背光补偿的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种背光补偿的方法和装置，该方法包括以下步骤：获取当前帧图像，并判断是否处于背光状态；如果处于所述背光状态，则获取当前帧图像对应的第一分量的平均对比度，并判断平均对比度是否大于第一预设阈值；如果小于或等于第一预设阈值，则根据平均对比度获取第一分量的调整系数，并获取当前帧图像对应的第二分量的均值；判断均值是否大于第二预设阈值；如果小于或等于第二预设阈值，则根据均值获取第二分量的调整系数；以及根据第一分量的调整系数和第二分量的调整系数分别调整第一分量和第二分量以对当前帧图像进行背光补偿。根据本发明实施例的方法，能够显著地提升摄像头在背光状态下的图像或视频拍摄质量，提升用户体验。
【专利说明】背光补偿的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理【技术领域】，尤其涉及一种背光补偿的方法和装置。
【背景技术】
[0002]用户使用相机拍摄或录像时，经常遇到背光场景，在背光场景下摄像头因为曝光时间控制参考的目标偏差以及光电转换器件动态范围有限等原因造成成像时画面主体亮度不足的缺陷，导致画面比较暗，严重影响了拍照的效果。
[0003]为了解决上述问题，目前主要采用前处理端补偿技术和后处理端补正技术。其中，前处理端补偿技术通过控制成像过程来针对成像器件的改进或者控制，例如二次曝光方式等，后处理端补偿技术通过对图像进行分析，并生成一个针对不同区域、不同光照强度的自动调整的补偿值进行背光补偿。比如传统的直方图均衡方法、曲线映射方法、基于肤色的增强补偿方法等。
[0004]目前后处理端补偿技术存在以下问题:(1)检测的背光区域不准，导致在补偿过程中存在补偿力度过大或过小的问题；(2)在补偿了亮度的情况下，图像的平滑性和自然性受到损失，无法满足人眼舒适性的要求；(3)计算复杂度无法满足Android等智能移动终端的处理需求。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0006]为此，本发明的第一个目的在于提出一种背光补偿的方法，该方法能够显著地提升摄像头在背光状态下的图像或视频拍摄质量，提升用户体验。
[0007]本发明的第二个目的在于提出一种背光补偿的装置。
[0008]为了实现上述目的，根据本发明第一方面实施例的背光补偿的方法包括以下步骤:获取当前帧图像，并判断所述当前帧图像是否处于背光状态；如果所述当前帧图像处于所述背光状态，则获取所述当前帧图像对应的第一分量的平均对比度，并判断所述平均对比度是否大于第一预设阈值；如果所述平均对比度小于或等于所述第一预设阈值，则根据所述平均对比度获取所述第一分量的调整系数，并获取所述当前帧图像对应的第二分量的均值；判断所述均值是否大于第二预设阈值；如果所述均值小于或等于所述第二预设阈值，则根据所述均值获取所述第二分量的调整系数；以及根据所述第一分量的调整系数和所述第二分量的调整系数分别调整所述第一分量和所述第二分量以对所述当前帧图像进行背光补偿。
[0009]根据本发明实施例的背光补偿的方法，过程简单且占用较低CPU，同时能够显著地提升摄像头在背光状态下的图像或视频拍摄质量，不单提升亮度(通过色调分量)，而且还相应的提升了色彩饱和度(通过饱和度分量)，极大地提高android智能手机等移动终端的用户体验。
[0010]为了实现上述目的，根据本发明第二方面实施例的背光补偿的装置包括:第一获取模块，用于获取当前帧图像；第一判断模块，用于判断所述当前帧图像是否处于背光状态；第二获取模块，用于在所述第一判断模块判断所述当前帧图像处于所述背光状态时，获取所述当前帧图像对应的第一分量的平均对比度；第二判断模块，用于判断所述平均对比度是否大于第一预设阈值；第三获取模块，用于在所述第二判断模块判断所述平均对比度小于或等于所述第一预设阈值时，根据所述平均对比度获取所述第一分量的调整系数；第四获取模块，用于获取所述当前帧图像对应的第二分量的均值；第四判断模块，用于判断所述均值是否大于第二预设阈值；第五获取模块，用于在所述第四判断模块判断所述均值小于或等于所述第二预设阈值时，根据所述均值获取所述第二分量的调整系数；以及调整模块，用于根据所述第一分量的调整系数和所述第二分量的调整系数分别调整所述第一分量和所述第二分量以对所述当前帧图像进行背光补偿。
[0011]根据本发明实施例的背光补偿的装置，过程简单且占用较低CPU，同时能够显著地提升摄像头在背光状态下的图像或视频拍摄质量，不单提升亮度(通过色调分量)，而且还相应的提升了色彩饱和度(通过饱和度分量)，极大地提高android智能手机等移动终端的用户体验。
[0012]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，
[0014]图I是根据本发明一个实施例的背光补偿的方法的流程图；
[0015]图2是根据本发明另一个实施例的背光补偿的方法的流程图；
[0016]图3是根据本发明又一个实施例的背光补偿的方法的流程图；
[0017]图4是根据本发明一个实施例的背光补偿的装置的结构框图；
[0018]图5是根据本发明另一个实施例的背光补偿的装置的结构框图；
[0019]图6是根据本发明又一个实施例的背光补偿的装置的结构框图；以及
[0020]图7是根据本发明再一个实施例的背光补偿的装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0022]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0023]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0024]下面参考附图描述根据本发明实施例的背光补偿的方法和装置。
[0025]一种背光补偿的方法，包括以下步骤:获取当前帧图像，并判断当前帧图像是否处于背光状态；如果当前帧图像处于所述背光状态，则获取当前帧图像对应的第一分量的平均对比度，并判断平均对比度是否大于第一预设阈值；如果平均对比度小于或等于第一预设阈值，则根据平均对比度获取第一分量的调整系数，并获取当前帧图像对应的第二分量的均值；判断均值是否大于第二预设阈值；如果均值小于或等于第二预设阈值，则根据均值获取第二分量的调整系数；以及根据第一分量的调整系数和第二分量的调整系数分别调整第一分量和第二分量以对当前帧图像进行背光补偿。[0026]图1是根据本发明一个实施例的背光补偿的方法的流程图。
[0027]如图1所示，背光补偿的方法包括下述步骤。
[0028]步骤S101，获取当前帧图像，并判断当前帧图像是否处于背光状态。
[0029]步骤S102，如果当前帧图像处于背光状态，则获取当前帧图像对应的第一分量的平均对比度，并判断平均对比度是否大于第一预设阈值。其中，第一分量可以为HSV色彩空间的色调分量V，还可以是其他图像空间的表示色调即亮度的分量。
[0030]在本发明的一个实施例中，第一预设阈值可为70-80，其中60为优选值。
[0031]步骤S103，如果平均对比度小于或等于第一预设阈值，则根据平均对比度获取第一分量的调整系数，并获取当前帧图像对应的第二分量的均值。其中，第二分量可以为HSV色彩空间的饱和度分量S，还可以是其他图像空间的表示饱和度的分量。
[0032]其中，如果平均对比度大于第一预设阈值，则结束。
[0033]步骤S104，判断均值是否大于第二预设阈值。
[0034]在本发明的一个实施例中，第二预设阈值可为40飞0，其中50为优选值。
[0035]步骤S105，如果均值小于或等于第二预设阈值，则根据均值获取第二分量的调整系数。
[0036]其中，如果均值大于第二预设阈值，则结束。
[0037]步骤S106，根据第一分量的调整系数和第二分量的调整系数分别调整第一分量和第二分量以对当前帧图像进行背光补偿。
[0038]根据本发明实施例的背光补偿的方法，过程简单且占用较低CPU，同时能够显著地提升摄像头在背光状态下的图像或视频拍摄质量，不单提升亮度(通过色调分量)，而且还相应的提升了色彩饱和度(通过饱和度分量)，极大地提高android智能手机等移动终端的用户体验。
[0039]图2是根据本发明另一个实施例的背光补偿的方法的流程图。
[0040]如图2所示，背光补偿的方法包括下述步骤。
[0041]步骤S201，获取当前帧图像，并将当前帧图像转换为HSV色彩空间图像，其中，HSV色彩空间图像包括色相分量H、饱和度分量S和色调分量V。
[0042]步骤S202，判断当前帧图像是否处于背光状态。
[0043]步骤S203，如果当前帧图像处于背光状态，则获取当前帧图像对应的第一分量的平均对比度，并判断平均对比度是否大于第一预设阈值。其中，第一分量可以为HSV色彩空间的色调分量V，还可以是其他图像空间的表示色调即亮度的分量。
[0044]在本发明的一个实施例中，第一预设阈值可为70-80，其中60为优选值。
[0045]步骤S204，如果平均对比度小于或等于第一预设阈值，则根据平均对比度获取第一分量的调整系数，并获取当前帧图像对应的第二分量的均值。其中，第二分量可以为HSV色彩空间的饱和度分量S，还可以是其他图像空间的表示饱和度的分量。
[0046]其中，如果平均对比度大于第一预设阈值，则结束。
[0047]具体地，第一分量可以为HSV色彩空间的色调分量V，第二分量可以为饱和度分量
S。应当理解，还可以是其他图像空间的表示色调和亮度的分量。
[0048]步骤S205，判断均值是否大于第二预设阈值。
[0049]在本发明的一个实施例中，第二预设阈值可为40飞0，其中50为优选值。
[0050]步骤S206，如果均值小于或等于第二预设阈值，则根据均值获取第二分量的调整系数。
[0051]其中，如果均值大于第二预设阈值，则结束。
[0052]步骤S207，根据第一分量`的调整系数和第二分量的调整系数分别调整第一分量和第二分量以对当前帧图像进行背光补偿。
[0053]我们发现，也可以在YUV色彩空间内进行亮度的检测和背光补偿，但会造成色彩饱和度不足，用户体验不好。
[0054]根据本发明实施例的背光补偿的方法，通过将当前帧图像转换为HSV色彩空间图像以对亮度(通过色调分量)和色彩饱和度(通过饱和度分量)进行背光补偿，进一步极大地提闻android智能手机等移动终端的用户体验。
[0055]图3是根据本发明又一个实施例的背光补偿的方法的流程图。
[0056]如图3所示，背光补偿的方法包括下述步骤。
[0057]步骤S301，获取当前帧图像，并将当前帧图像转换为HSV色彩空间图像，其中，HSV色彩空间图像包括色相分量H、饱和度分量S和色调分量V。
[0058]步骤S302，获取当前帧图像的逆光系数，并判断逆光系数是否大于第三预设阈值。
[0059]具体地,首先,获取色调分量V的平均值avgV和均方差σ 2，其中平均值avgV和均方差σ 2的获取过程为常用的计算方法，在此不再赘述，然后，根据平均值avgV和均方差σ2按照以下公式获取逆光系数BKflag,
[0060]BKflag= (((1g10 ( σ 2) +avgV)/128) 2_THX ((1g10 ( σ 2) +avgV)/128) 3/100)
[0061]其中，TH为经验系数，可以取值为0.7，第三预设阈值可以取值为I。
[0062]步骤S303，如果逆光系数小于或等于第三预设阈值，则当前帧图像处于背光状态，则获取当前帧图像对应的第一分量的平均对比度，并判断平均对比度是否大于第一预设阈值。其中，第一分量可以为HSV色彩空间的色调分量V，还可以是其他图像空间的表示色调即亮度的分量。
[0063]在本发明的一个实施例中，第一预设阈值可为70-80，其中60为优选值。[0064]在本发明的一个实施例中，获取当前帧图像对应的色调分量V的平均对比度的过程具体如下，首先，获取色调分量V的直方图Hist [Vi]，i e [0，WXH)，然后，根据直方图HisttVi]按照以下公式确定每个像素点的对比度Cp
[0065]Cj=Hist [Vj] X abs (Vj-avgV)
[0066]之后，根据每个像素点的对比度Cj按照以下公式获取色调分量V的平均对比度avgC，
【权利要求】
1.一种背光补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤: 获取当前帧图像，并判断所述当前帧图像是否处于背光状态； 如果所述当前帧图像处于所述背光状态，则获取所述当前帧图像对应的第一分量的平均对比度，并判断所述平均对比度是否大于第一预设阈值； 如果所述平均对比度小于或等于所述第一预设阈值，则根据所述平均对比度获取所述第一分量的调整系数，并获取所述当前帧图像对应的第二分量的均值； 判断所述均值是否大于第二预设阈值； 如果所述均值小于或等于所述第二预设阈值，则根据所述均值获取所述第二分量的调整系数；以及 根据所述第一分量的调整系数和所述第二分量的调整系数分别调整所述第一分量和所述第二分量以对所述当前帧图像进行背光补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤: 将所述当前帧图像转换为HSV色彩空间图像，其中，所述HSV色彩空间图像包括色相分量H、饱和度分量S和色调分量V。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一分量为所述色调分量V，所述第二分量为饱和度分量S。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述判断当前帧图像是否处于背光状态，进一步包括以下步骤: 获取所述当前帧图像的逆光系数，并判断所述逆光系数是否大于第三预设阈值；以及 如果所述逆光系数小于或等于第三预设阈值，则所述当前帧图像处于所述背光状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取当前帧图像的逆光系数，进一步包括以下步骤: 获取所述色调分量V的平均值avgV和均方差σ 2 ;以及 根据所述平均值avgV和所述均方差σ 2按照以下公式获取所述逆光系数BKflag,
BKflag= (((1g10 ( σ 2) +avgV)/128) 2-THX ((1g10 ( σ 2) +avgV)/128) 3/100) 其中，TH为经验系数。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述当前帧图像对应的所述色调分量V的平均对比度，进一步包括以下步骤: 获取所述色调分量V的直方图Hist [Vi], i e [O1WXH)； 根据所述直方图Hist[Vi]按照以下公式确定每个像素点的对比度Cp Cj=Hist [Vj] X abs (Vj-avgV) 根据所述每个像素点的对比度?.按照以下公式获取所述色调分量V的平均对比度avgC,
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述平均对比度avgC按照以下公式获取所述色调分量V的调整系数Rv，
Rv=a-avgC其中，a为所述第一预设阈值。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照以下公式获取所述饱和度分量S的均值 avgS,
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述均值avgS按照以下公式获取所述饱和度分量S的调整系数Rs，
Rs=b-avgS 其中，b为所述第二预设阈值。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述色调分量V的调整系数Rv按照以下公式调整所述色调分量V，
Y' j=255-(255-Vj) X (1+RV/100) 其中，V' ^为调整之后的所述色调分量。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述饱和度分量S的调整系数Rs按照以下公式调整所述饱和度分量S，
S' j= (SjX (l+Rs/100)-50) X128/(Sr50) 其中，S' ^为调整之后的所述饱和度分量。
12.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述第一预设阈值为70-80，所述第二预设阈值为40~60。
13.一种背光补偿的装置，其特征在于，包括: 第一获取模块，用于获取当前帧图像； 第一判断模块，用于判断所述当前帧图像是否处于背光状态； 第二获取模块，用于在所述第一判断模块判断所述当前帧图像处于所述背光状态时，获取所述当前帧图像对应的第一分量的平均对比度； 第二判断模块，用于判断所述平均对比度是否大于第一预设阈值； 第三获取模块，用于在所述第二判断模块判断所述平均对比度小于或等于所述第一预设阈值时，根据所述平均对比度获取所述第一分量的调整系数； 第四获取模块，用于获取所述当前帧图像对应的第二分量的均值； 第四判断模块，用于判断所述均值是否大于第二预设阈值； 第五获取模块，用于在所述第四判断模块判断所述均值小于或等于所述第二预设阈值时，根据所述均值获取所述第二分量的调整系数；以及 调整模块，用于根据所述第一分量的调整系数和所述第二分量的调整系数分别调整所述第一分量和所述第二分量以对所述当前帧图像进行背光补偿。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括: 转换模块，用于将所述当前帧图像转换为HSV色彩空间图像，其中，所述HSV色彩空间图像包括色相分量H、饱和度分量S和色调分量V。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述第一分量为所述色调分量V，所述第二分量为饱和度分量S。
16.根据权利要求13-15任一项所述的装置，其特征在于，所述第一判断模块包括:获取单元，用于获取所述当前帧图像的逆光系数；以及 判断单元，用于判断所述逆光系数是否大于第三预设阈值， 其中如果所述逆光系数小于或等于第三预设阈值，则所述当前帧图像处于所述背光状态。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于: 获取所述色调分量V的平均值avgV和均方差σ 2，并根据所述平均值avgV和所述均方差σ 2按照以下公式获取所述逆光系数BKflag,
BKflag= (((1g10 ( σ 2) +avgV)/128) 2-THX ((1g10 ( σ 2) +avgV)/128) 3/100) 其中，TH为经验系数。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块包括: 第一获取单元，用于获取所述色调分量V的直方图Hist [Vi], i e [O1WXH)； 确定单元，用于根据所述直方图Hist[Vi]按照以下公式确定每个像素点的对比度Cj, Cj=Hist [Vj] X abs (Vj-avgV) 第二获取单元，用于根据所述每个像素点的对比度&按照以下公式获取所述色调分量V的平均对比度avgC,
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块根据所述平均对比度avgC按照以下公式获取所述色调分量V的调整系数Rv，
Rv=a-avgC 其中，a为所述第一预设阈值。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第四获取模块按照以下公式获取所述饱和度分量S的均值avgS，
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述第五获取模块根据所述均值avgS按照以下公式获取所述饱和度分量S的调整系数Rs，
Rs=b-avgS 其中，b为所述第二预设阈值。
22.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述调整模块根据所述色调分量V的调整系数Rv按照以下公式调整所述色调分量V，
Y' j=255-(255-Vj) X (1+RV/100) 其中，V' ^为调整之后的所述色调分量。
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述调整模块根据所述饱和度分量S的调整系数Rs按照以下公式调整所述饱和度分量S，
S' J= (SjX (l+Rs/100)-50) X128/(Sj-50) 其中，S' ^为调整之后的所述饱和度分量。
24.根据权利要求19或21所述的装置，其特征在于，所述第一预设阈值为70-80，所述.第二预设阈值为40~60。
【文档编号】H04N5/243GK103841337SQ201210484614
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月23日 优先权日:2012年11月23日
【发明者】张志辉 申请人:北京百度网讯科技有限公司