专利名称：图像饱和度调整方法与图像饱和度调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像饱和度调整方法与图像饱和度调整装置。
背景技术：
图像处理的基本目的包括产生更适合人眼观察和识别的图像或产生能由计算机自动识别和理解的图像。
饱和度是图像色彩的构成要素之一，表征色彩的纯度。色彩纯度越高，图像表现越
鲜明，色彩纯度越低，图像表现则较黯淡。如果将一幅图像的饱和度调为o，图像则表现成一
幅灰度图像。由于人眼对彩色图像的视觉感受比对灰度图像的感受要丰富得多，一幅图像饱和度的不同会对图像质量产生较大影响。因此，在图像处理中，饱和度调整是最重要部分之一。 现有技术中有多种饱和度调整的方法，申请号为CN200710196296. 9的中国专利申请公开了一种饱和度调整装置，所述饱和度调整装置包含第一色彩过饱和值计算单元、参数调整单元、饱和度调整单元、以及第二色彩过饱和值计算单元，所述图像色彩饱和度调整装置利用已定义的过饱和区域来检测出输入图像中过饱和的像素数量，与调整过的输出图像中过饱和的像素数量，使参数调整单元根据此两个过饱和的像素数量值来动态调整饱和度增益值。 所述饱和度调整装置通过过饱和区域的像素数量来调整饱和度，以维持不同图像切换时画面的一致性，但是所述饱和度调整中没有考虑图像边缘对饱和度的影响。
事实上，在对一幅图像的物体边缘处进行图像处理时，由于插值和边缘增强会引起边缘像素的颜色失真，因此需对图像边缘的饱和度进行特殊处理。 现有技术进行饱和度调整时，没有考虑边缘因素，导致饱和度调整处理后的图像质量不高。
发明内容
本发明提供一种图像饱和度调整方法与图像饱和度调整装置，以改善图像质量不高的问题。 为解决上述问题，本发明提供一种图像饱和度调整方法，包括基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子；获得与第一饱和度增益因子对应的饱和度增益；以第一饱和度系数与所述饱和度增益的乘积作为第二饱和度系数；采用所述第二饱和度系数对图像进行饱和度调整。 可选的，获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益包括以第一饱和度增益因子作为饱和度增益。 可选的，基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子的步骤包括对目标像素进行边缘检测；如果目标像素是边缘点，则第一饱和度增益因子小于l，如果目标像素是非边缘点，则第一饱和度增益因子等于1。 可选的，所述对目标像素进行边缘检测通过边缘检测算子法完成。
可选的，所述通过边缘检测算子法完成的边缘检测包括通过边缘检测算子获得
目标像素的灰度梯度；比较所述目标像素的灰度梯度与灰度梯度阈值，以判断目标像素是
否是边缘点。 可选的，比较所述目标像素的灰度梯度与灰度梯度阈值，以判断目标像素是否是 边缘点包括如果目标像素的灰度梯度大于灰度梯度阈值，则目标像素为边缘点；如果目 标像素的灰度梯度小于或等于灰度梯度阈值，则目标像素为非边缘点。 可选的，在获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益之前，基于目标像素亮度 与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，确定第二饱和度增益因子；获得包含第一饱和度增 益因子的饱和度增益包括以第一饱和度增益因子和第二饱和度增益因子的乘积作为饱和 度增益。 可选的，所述通过目标像素亮度与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，获得第二 饱和度增益因子的步骤包括如果目标像素亮度大于亮度高阈值或者小于亮度低阈值，则 第二饱和度增益因子小于1 ;如果目标像素亮度大于亮度低阈值并且小于亮度高阈值，则 第二饱和度增益因子等于l。 相应的，本发明还提供一种图像饱和度调整装置，包括边缘检测模块、饱和度系 数控制模块和饱和度调整模块，其中边缘检测模块，用于获得目标像素是否为边缘点的边 缘信息，并基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子；饱和度系数增益模块， 用于获得与所述第一饱和度增益因子对应的饱和度增益，并以第一饱和度系数与所述饱和 度增益的乘积作为第二饱和度系数；饱和度调整模块，用于采用所述饱和度系数增益模块 得到的第二饱和度系数进行饱和度调整。 可选的，所述获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益包括以第一饱和度增 益因子作为饱和度增益。 可选的，还包括亮度转换模块，用于获得目标像素的亮度信息、并通过目标像素 亮度与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，获得第二饱和度增益因子；所述饱和度系数增 益模块获得与第一饱和度增益因子对应的饱和度增益包括以第一饱度增益因子和第二饱 和度增益因子的乘积作为饱和度增益。 与现有技术相比，本发明具有以下优点在进行饱和度调整时根据目标像素的边 缘信息，对目标像素的饱和度进行相应调整，通过饱和度调整后的图像更适合人眼观察，具 有较高的图像质量。 可选的，在进行饱和度调整时根据目标像素的边缘信息及亮度信息，对目标像素 的饱和度进行相应调整，以进一步提高图像质量。
图1是Bayer RGB图像的示意图； 图2是本发明图像饱和度调整方法一实施方式的流程示意图；
图3是本发明图像饱和度调整方法另一实施方式的流程示意图；
图4是本发明图像饱和度装置一实施方式的示意图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。 本发明提供一种图像饱和度调整方法，考虑图像亮度以及图像边缘对饱和度系数 k的影响，通过对饱和度系数k进行修正，以实现动态饱和度调整。参考图2，示出了本发明 图像饱和度调整方法一实施方式的流程示意图。所述方法包括以下步骤
sl，确定目标像素； s2，基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子； s3，获得与第一饱和度增益因子对应的饱和度增益； s4，以第一饱和度系数与饱和度增益的乘积作为第二饱和度系数； s5，采用第二饱和度系数进行饱和度调整。 下面对各步骤进行详细说明。 对于步骤sl，由于CMOS图像传感器像素一般采用三基色感光，CMOS图像传感器 输出的是Bayer RGB(拜尔域三基色)图像，参考图1，示出了 BayerRGB图像示意图，所述 Bayer RGB图像示意图包括多个R(红)、G(绿)、B(蓝)三基色像素，首先确定目标像素， 例如目标像素为(O，O)点R像素。 对于步骤s2，由于在进行图像处理时，物体图像边缘处，由于插值和边缘增强会引 起边缘点的颜色失真，因此在边缘点处需要减小饱和度。 具体地，首先，先检测目标像素是否为边缘点，其次，根据目标像素是否为边缘点 确定第一饱和度增益因子。以Kl表示第一饱和度增益因子，如果目标像素是边缘点，由于 边缘点的颜色失真需减小饱和度，则K1小于1 ;如果目标像素不是边缘点，则K1等于1。
边缘点的判断可以通过边缘检测算子的方法完成。例如，通过sobel算子进行边 。具体地，首先，确定灰度梯度阈值Dth，一般灰度梯度阈值设定为8，用户可根据边 精度要求自行设定灰度梯度阈值；其次，通过如下公式得到目标像素的灰度梯度D : Dx = f(i+l， j-l)-f(i-l， j_l)+2*(f(i+l， j)-f(i-l， j))+f(i+l， j+l)-f(i-l，
缘检测 缘检测
j + l)，
j-l)，
DY = f(i-l， j+l)-f(i-l， j-l)+2*(f(i， j+l)-f(i， j-l))+f(i+l， j+l)-f(i+l，
1
2 4 4 其中，(i， j)为目标像素坐标，f为像素三基色值； 最后，通过对目标像素的灰度梯度D与灰度梯度阈值Dth进行比较确定目标像素 是否为边缘点，具体地，如果目标像素的灰度梯度D大于灰度梯度阈值Dth，则目标像素为 边缘点，如果目标像素的灰度梯度D小于或等于灰度梯度阈值Dth，则目标像素为非边缘 点。 对于步骤s3，将步骤s2确定的第一饱和度增益因子作为饱和度增益，以g表示饱 和度增益，则g二Kl ; 对于步骤s4，第二饱和度系数为第一饱和度系数与步骤s3确定的饱和度增益
6的乘积，以k'表示第二饱和度系数，k表示饱和度调整前的第一饱和度系数，那么k'
k氺g ; 对于步骤s5，采用第二饱和度系数进行饱和度调整时，有下列公式<formula>formula see original document page 7</formula>
RGB是未进行饱和度调整的目标像素的三基色值，R' G' B'是饱和度调整后的 目标像素的三基色值。 通过上述方法，可以确定单个目标像素的动态饱和度调整，可采用相同的方法，对 Bayer RGB图像其他像素进行动态饱和度调整。 本技术方案图像饱和度调整方法中，由于第二饱和度系数k'结合了目标像素的 边缘信息，因此所述方法为动态饱和度调整方法。通过所述动态饱和度调整方法，可以得到 更适合人眼观察和识别的高质量图像。 设计人还发现，在亮度较高或较低时，人眼所能分辨的颜色较少，对于色彩饱和度 的感受也会相应的减少，即亮度因素也会影响饱和度，导致图像质量不高，为此，设计人对 上述实施方式做进一步改进。 参考图3，示出了本发明图像饱和度调整方法另一实施方式的流程示意图。所述方 法与上述实施方式的区别在于，在获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益之前，基于 目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子之后，还包括以下步骤
sl3，获得目标像素的亮度； sl4，基于目标像素亮度与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，确定第二饱和度 增益因子； 并且，获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益包括以第一饱度增益因子和 第二饱和度增益因子的乘积作为饱和度增益。 对于步骤s13，首先，由插值方法得到目标像素的R、 G、 B三基色值，所述插值方法 可以是最临近插值法或双线性插值法，在此不再赘述插值法的具体步骤；其次，根据公式Y =0. 299*R+0. 587*G+0. 114*B，由目标像素的R、G、B三基色值得到目标像素亮度值，公式中 Y表示目标像素亮度，R、 G、 B为构成目标像素的三基色值。 对于步骤s14，具体地，首先，确定亮度高阈值和亮度低阈值，例如，亮度高阈值设 为220，亮度低阈值设为60，可根据需要自行设定亮度高阈值及亮度低阈值、以获得适合人 眼观察的图像；其次，通过对目标像素亮度和亮度高阈值、亮度低阈值进行比较获得第二饱 和度增益因子。以Yhigh表示亮度高阈值，以Ylow表示亮度低阈值，以K2表示第二饱和度 增益因子。如果目标像素亮度Y大于Yhigh或者小于Ylow，由于亮度较高或较低时，人眼所 能分辨的颜色较少，对于色彩饱和度的感受也会相应的减少，因此对于亮度较高或者亮度 较低的情况，需要减小饱和度，则K2小于1 ;如果目标像素亮度Y大于Ylow并且小于Yhigh，则K2等于1。 以第一饱和度增益因子和第二饱和度增益因子的乘积作为饱和度增益，以g表示 饱和度增益，则g = K1*K2。之后再由饱和度增益获得第二饱和度系数，并由第二饱和度系 数数进行饱和度调整。 需要说明的是，也可先基于目标像素的亮度获得第二饱和度增益因子，之后再基 于目标像素的边缘信息获得第一饱和度增益因子。 本技术方案的图像饱和度调整方法中，由于第二饱和度系数k'结合了目标像素
的边缘信息以及亮度信息，通过所述饱和度调整方法，可得到更高质量的图像。 相应地，本发明还提供一种图像饱和度调整装置。参考图4，示出了本发明图像饱
和度调整装置一实施方式的示意图。所述图像饱和度调整装置包括边缘检测模块200、饱
和度系数控制模块300和饱和度调整模块400。其中 边缘检测模块200，用于获得目标像素是否为边缘点的信息，并基于目标像素是否 是边缘点，确定第一饱和度增益因子。所述边缘检测模块200可以通过边缘检测算子进行 边缘检测，具体地，所述边缘检测模块200通过边缘检测算子获得目标像素的灰度梯度，再 通过灰度梯度和灰度梯度阈值的比较判断目标像素是否为边缘点。边缘检测模块200还用 于确定第一饱和度增益因子以Kl表示第一饱和度增益因子，由于边缘点的颜色失真需减 小饱和度，所以，如果目标像素为边缘点，则K1小于l ;如果目标像素为非边缘点，则K1等 于1。所述边缘检测模块将第一饱和度增益因子发送至饱和度系数控制模块300。
饱和度系数增益模块300，用于根据边缘检测模块发送的第一饱和度增益因子获 得与所述第一饱和度增益因子对应的饱和度增益，并以第一饱和度系数与所述饱和度增益 的乘积作为第二饱和度系数。本技术方案中，饱和度增益为第一饱和度增益因子，以g表示 饱和度增益，以Kl表示第一饱和度增益因子，则g二Kl ;如果以k'表示通过饱和度系数控 制后得到的第二饱和度系数，以k表示第一饱和度系数，则k' = k*g。
饱和度调整模块400，用于采用饱和度系数控制模块300得到的第二饱和度系数 进行饱和度调整，具体地，通过公式l进行饱和度调整，得到调整后的目标像素的三基色 值。 本技术方案提供的图像饱和度调整装置，在调整图像饱和度时考虑了目标像素的 边缘信息，经所述图像饱和度调整装置处理的图像，图像质量比较高。 在本发明图像饱和度调整装置另一实施方式中，所述图像饱和度调整装置还可以 包括亮度转换模块100，所述亮度转换模块用于获得目标像素的亮度，并通过目标像素亮度 与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，获得第二饱和度增益因子。 具体地，亮度转换模块100根据目标像素的三基色值，以及公式Y =
0. 299*R+0. 587*G+0. 114*B，获得目标像素的亮度信息；以K2表示目标像素的亮度信息相
关的第二饱和度增益因子，那么，如目标像素亮度大于亮度高阈值或者小于亮度低阈值，则
K2小于1，如目标像素亮度大于亮度低阈值并且小于亮度高阈值，则K2等于1。 并且，在饱和度系数增益模块300中，以第一饱和度增益因子和第二饱和度增益
因子的乘积作为饱和度增益，即g = K1*K2。 由于本技术方案的图像饱和度调整装置，在调整图像饱和度时同时考虑了目标像 素的亮度和边缘信息，经所述图像饱和度调整装置处理的图像，图像质量比较高。
需要说明的是，上述实施方式中以sobel边缘检测算子为例，本发明并不限定于 此，其他的边缘检测算子也适用于本发明，例如Roberts算子、Prewitt算子等；此外，本 发明也不限定边缘检测的方法，边缘检测算子之外的其他边缘检测方法也同样适用于本发 明，本领域技术人员可以根据上述实施方式对本发明进行变形和替代。 综上，本发明提供的图像饱和度调整方法与图像饱和度调整装置，在进行饱和度 调整时，综合目标像素的亮度信息和边缘信息，经过所述图像饱和度调整方法与图像饱和 度调整装置处理的图像，更适合人眼观察，具有较高的图像质量。 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本邻域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的 保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
一种图像饱和度调整方法，其特征在于，包括基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子；获得与第一饱和度增益因子对应的饱和度增益；以第一饱和度系数与所述饱和度增益的乘积作为第二饱和度系数；采用所述第二饱和度系数对图像进行饱和度调整。
2. 如权利要求1所述的图像饱和度调整方法，其特征在于，获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益包括以第一饱和度增益因子作为饱和度增益。
3. 如权利要求1所述的图像饱和度调整方法，其特征在于，基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子的步骤包括对目标像素进行边缘检测；如果目标像素是边缘点，则第一饱和度增益因子小于l，如果目标像素是非边缘点，则第一饱和度增益因子等于l。
4. 如权利要求3所述的图像饱和度调整方法，其特征在于，所述对目标像素进行边缘检测通过边缘检测算子法完成。
5. 如权利要求4所述的图像饱和度调整方法，其特征在于，所述通过边缘检测算子法完成的边缘检测包括通过边缘检测算子获得目标像素的灰度梯度；比较所述目标像素的灰度梯度与灰度梯度阈值，以判断目标像素是否是边缘点。
6. 如权利要求5所述的图像饱和度调整方法，其特征在于，比较所述目标像素的灰度梯度与灰度梯度阈值，以判断目标像素是否是边缘点包括如果目标像素的灰度梯度大于灰度梯度阈值，则目标像素为边缘点；如果目标像素的灰度梯度小于或等于灰度梯度阈值，则目标像素为非边缘点。
7. 如权利要求1所述图像饱和度调整方法，其特征在于，在获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益之前，基于目标像素亮度与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，确定第二饱和度增益因子；获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益包括以第一饱和度增益因子和第二饱和度增益因子的乘积作为饱和度增益。
8. 如权利要求7所述的图像饱和度调整方法，其特征在于，所述通过目标像素亮度与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，获得第二饱和度增益因子的步骤包括如果目标像素亮度大于亮度高阈值或者小于亮度低阈值，则第二饱和度增益因子小于1 ;如果目标像素亮度大于亮度低阈值并且小于亮度高阈值，则第二饱和度增益因子等于l。
9. 一种图像饱和度调整装置，其特征在于，包括边缘检测模块、饱和度系数控制模块和饱和度调整模块，其中边缘检测模块，用于获得目标像素是否为边缘点的边缘信息，并基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子；饱和度系数增益模块，用于获得与所述第一饱和度增益因子对应的饱和度增益，并以第一饱和度系数与所述饱和度增益的乘积作为第二饱和度系数；饱和度调整模块，用于采用所述饱和度系数增益模块得到的第二饱和度系数进行饱和度调整。
10. 如权利要求9所述的图像饱和度调整装置，其特征在于，所述获得包含第一饱和度增益因子的饱和度增益包括以第一饱和度增益因子作为饱和度增益。
11. 如权利要求9所述的图像饱和度调整装置，其特征在于，还包括亮度转换模块，用于获得目标像素的亮度信息、并通过目标像素亮度与亮度高阈值、亮度低阈值的比较关系，获得第二饱和度增益因子；所述饱和度系数增益模块获得与第一饱和度增益因子对应的饱和度增益包括以第一饱和度增益因子和第二饱和度增益因子的乘积作为饱和度增益。
全文摘要
一种图像饱和度调整方法与图像饱和度调整装置，其中所述图像饱和度调整方法包括基于目标像素是否是边缘点，确定第一饱和度增益因子；获得与第一饱和度增益因子对应的饱和度增益；以第一饱和度系数与所述饱和度增益的乘积作为第二饱和度系数；采用所述第二饱和度系数对图像进行饱和度调整。相应地，本发明还提供一种图像饱和度调整装置。经过所述图像饱和度调整方法与图像饱和度调整装置处理的图像，更适合人眼观察，具有较高的图像质量。
文档编号H04N9/68GK101790101SQ20101015117
公开日2010年7月28日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者任晓慧, 陈巨 申请人:昆山锐芯微电子有限公司