灰度级差约为1％，当我们采用8位数据表示一个彩色分量时，人眼可区分的灰度级差约为3级，但是在实际中，人眼对于过暗区域和过亮区域的区分能力较弱。通常可以认为10级灰度以下人眼无法分辨，基于这种考虑，在尽量保持对比度的情况下，在本专利中将0级灰度依然映射为0级灰度，将3级灰度映射为10级灰度。在10级灰度到20级灰度间，人眼可以区分灰度差为5的两个灰度级，因此本专利把6级灰度映射为15级灰度，把9级灰度映射为20级灰度，而在20级灰度到30级灰度之间人眼可以分辨灰度差为4的两个灰度级，因此本专利把12级灰度映射为24级灰度，15级灰度映射为28级灰度，在30级灰度以上人眼可以区分灰度级差为3的两个灰度级，因此本专利把18级灰度映射为32级灰度。而在灰度级较大时，数字图像已经基本符合人眼观察需求，因此对其灰度级不再进行调整。本专利采用YCbCr彩色空间对数字图像进行调整。由于一般图像以RGB彩色空间进行传输，因此本专利采用以下转换关系：

Y＝0.183R+0.614G+0.062B+16

Cb＝-0.101R-0.338G+0.439B+128

Cr＝0.439R-0.399G-0.040B+128

R＝1.164(Y-16)+1.793(Cr-128)

G＝1.164(Y-16)-0.534(Cr-128)-0.213(Cb-128)

B＝1.164(Y-16)+2.115(Cb-128)

四.附图说明

图1是灰度转换的功能示意框图，其中y_in、cb_in、cr_in、de_in、vsync_in、hsync_in为输入信号，y_out、cb_ou、cr_out、de_out、vsync_out、hsync_out为输出信号。

图2是灰度转换的时序图，由于采用映射方法，输出信号相对于输入信号的延迟时间为一个clk。。

图3是本专利提出第一种的用于灰度转换的输入输出曲线。

图4是本专利提出的第二种用于灰度转换的输入输出曲线。

五.具体实施方式

本专利具有一个控制信号用于控制是否进行图像的色彩增强，当控制信号为高电平，控制信号有效，进行图像的色彩增强。通过对输入数据的Y值进行判断，寻找对应输入Y的输出数据。在实际应用中，我们选取了两组灰度调节曲线对Y信号进行灰度调节：第一组将16映射为17，17映射为21，18映射为23，19映射为27，20映射为29，21映射为30，采用曲线Y＝(6910-37*X)*X/4200获得Y从22到31的灰度映射，采用曲线Y＝1.1329*X-0.0029*X*X+11.8226获得Y从32到90的灰度映射，在Y＞91以后的灰度映射为其本身；第二组采用曲线Y＝(6910-37*X)*X/4200获得Y从0到70的灰度映射，采用曲线Y＝1.0756*X-4*X*X/6750获得Y从71到90的灰度映射，采用曲线Y＝0.9*X+11获得Y从91到110的灰度映射，当Y＞110以后的灰度级其映射为其本身。

本专利的实现方式可以是通过硬件实现如采用FPGA或者制造ASIC，也可以通过软件方法实现如编写C程序，不论采用以上何种方式都属于本专利范围。

本专利采用直接映射方法实现输入与输出直接的转换，即每一个输入的Y分量都可以通过查找表的方式寻找到一个对应的输出Y值，但是由于输入与输出直接的关系可以通过曲线得到，所以在具体实现时可以不采用直接映射而通过曲线求值获得输出，这同样属于本专利范围。另外输入输出的关系曲线显然是不唯一的，所以对于高八位数据的调节趋势或者对于Y的增量调节趋势与本专利相同的都属于本专利范围。省略号表示数据的依次增加。

8	13	8
			9	14	9
10	16	10
			11	17	11
12	18	12
			13	20	13
14	21	14
			15	23	15
17	24	16
			21	25	17
23	27	18
			27	28	19
29	29	20
			30	31	21
32	32	22
			33	33	23
34	34	24
			35	36	25
37	37	26
			38	38	27
39	39	28
			40	40	29
42	41	30
			43	43	31
45	44	32
			46	45	33
47	46	34
			48	47	35
49	48	36
			50	49	37
51	50	38
			52	51	39
52	52	40
			53	53	41
54	54	42
			55	54	43
56	55	44
			57	56	45
58	57	46
			59	58	47
60	59	48
			60	59	49
61	60	50
			62	61	51
63	62	52
			64	62	53
65	63	54
			65	64	55
66	65	56

67	65	57
			68	66	58
69	66	59
			69	67	60
70	68	61
			71	68	62
72	69	63
			72	69	64
73	70	65
			74	70	66
75	71	67
			75	71	68
76	72	69
			77	72	70
78	73	71
			78	74	72
79	75	73
			80	76	74
80	77	75
			81	78	76
82	79	77
			83	80	78
83	81	79
			84	82	80
85	83	81
			85	84	82
86	85	83
			87	86	84
87	87	85
			88	88	86
88	89	87
			89	90	88
90	91	89
			90	92	90
91	93	91
			92	94	92
93	95	93
			94	96	94
95	97	95
			96	97	96
97	98	97
			98	99	98
99	100	99
			100	101	100
101	102	101
			102	103	102
103	104	103
			104	105	104
105	106	105

106	106	106
			107	107	107
108	108	108
			109	109	109
110	110	110
			…	…	…
255	255	255

Claims

1.一种给定输入数据和输出数据关系，根据输入像素点Y值寻找对应的输出Y值，同时保持输入输出Cb和Cr值不变的主要针对数字图案暗区域的图像增强处理方法。

2.两组用于灰度调节的数据。

3.第一条描述的方法在不同领域的应用，包括硬件处理方面的ASIC、软件处理方面的计算机图像处理软件。

4.第一条描述的方法在不同显示方面的应用，包括SDTV、HDTV、LCD。

5.第二条描述的输入输出关系在不同领域的应用，包括硬件处理方面的ASIC、软件处理方面的计算机图像处理软件。

6.第二条描述的输入输出关系在不同显示方面的应用，包括SDTV、HDTV、LCD。