一种图像对比度增强方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字图像和视频处理技术领域，尤其涉及一种图像对比度增强方法和 装置。
【背景技术】
[0002] 在多种涉及显示设备的多媒体处理系统中，图像和视频由于采集、传输和显示设 备等各方面的限制或者缺陷，会造成接收显示的图像对比度不强，进而导致图像出现动态 范围不正确、细节不清晰等现象。
[0003] 图像增强是一种基本的图像预处理技术，主要通过有选择地加强图像的有用信息 而抑制无用信息。可以增强图像的对比度，削弱一定程度上的噪声信息，从而改善原始图像 的视觉效果，以便于处理器进行后续处理，其应用价值得到了广泛的重视。
[0004] 现在通行的直方图均衡化、直方图规范化以及建立离线映射表等方法可以增强图 像对比度。但是，上述几个方案均是对图像所有区域不加识别地进行一致性增强，导致无法 真正地增强图像的对比度或者突出细节。并且，上述几种对比度增强方法由于单纯图像亮 度改变，还会导致其色彩饱和度失真。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例解决的问题是如何有效地扩大图像的对比度范围和突出细节，并最 大限度地保持图像的原色调和饱和度不失真。
[0006] 为解决上述问题，本发明实施例提供了一种图像对比度增强方法，所述方法包 括：
[0007] 将获取的当前图像Pt转换至YUV格式，获得所述当前图像Pt的亮度分量Y1、第一 色度分量U1和第二色度分量VI;
[0008] 统计所述当前图像Pt的亮度分量Y1的直方图；
[0009]获取所述当前图像Pt的平均亮度补值，以所述当前图像Pt的亮度补值作 为分界点，将所述当前图像Pt的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图；
[0010] 根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一直方图的第一 亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，将所述第一亮度索引表和第二亮度索引 表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表；
[0011] 根据所述全体亮度索引表及所述当前图像Pt的亮度分量Y1的最高亮度和最低亮 度，生成色度补偿表；
[0012] 将所述当前图像Pt的亮度分量Y1的每个像素值的位置索引所述一维全体亮度索 引表，获得与所述当前图像Pt的亮度分量Y1具有相同排列方式的映射亮度分量值Y2,将所 述映射亮度分量值Y2与所述当前图像Pt的亮度分量Y1的相应位置的像素值按照第一预 设规则进行叠加，得到所述当前图像Pt的最终亮度分量;
[0013] 将所述当前图像Pt的第一色度分量U1和第二色度分量VI的每个像素值分别索 引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值△!!和第二色度补偿值Λν;将所述第 一色度补偿值ΛU与所述当前图像pt的第一色度分量U1相应位置的像素值按照第二预设 规则进行叠加，得到所述当前图像Pt的最终第一色度分量;将所述第二色度补偿值Λv 与所述当前图像Pt的第二色度分量VI相应位置的像素值按照第三预设规则进行叠加，得 到所述当前图像Pt的最终第二色度分量;
[0014] 将所述当前图像Pt的最终亮度分量、最终第一色度分量和最终第二色度 分量按照与所述当前图像Pt的亮度和色度的相同排列方式进行组合并输出。
[0015] 可选的，所述统计所述当前图像的亮度分量的直方图之前，还包括：对所述当前图 像Pt的亮度分量Y1进行低通滤波，得到所述当前图像的低频亮度分量Y3以用于所述统计。
[0016] 可选的，所述方法还包括：获得两帧参考图像的低频亮度分量的直方图，所述两帧 参考图像为对应于当前图像以时间轴为参考的向前两帖图像Pt 1和Pt 2 ;
[0017] 基于所述当前参考图像？,、参考图像Ptl和Pt2，进行场景变换检测，获得表示所述 当前图像pt与参考图像pti和pt2的相似度的差值；
[0018] 基于所述当前图像Pt与参考图像Pti和Pt2的相似度的差值，将所述参考图像Pti 和Pt2进行直方图融合，得到所述当前图像Pt亮度分量的最终直方图。
[0019] 可选的，所述获取所述当前图像Pt的平均亮度补值包括：获得所述当前图像Pt的 亮度分量的直方图的均值，并与预设的亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所述当前图 像的平均亮度补值
[0020] 可选的，所述获取所述当前图像Pt的平均亮度补值之后还包括：将所述当前图像 Pt的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据比较结果进行修正，得到所述当前图像Pt修 正后的平均亮度补值ζ"
[0021] 可选的，所述将所述当前图像Pt&平均亮度补值与预设值进行比较，并根据 比较结果进行修正，得到所述当前图像Pt修正后的平均亮度补值，包括：
[0022] 当所述当前图像Pt&平均亮度补值于所述当前图像的低频亮度分量的最低 亮度时，所述当前图像Pt修正后的平均亮度补值为所述当前图像Pt的低频亮度分量Y3的 最低亮度加1 ;
[0023] 当所述当前图像Pt的平均亮度补值大于所述当前图像的低频亮度分量最高亮度 时，所述当前图像Pt修正后的平均亮度补值为所述当前图像Pt的低频亮度分量Y3的最高 亮度减1。
[0024] 可选的，所述以所述当前图像Pt的亮度补值作为分界点，将所述当前图像Pt的亮 度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图，包括：以所述述当前图像Pt修正后的平 均亮度补值作为分界点，将所述当前图像Pt亮度分量的最终直方图分割为所述第一直方图 和第二直方图。
[0025] 可选的，所述根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别生成所述第一 直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，包括：
[0026] 分别计算所述第一直方图和第二直方图的均值；
[0027] 根据所述第一直方图的均值、所述当前图像？，的亮度分量的最低亮度以及所述当 前图像Pt的平均亮度补值，构造第一单调非递减函数，以所述第一直方图的所有亮度范围 的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第一直方图数目相同的一维第 一亮度索引表；
[0028] 根据所述第二直方图的均值、所述当前图像？，的亮度分量的最高亮度以及所述当 前图像Pt的平均亮度补值，构造第二单调非递减函数，以所述第二直方图的所有亮度范围 的每一个亮度值为输入进行一对一的映射，输出一个与所述第二直方图数目相同的一维第 二亮度索引表。
[0029] 可选的，所述将所述映射亮度分量值与所述当前图像Pt的亮度分量的相应位置的 像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像Pt的最终亮度分量，包括：将所 述当前图像pt的映射亮度分量值Υ2的每个像素值与所述当前图像Pt的亮度分量Υ1相应 位置的像素值作差得到一个亮度变化值，将所述亮度变化值与预设的非负的亮度强度值之 积与所述当前图像Pt的亮度分量Y1相应位置的像素值求和，得到所述当前图像Pt的最终 亮度分量Υ_。
[0030] 可选的，所述将所述第一色度补偿值ΛU与所述当前图像Pt的第一色度分量U1 相应位置的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像Pt的最终第一色度分量 υ_，包括：将所述第一色度补偿值△!!与预设的非负的第一色度强度值相乘，获得第一色 度补偿系数；将所述当前图像Pt的第一色度分量U1的每个像素值与当前图像Pt色度分量 的名义中间值作差得到的差值与所述第一色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当 前图像Pt色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像Pt的最终第一色度分量υ_。
[0031] 可选的，所述将所述第二色度补偿值与所述当前图像Pt的第二色度分量相应位置 的像素值按照第三预设规则进行叠加，得到所述当前图像Pt的最终第二色度分量，包 括：将所述第二色度补偿值△V与预设的非负的第二色度强度值相乘，获得第二色度补偿 系数；将所述当前图像Pt的第二色度分量VI的每个像素值与当前图像Pt色度分量的名义 中间值作差得到的差值与所述第二色度补偿系数相乘，将相乘得到的乘积与所述当前图像 Pt色度分量的名义中间值求和，得到所述当前图像Pt的最终第二色度分量ν_。
[0032] 为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种图像对比度增强装置，所述装置包 括：
[0033] 格式转换单元，用于将获取的当前图像Pt转换至YUV格式，获得所述当前图像Pt 的亮度分量Y1、第一色度分量U1和第二色度分量VI;
[0034] 直方图统计单元，用于统计所述当前图像Pt的亮度分量Y1的直方图；
[0035] 直方图分割单元，用于获取所述当前图像Pt的平均亮度补值1^，以所述当前图像 Pt的亮度补值^?作为分界点，将所述当前图像Pt的亮度分量的直方图分割为第一直方图 和第二直方图；
[0036] 亮度索引表生成单元，用于根据图像暗区和亮区的不同特性分别进行分析，分别 生成所述第一直方图的第一亮度索引表和所述第二直方图的第二亮度索引表，并将所述第 一亮度索引表和第二亮度索引表按照亮度值大小顺序进行拼接，生成一全体亮度索引表；
[0037] 色度补偿表生成单元，用于根据所述全体亮度索引表及所述当前图像Pt&亮度分 量Y1的最高亮度和最低亮度，生成色度补偿表；
[0038] 亮度分量生成单元，用于将所述当前图像？，的亮度分量Y1的每个像素值的位置 索引所述一维全体亮度索引表，获得与所述当前图像Pt的亮度分量Y1具有相同排列方式 的映射亮度分量值Y2,将所述映射亮度分量值Y2与所述当前图像Pt的亮度分量Y1的相应 位置的像素值按照第一预设规则进行叠加，得到所述当前图像Pt的最终亮度分量;
[0039] 色度分量生成单元，用于将所述当前图像Pt的第一色度分量U1和第二色度分量 VI的每个像素值分别索引所述色度补偿表获得相应位置的第一色度补偿值Au和第二色 度补偿值Λv;将所述第一色度补偿值Λu与所述当前图像Pt&第一色度分量U1相应位置 的像素值按照第二预设规则进行叠加，得到所述当前图像pt的最终第一色度分量υ_;将所 述第二色度补偿值Λν与所述当前图像Pt的第二色度分量VI相应位置的像素值按照第三 预设规则进行叠加，得到所述当前图像Pt的最终第二色度分量;
[0040] 输出单元，用于将所述当前图像Pt的最终亮度分量、最终第一色度分量和 最终第二色度分量按照与所述当前图像ptm亮度和色度的相同排列方式进行组合并输 出。
[0041] 可选的，所述装置还包括：滤波单元，用于对所述当前图像Pt的亮度分量Y1进行 低通滤波，得到所述当前图像的低频亮度分量Y3并输出至所述直方图统计单元。
[0042] 可选的，所述装置还包括：参考直方图获取单元，用于获取两帧参考图像的低频 亮度分量的直方图，所述两帧参考图像为对应于当前图像以时间轴为参考的向前两帧图像 pti和pt2;
[0043] 场景变换检测单元，用于基于所述当前参考图像？,、参考图像Ptl和Pt2，进行场景 变换检测，获得表示所述当前图像Pt与参考图像Pti和Pt2的相似度的差值；
[0044] 直方图融合单元，用于基于所述当前图像Pt与参考图像Pti和Pt2的相似度的差 值，将所述参考图像Pti和Pt2进行直方图融合，得到所述当前图像Pt亮度分量的最终直方 图。
[0045] 可选的，所述直方图分割单元包括：平均亮度补值获取子单元，用于获得所述当前 图像Pt的亮度分量的直方图的均值，并与预设的亮度分量的最高亮度的阈值作差，得到所 述当前图像的平均亮度补值;
[0046] 直方图分割子单元，用于以所述当前图像Ptm亮度补值作为分界点，将所述当前 图像Pt的亮度分量的直方图分割为第一直方图和第二直方图。
[0047] 可选的，所述直方图分割单元还包括：平均亮度补值修正子单元，用于将所述当 前图像Pt的平均亮度补值与预设值进行比较，并根据