图像对比度增强方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种图像对比度增强方法。
【背景技术】
[0002] 图像增强技术是图像处理技术的一种，它可以显著改善图像质量，使得图像内容 更有层次感并且主观观测效果更符合人们需求。现实生活中，原始图像往往存在各种问题， 例如：拍照时光圈偏小，导致图像偏暗；场景的对比度较低，而使得图像重点不突出；曝光 过度，导致影像失常，照片泛白等。通过图像增强技术可以有效解决上述问题，提升显示质 量。
[0003] 常见的图像增强技术包括：饱和度增强和对比度增强，相比于饱和度增强，对比度 增强受到的关注度更高。对比度增强是通过调节图像的灰阶分布，增加图像灰阶的分布范 围，以提高图像整体或部分的对比度，改善视觉效果。而对比度增强又分为：直方图均衡 (Histogram Equalization)与伽马校正，其中伽马校正方法将伽马函数作为映射函数使 用，从而提高图像对比度，该方法在用于对比度增强时，很难设置一个适合于每幅图像的伽 马值，且当设置了错误的伽马值时，原始色彩可能会发生变化。直方图均衡方法是通过压缩 像素数较少的灰阶并扩展像素数较多的灰阶，从而使得处理后图像获得较高的对比度。
[0004] 直方图均衡方法又分为：全局直方图均衡（Global Histogram Equalization， GHE)及局部直方图均衡（Local Histogram Equalization，LHE)，全局直方图均衡主要通过 修改图像直方图分布达到对比度增强的目的；而局部直方图均衡是预先定义一个局部对比 度，然后增强该局部对比度达到增强图像细节的效果。
[0005] 图1、图2所示分别为原始图像的直方图与显示效果图，能够看出原始图像的对比 度非常低，显示效果差。
[0006] 采用现有的全局直方图均衡方法对图像做对比度增强通常包括以下步骤：
[0007] 步骤1、将图像转为灰阶图，转换公式为：
[0008] Gray(i,j) = ((R(i, j)+G(i, j)+B(i, j))/3
[0009] 其中，Gray(i，j)为一像素的灰阶值，R(i，j)、G(i，j)、和B(i，j)分别为该像素的 红色、绿色、及蓝色子像素对应的灰阶值；
[0010] 步骤2、如图3所示，按照灰阶值从0到255统计每一灰阶值对应的像素数量，并相 应制作直方图；
[0011] 步骤3、如图4所示，将灰阶值从0到255对每一灰阶值对应的像素数量做直方图 累加计算，计算公式为：
[0013] 其中，H(j)表示对应于灰阶值j的像素数量；
[0014] 步骤4、如图5所示，将直方图累加的最大值归一化，计算公式为：
[0016] 再将归一化处理后的数据乘上255,得到：
[0017] out (X) = N(x) X 255 ;
[0018] 步骤5、依据out (X)通过查表获得对应的新的灰阶值。
[0019] 图6、图7所示分别为经上述现有的全局直方图均衡方法对图像做对比度增强后 图像的直方图与显示效果图，能够看出对比度增强后图像的对比度得到了一定程度的提 高，显示效果得以改善，但对比度仍较低，显示图像存在失真。
【发明内容】
[0020] 本发明的目的在于提供一种图像对比度增强方法，能够提高图像的对比度，减小 图像失真，优化显示效果。
[0021] 为实现上述目的，本发明提供了一种图像对比度增强方法，包括如下步骤：
[0022] 步骤1、提供一由呈矩阵式排布的多个像素组成的图像，并将该图像转换为灰阶 图；
[0023] 步骤2、计算每同一列相邻两行像素的灰阶值的差的绝对值Ql和第一灰阶值权重 kl ；
[0024] 每同一列相邻两行像素的灰阶值的差的绝对值Ql的计算公式为：
[0025] Ql = abs (Gray (i，j) - Gray (i+1，j))
[0026] 第一灰阶值权重kl的计算公式为：
[0028] 其中，同一列相邻两行像素的灰阶值的差的绝对值Ql的取值范围为0至255, η为 大于1的正整数；
[0029] 依据第一灰阶值权重kl与每同一列相邻两行像素的灰阶值进行累加计算，计算 公式为：
[0031] 其中，i、j为正整数，分别代表像素所在的行数与列数，Gray (i，j)为第i行第j列 像素的灰阶值，Gray (i+1，j)为第i+1行第j列像素的灰阶值，Hl (a)为灰阶值为a的像素 数量，Cl(X)为从灰阶值Gray (i，j)到灰阶值Gray (i+1，j)之间各个灰阶值对应的像素数 量之和；
[0032] 步骤3、计算每同一行相邻两列像素的灰阶值的差的绝对值Q2和第二灰阶值权重 k2 ；
[0033] 每同一行相邻两列像素的灰阶值的差的绝对值Q2的计算公式为：
[0034] Q2 = abs (Gray (i, j) - Gray(i, j+1))
[0035] 第二灰阶值权重的计算公式为：
[0037] 其中，同一行相邻两列像素的灰阶值的差的绝对值Q2的取值范围为0至255, η为 大于1的正整数且与步骤2中的取值相同；
[0038] 依据第二灰阶值权重k2与每同一行相邻两列像素的灰阶值进行累加计算，计算 公式为：
[0040] 其中，i、j为正整数，分别代表像素所在的行数与列数，Gray (i，j)为第i行第j列 像素的灰阶值，Gray (i，j+1)为第i行第j+1列像素的灰阶值，H3 (a)为灰阶值为a的像素 数量，C3 (X)为从灰阶值Gray (i，j)到灰阶值Gray (i，j+Ι)之间各个灰阶值对应的像素数 量之和；
[0041 ] 步骤4、将步骤2中的Cl⑴与步骤3中C3⑴相加得到C (X);
[0042] C(X) = Cl (X)+C3 (X)
[0043] 步骤5、最大值归一化，计算公式为：
[0045] 再将N(X)乘以255计算得到增强灰阶表out (X)，并通过查表得到新的输出灰阶值 out_gray(i, j)〇
[0046] 所述每一像素包括：红色、绿色、和蓝色子像素。
[0047] 该图像转为灰阶图的转换公式为：
[0048] Gray(i,j) = (R(i, j)+G(i, j)+B(i, j))/3
[0049] 其中，R(i，j)、G(i，j)、和B(i，j)分别为第i行第j列像素的红色、绿色、及蓝色子 像素对应的灰阶值。
[0050] X为0到255之间的正整数。
[0051] 所述第一灰阶值权重kl与第二灰阶值权重k2相同或不同。
[0052] 所述步骤1中的图像为平面显示设备显示的图像。
[0053] 所述步骤2与步骤3中η为2、3、或4。
[0054] 所述第一灰阶值权重kl和同一列相邻两行像素的灰阶值的差的绝对值Ql的η次 方根成反比，所述第二灰阶值权重k2和同一行相邻两列像素的灰阶值的差的绝对值Q2的 η次方根成反比。
[0055] 本发明的有益效果：本发明提供的一种图像对比度增强方法，通过分别计算同一 列相邻两行和同一行相邻两列的像素之间的灰阶差的绝对值，依据该绝对值分别计算第 一、第二灰阶值权重，再通过第一、第二灰阶值权重进行累加计算和归一化处理，最终获得 增强灰阶表，进而对各个像素的灰阶值进行重新分配，能够提高图像的对比度，减小图像失 真，优化显示效果。
[0056] 为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细 说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
【附图说明】
[0057] 下面结合附图，通过对本发明的【具体实施方式】详细描述，将使本发明的技术方案 及其它有益效果显而易见。
[0058] 附图中，
[0059] 图1为原始图像的直方图；
[0060] 图2为原始图像的显示效果图；
[0061] 图3为采用现有的全局直方图均衡方法对图像做对比度增强的步骤2的示意图；
[0062] 图4为采用现有的全局直方图均衡方法对图像做对比度增强的步骤3的示意图；
[0063] 图5为采用现有的全局直方图均衡方法对图像做对比度增强的步骤4的示意图；
[0064] 图6为经现有的全局直方图均衡方法对图像做对比度增强后图像的直方图；
[0065] 图7为经现有的全局直方图均衡方法对图像做对比度增强后图像的显示效果图；
[0066] 图8为本发明的图像对比度增强方法的流程图；
[0067] 图9为本发明的图像对比度增强方法的步骤4的示意图；
[0068] 图10为本发明的图像对比度增强方法的步骤5的示意图；
[0069] 图11经本发明的图像对比度增强方法对图像做对比度增强后图像的直方图；
[0070] 图12经