专利名称：影像动态对比伸张的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种影像处理技术，尤指一种动态对比伸张(Dynamic ContrastExpansion)的技术，该技术可依影像灰阶分布的范围，将影像的对比动态地拉伸(Dynamic Expansion)到最佳的状态，并可解决影像画面动态变化时的闪烁感(Flicker)，且有效抑制对比拉伸后影像在低灰阶处的杂讯感(Noise)。
背景技术：
通常情况下，影像对比伸张是指将影像的灰阶范围拉伸到0～255的最大灰阶范围，其主要目的是增加影像灰阶分布的动态范围，在视觉效果上，则为提高影像的对比。以一张8位(bit)的256灰阶影像为例，其最大的灰阶范围为0～255，但，实际应用在电视影像(Video)上，经常会因摄影、复制、传送后信号衰减等因素，造成影像灰阶分布范围的损失，亦即在一般8位(bit)的电视影像系统上，视讯显示器实际接收到的灰阶数会小于256个灰阶，如此，即会减损影像对比，使影像品质劣化。造成影像灰阶分布范围的损失，除上述原因外，电视影像接口(Video Interface)中模拟组件的特性及其参数值的设定，也会影响到画面显示的效果，例如多数电视影像译码器(Video Decoder)，依其上建议的参数值，对接收到的影像进行译码时，所解出来的影像灰阶范围，一般均仅介于17～235间。除此之外，电视影像接口在出厂时的亮度及对比设定、分辨率缩放器(Scaler)的运算及色彩矩阵(Color Matrix)的转换等，也均会直接影响到影像灰阶的分布范围。
传统上，业界为了提高影像灰阶分布的范围，进而提高影像的对比，一般均会利用动态影像对比伸张调整技术，对影像进行处理，其方法大致包括下列步骤1、首先，分别针对彩色影像所具有的红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色，分析其影像灰阶分布的特性，参阅图1所示的影像特性直方图(Histogram)，其水平轴代表影像的灰阶，垂直轴代表画素(pixel)的数量，影像特性直方图是一统计图，主要是在说明影像中每个灰阶具有多少画素，故由影像特性直方图可了解一张影像的灰阶分布状况，常被用以描述一幅影像的特征，如影像属于暗的影像，或属于亮的影像，故整张影像特性直方图中曲线所涵盖的面积，即代表这一幅影像的画素总数量。参阅图2所示，为一张属于亮画面的影像，由图3所示的影像特性直方图可清楚观察出，图2所示的影像其主要灰阶是分布在属于180～220的高灰阶范围间，偏向在影像特性直方图的右边。参阅图4所示，为一张属于中间亮度的画面影像，由图5所示的影像特性直方图可清楚观察出，图4所示的影像其主要灰阶是分布在属于15～230的中灰阶范围间，位在影像特性直方图的中间。参阅图6所示，为一张属于暗画面的影像，由图7所示的影像特性直方图可清楚观察出，图6所示的影像其主要灰阶是分布在属于15～40的低灰阶范围间，偏向在影像特性直方图的左边。
2、定义影像对比伸张运算时所需的灰阶最大值及灰阶最小值，一般而言，灰阶最大值可以由影像特性直方图的最右边开始向左积分其面积，当积分的面积达到所定义的临界值时，其所对应的灰阶值即为灰阶最大值；灰阶最小值可以由影像特性直方图的最左边开始向右积分其面积，当积分的面积达到所定义的临界值时，其所对应的灰阶值即为灰阶最小值。以市售名为PhotoShop的影像处理软件为例，其在对影像进行处理时，是将其灰阶最大值(max)定义为影像特性直方图右边0.5％面积处所对应的灰阶，将其灰阶最小值(min)定义为影像特性直方图左边0.5％面积处所对应的灰阶。由于，彩色影像包含有红、绿、蓝三个颜色，因此，在对彩色影像进行处理时，其灰阶最大值是取红、绿、蓝三个颜色的最大值，其灰阶最小值是取红、绿、蓝三个颜色的最小值。
3、影像对比伸张公式为俟定义出所需的灰阶最大值(max)及灰阶最小值(min)，即可利用该灰阶最大值(max)及灰阶最小值(min)，根据下列公式，计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值Gray’及影像对比伸张增益(Gain，即公式(2)的k值)Gray′＝k×(Gray-min)...............(1)k=255max-min..(2)]]>由于，等离子体平面显示器(PDP)具有较大的画面尺寸，且其结构特性与传统彩色映像管(CRT)电视不完全相同，因此，传统应用在小尺寸映像管电视上的动态对比伸张技术，并不能直接应用在等离子体平面显示器上，必须针对等离子体平面显示器的特性，适当修正该动态对比伸张技术的算法，其主要难处是在进行动态对比调整时，如何避免大画面的等离子体平面显示器产生闪烁感，及如何避免影像在低灰阶处因讯噪比(Signal Noise Ratio，以下简称SNR)过低，在经过对比增强处理(Contrast Expansion)后所产生的杂讯感。
在此，特针对影像在低灰阶处因SNR过低，故在经对比增强处理后，易产生杂讯感的问题，说明如下。首先，参阅图8所示，为一图形产生器所产生的一灰阶为4的低灰阶全白影像，经由一电视影像接口(Video Interface)的YPbPr路径输入，再经一电视影像译码器译码(Video Decoder)后，所量测到的结果，由图8中可清楚观察到红色及蓝色输出的灰阶为4±3，绿色输出的灰阶范围则约为8±3，由于，三色灰阶分布的范围均为正负3个灰阶，此时，红色及蓝色的SNR可定义为4/3，绿色的SNR则可定义为8/3。参阅图9所示，为一图形产生器所产生的一灰阶为128的中灰阶全白影像，经由一电视影像接口的YPbPr路径输入，再经一电视影像译码器译码后，所量测到的结果，由图9中可清楚观察到红色灰阶输出的范围为121±3，绿色灰阶输出的范围约为124±2，及蓝色灰阶输出的范围为120±3，此时，红色的SNR可定义为121/3，绿色的SNR可定义为124/2，及蓝色的SNR可定义为120/3。据上所述可知，影像在低灰阶处的SNR较低，此时，若欲以数字方式，将影像信号放大，则在画面上原低灰阶位置处，由于SNR较小，将会产生比较明显的杂讯感。
综上所述，如何将动态对比伸张技术，应用在等离子体平面显示器上，以提高影像灰阶分布的范围及影像对比，且有效避免等离子体平面显示器产生闪烁感，及避免经对比增强处理后在影像低灰阶处因SNR过低所产生的杂讯感，即成为视讯显示器业界致力研究且亟待解决的一重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种影像动态对比伸张的方法及其装置，该方法至少包括下列步骤，首先，针对输入影像进行灰阶系数(Gamma)转换，以将输入影像中影像亮度与灰阶的关系，转换成线性关系，如此，利用影像对比伸张技术，对影像的灰阶值，进行减法运算后，影像能维持在最小的色彩偏差；其次，对影像特性直方图进行分析，计算出进行影像对比伸张时所需的灰阶最大值与灰阶最小值，再根据灰阶最大值与灰阶最小值，获得影像对比伸张增益，以避免受到影像里极小区域的特性或小杂讯的影响，而降低影像对比的伸张效果；最后，为避免在影像上产生闪烁的问题，在进行动态对比伸张动作的运算公式中，所采用的对比伸张增益，是取先前输入的多张影像的对比伸张增益与当前影像的对比伸张增益的平均值，作为实际运算公式中的对比伸张增益，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
本发明的另一目的，为避免在影像上产生闪烁，在进行动态对比伸张的运算公式中，所采用的灰阶最小值，是取先前输入的多张影像的灰阶最小值与当前影像的灰阶最小值的平均值，作为实际运算公式中的灰阶最小值，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
本发明的又一目的，是通过预先设定的一增益对照表，根据灰阶最大值与灰阶最小值，经查表而获得影像对比伸张增益，以省略在动态对比伸张的实际运算公式中所需进行的除法运算，有效提升影像对比伸张的处理速度及效率，迅速达到影像对比伸张的效果。
本发明的又一目的，是为抑制影像低灰阶处的杂讯，设计一随对比伸张增益值不同，而变化的Gamma转换表，以针对输出影像的低灰阶处，进行Gamma调整，如此，不但不会影响影像对比增强的效果，尚可达到抑制低灰阶处杂讯感的目的。
本发明的又一目的，是在对输出影像进行Gamma转换时，需再依视讯显示器的光电特性，根据视讯显示器模块对应的亮度与灰阶的Gamma值，将输出影像的亮度与灰阶关系转换成，其Gamma值恰与显示器的Gamma值的乘积，维持在1.0的状态。
本发明的全新动态影像对比伸张技术，可依影像灰阶分布的范围，将影像的对比动态地拉伸到最佳状态，并可解决画面动态变化时的闪烁感，且有效抑制对比拉伸后影像在低灰阶处所产生的杂讯感。
图1为一传统的影像特性直方图。
图2为一张属于亮画面的影像。
图3为图2所示影像的影像特性直方图。
图4为一张属于中间亮度的画面影像。
图5为图4所示影像的影像特性直方图。
图6为一张属于暗画面的影像。
图7为图6所示影像的影像特性直方图。
图8为低灰阶影像经电视影像接口处理后其输出灰阶的分布情形。
图9为中灰阶影像经电视影像接口处理后其输出灰阶的分布情形。
图10为本发明的一最佳实施例的架构示意图。
图11为本发明的另一最佳实施例的架构示意图。
图12为本发明的又一最佳实施例的架构示意图。
图13为不同影像对比伸张增益所对应的Gamma曲线。
图14为本发明所使用的影像对比伸张技术与传统对比伸张技术在影像中低灰阶位置处的输入与输出灰阶的比较图。
输入影像的Gamma转换单元.....................10影像动态对比伸张单元........................20输入影像信号的平滑处理单元..................21影像特性直方图的统计处理单元................22灰阶最大值及最小值的判断处理单元............23增益对照表..................................24影像对比伸张增益的平均处理单元..............25灰阶最小值的平均处理单元....................26动态对比伸张运算处理单元....................27影像低灰阶处的杂讯抑制单元..................30影像对比伸张的动态Gamma转换表...............31动态Gamma转换单元...........................32输出影像的Gamma转换单元.....................40具体实施方式
本发明是一种影像的动态对比伸张方法及其装置，该方法是应用在一视讯显示器上，对输入影像进行处理，以依输入影像灰阶的分布范围，将影像的对比动态地拉伸到最佳状态，有效解决视讯显示器上影像画面动态变化时的闪烁感，及抑制对比拉伸后影像在低灰阶处的杂讯感，该方法至少包括下列处理步骤(1)首先，针对输入影像进行Gamma转换，以将输入影像中亮度与灰阶的关系，转换成一线性关系，如此，在后续利用影像对比伸张技术，对影像的灰阶值，进行减法运算后，影像始能维持在最小的色彩偏差；(2)其次，对影像特性直方图进行分析，计算出进行影像对比伸张运算时所需的灰阶最大值与灰阶最小值，再根据灰阶最大值与灰阶最小值，获得影像对比伸张增益，以避免受到影像里极小区域的特性或小杂讯的影响，而降低影像对比的伸张效果；(3)最后，为避免在影像上产生闪烁问题，本发明在进行动态对比伸张动作的运算公式中，所采用的对比伸张增益或灰阶最小值，是取先前输入的多张影像的对比伸张增益与当前影像的对比伸张增益的平均值，作为实际运算公式中的对比伸张增益，或取先前输入的多张影像的灰阶最小值与当前影像的灰阶最小值的平均值，作为运算公式中的灰阶最小值，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
另，本发明为有效提升影像对比伸张的处理速度及效率，迅速达到影像对比伸张的效果，在进行该对比伸张增益运算时，是通过预先设计的一增益表，根据该灰阶最大值与灰阶最小值，经查表而直接获得对比伸张增益，如此，即可省略在进行动态对比伸张运算时所需的除法运算，而大幅降低因除法运算所消耗的硬件资源，即可使成本的支出大为减少。
此外，本发明为抑制影像低灰阶处的杂讯，特设计了一随对比伸张增益值不同，而变化的Gamma转换表，以利用该Gamma转换表，对输出影像的低灰阶处，进行Gamma调整，如此，不但不会影响影像对比增强的效果，尚可达到抑制低灰阶处杂讯感的目的。最后，本发明在将影像输出至该视讯显示器前，需依视讯显示器的光电特性，对输出影像进行Gamma转换，根据视讯显示器对应的亮度与灰阶间的Gamma值，将输出影像的亮度与灰阶关系转换成，其Gamma值恰与显示器的Gamma值的乘积，维持在约1.0的状态。
兹为充分表达本发明的设计理念及功效，特列举一最佳实施例，如图10所示，该实施例是利用本发明的方法所制作出的一种影像动态对比伸张的装置，该装置是应用在一视讯显示器上，包括四个单元，第一个单元为输入影像的Gamma转换单元10，第二个单元为影像动态对比伸张单元20，第三个单元为影像低灰阶处的杂讯抑制单元30，及第四个单元为输出影像的Gamma转换单元40。
在该实施例中，该输入影像的Gamma转换单元10是用以对输入影像进行Gamma转换，其目的是因输入视讯显示器的传统影像，其灰阶与亮度间的关系，巳经过Gamma＝0.45的转换，因此，为了令影像灰阶与亮度间，呈一线性关系，即必需对输入视讯显示器的影像灰阶值，进行Gamma＝2.2的转换运算。由于，该实施例在根据下列影像对比伸张公式(1)，进行运算时Gray′＝k×(Gray-min)...............(1)会对输入影像的灰阶值Gray进行减法运算，因此，令输入影像的灰阶值与亮度间保持线性关系，则经减法运算后，输出影像Gray’始能维持在最小的色彩偏差。该实施例在对输入影像灰阶值进行Gamma＝2.2转换的同时，尚必须将影像信号放大，以获得更多的灰阶细节，如原为8bit的输入影像，在进行Gamma转换的同时，可将其放大成为10bit以上的影像，以提高影像在低灰阶处的细节。
该影像动态对比伸张单元20是通过分析影像特性直方图的方式，来决定进行影像对比伸张运算时所需的灰阶最大值(max)与灰阶最小值(min)，再根据下列公式(2)，决定影像对比伸张系数k(即增益)k=255max-min...(2)]]>如此，即可避免受到影像里极小区域的特性或小杂讯的影响，而降低影像对比的伸张效果。该影像动态对比伸张单元20包括下列处理单元(a)一输入影像信号的平滑处理(Smooth Process)单元21由于在对8bit的影像进行前级处理(Pre-processing)时，如Sharpness Filter，会令许多影像的边界被拉伸到灰阶0或灰阶255，如此，将影响到进行影像对比伸张时对灰阶最大值与灰阶最小值的判断，造成对比伸张的效果不彰，为解决此一问题，在该实施例中，仅针对统计该影像特性直方图时所用的影像信号，进行平滑(smooth)处理，并不对输出的影像信号进行平滑处理，故不致影响到影像的清晰度，影像信号的平滑处理可利用下列的屏蔽运算(Smooth Mask)
(b)一影像特性直方图的统计处理单元22其作法在传统上是对影像上所有画素(pixel)，进行每一灰阶值的画素数量统计，如以1366*768画素的彩色影像为例，需统计的点即高达3百多万点，对运算电路形成一极大的负担，在该实施例中，是对每间隔M行及每间隔N点的画素，进行取样，如以每间隔4行及每间隔4点的方式，进行取样，如此，在影像特征仍可保持的情况下，只需统计十六分之一的资料量。
(c)一灰阶最大值及最小值的判断处理单元23灰阶最大值(max)可以由影像特性直方图的最右边，向左进行积分，求取其面积，当积分的面积达到所定义的临界值(Thmax)时，其所对应的灰阶值即为灰阶最大值(max)。灰阶最小值(min)可以由影像特性直方图的最左边，向右进行积分，求取其面积，当积分的面积达到所定义的临界值(Thmin)时，其所对应的灰阶值为灰阶最小值(min)。
(d)一增益对照表24影像对比伸张是利用公式(1)，计算出输出影像的灰阶值，在该实施例中，为有效提升影像对比伸张的处理速度及效率，可预先针对各种不同的灰阶最大值(max)与灰阶最小值(min)，根据公式(2)，计算出对应的影像对比伸张系数k，并据以制作出下列增益对照表24
如此，在计算出对输入影像进行对比伸张所需的灰阶最大值(max)及灰阶最小值(min)时，即可直接通过查找该增益对照表24，获得对应的影像对比伸张系数k，可完全省略掉公式(2)中所需的除法运算，迅速达到影像对比伸张的效果。
(e)影像对比伸张增益的平均处理单元25为避免进行动态影像对比伸张动作时，在影像上产生闪烁的问题，该实施例在对第N张影像进行运算时，公式(1)中所采用的对比伸张增益，是取前N-1张影像，根据各该影像的灰阶最大值(max)及灰阶最小值(min)，通过查找该增益对照表24，得到对应的对比伸张增益k1～kN-1，再与当前所对应的影像对比伸张增益kN，依下列公式(3)，进行平均，并以其平均值kout作为公式(1)的对比伸张增益kout=1NΣi=1Nki...(3)]]>如取前31张影像输出的对比伸张增益值与当前所查到的影像对比伸张增益值，进行平均后，所得到的平均值，即作为第32张影像输出的对比伸张增益。同理，为避免在影像上产生闪烁，本发明的另一实施例，参阅图11所示，该影像动态对比伸张单元20包括一灰阶最小值的平均处理单元26，该单元26在对第N张影像进行运算时，是采用前N-1张影像的灰阶最小值min1～minN-1，与当前影像所对应的灰阶最小值minN，依下列公式(4)，进行平均，并以其平均值作为公式(1)的灰阶最小值minoutminout=1NΣi=1Nmini...(4)]]>需特别注意的是，前述平均处理单元25及26，可视实际需要，择一设置，或同时设置，参阅图12所示本发明的又一实施例，以有效解决影像闪烁的问题，但，在前后两张影像的亮度变化很大时，各该处理单元25及26的作法，将会造成画面影像产生渐亮或渐暗的现象，为改善此一问题，本发明在该实施例中，特增设了一影像对比增益的临界值kTH，以在判断出当前影像所查找到的影像对比增益值kN，与前一张影像的影像对比增益值kN-1间差异大于该临界值kTH时，本发明即令当前影像的影像对比增益值为kN，而不对增益值进行平均运算的处理，同时，并令前面N-1张的影像对比增益值为kN，即可有效改善画面影像渐亮或渐暗的现象。
(f)一动态对比伸张运算处理单元27俟完成前述对比伸张增益kout及灰阶最小值minout的运算后，将影像信号的灰阶值Gray、对比伸张增益kout及灰阶最小值minout输入该动态对比伸张运算处理单元27，依公式(1)进行运算，即可获得经本发明的影像动态对比伸张处理后输出的影像灰阶值Gray’，迅速达到影像对比伸张的效果。
按，目前输入一般视讯显示器的影像信号，大多仍为模拟信号，如YPbPr、S-Video、Composite等信号，由于模拟信号易受干扰，造成在低灰阶处的讯噪比(SNR)过低，因此，利用上述数字方式，对影像进行影像对比伸张时，若对比伸张增益值较大，极易于影像的低灰阶处，发生有扰动现象的噪讯感。本发明为解决此一问题，特在该实施例中增设该影像低灰阶处的杂讯抑制单元30，该抑制单元30包含一影像对比伸张的动态Gamma转换表31及一动态Gamma转换单元32，该转换表31内的Gamma是随对比伸张增益值的不同而改变，不同影像对比伸张增益所对应的Gamma曲线，将如图13所示，该动态Gamma转换单元32可根据该转换表31，仅针对影像中低灰阶位置处，进行Gamma调整。故，本发明所使用的影像对比伸张技术与传统对比伸张技术间不同处，参阅图14所示在影像中低灰阶位置处的输入与输出灰阶的比较图，其中输入灰阶可看成未经影像对比调整的灰阶(Gain＝1.0)，原始影像经过对比伸张调整后眼睛观察到的灰阶值则为输出灰阶，因此，由图12可清楚观察出，待输出的影像经该影像低灰阶处的杂讯抑制单元30处理后，影像在输入灰阶32以下的范围(定义为低灰阶范围)，与未经影像对比伸张处理的结果相同，即影像在低灰阶范围，不会因影像对比伸张处理而提高亮度，造成杂讯感，至于，经本发明的动态对比伸张技术处理后，影像在输入灰阶64以上的范围，与传统影像对比伸张处理(Gain＝1.5)的结果几乎相同，即在影像的高灰阶范围，本发明的动态对比伸张技术与传统技术的对比伸张效果几乎相同，如此，不但不影响影像对比增强的效果，尚可达到抑制低灰阶处杂讯感的目的。
在该实施例中，当输出影像被输出至该视讯显示器的画面前，必需通过该输出影像的Gamma转换单元40，对输出影像进行Gamma转换，此乃因不同视讯显示器的光电特性并不相同，故若一视讯显示器的亮度与灰阶的曲线为Gamma＝2.2，则必需对输出影像进行Gamma＝0.45的转换，即维持显示器的亮度与灰阶的Gamma值与输出影像的Gamma值两者的乘积为1.0。
综上所述，俟输入影像经前述四个单元处理后，除可达到动态的影像对比伸张效果，也可同时解决低动态灰阶范围的影像，及经影像对比伸张后，造成影像低灰阶处杂讯感过大的问题。
上述
具体实施例方式
仅用以说明本发明，而非限定本发明。
权利要求
1.一种影像动态对比伸张的方法，该方法是对输入影像进行处理，其特征在于，至少包括下列步骤针对输入影像进行灰阶系数转换，将输入影像中亮度与灰阶的关系，转换成一线性关系；对输入影像的影像特性直方图进行分析，计算出进行影像对比伸张运算时所需的灰阶最大值与灰阶最小值，再根据灰阶最大值max与灰阶最小值min，依下列公式k=255max-min]]>获得影像对比伸张增益k；依下列公式，进行动态对比伸张的运算Gray′＝k×(Gray-min)其中所采用的对比伸张增益，是取先前输入的多张影像的对比伸张增益与当前影像的对比伸张增益的平均值，作为动态对比伸张运算的公式中的增益，以针对输入影像的灰阶值Gray，计算出经影像对比伸张运算处理后输出影像的新灰阶值Gray’。
2.如权利要求1所述的影像动态对比伸张的方法，其特征在于，其中针对各种不同的灰阶最大值max与灰阶最小值min，可根据公式，预先计算出对应的影像对比伸张增益k，并据以制成一增益对照表，以在进行该对比伸张增益运算时，根据该灰阶最大值max与灰阶最小值min，经查找该增益对照表，而直接获得对比伸张增益k。
3.如权利要求2所述的影像动态对比伸张的方法，其特征在于，其中尚包括下列步骤在依下列公式，进行动态对比伸张的运算时Gray′＝k×(Gray-min)其中所采用的灰阶最小值min，是取先前输入的多张影像的灰阶最小值与当前影像的灰阶最小值的平均值，作为动态对比伸张运算的公式中的灰阶最小值，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
4.如权利要求2或3所述的影像动态对比伸张的方法，其特征在于，所述的输入影像经影像对比伸张运算处理后，可通过一随对比伸张增益值不同而变化的灰阶系数转换表，对输出影像的低灰阶处，进行灰阶系数值的调整。
5.如权利要求2或3所述的影像动态对比伸张的方法，其特征在于，所述的输入影像经影像对比伸张运算处理后，且在将其输出至一视讯显示器前，需根据视讯显示器对应的亮度与灰阶间的灰阶系数值，将输出影像的亮度与灰阶关系转换成，其灰阶系数值恰与显示器的灰阶系数值的乘积，维持在约1.0的状态。
6.一种影像动态对比伸张的方法，该方法是对输入影像进行处理，其特征在于，至少包括下列步骤针对输入影像进行灰阶系数转换，将输入影像中亮度与灰阶的关系，转换成一线性关系；对输入影像的影像特性直方图进行分析，计算出进行影像对比伸张运算时所需的灰阶最大值与灰阶最小值，再根据灰阶最大值max与灰阶最小值min，依下列公式k=255max-min]]>获得影像对比伸张增益k；依下列公式，进行动态对比伸张的运算Gray′＝k×(Gray-min)其中所采用的灰阶最小值min，是取先前输入的多张影像的灰阶最小值与当前影像的灰阶最小值的平均值，作为动态对比伸张运算的公式中的灰阶最小值，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
7.如权利要求6所述的影像动态对比伸张的方法，其特征在于，其中针对各种不同的灰阶最大值max与灰阶最小值min，可根据公式，预先计算出对应的影像对比伸张增益k，并据以制成一增益对照表，以在进行该对比伸张增益运算时，根据该灰阶最大值max与灰阶最小值min，经查找该增益对照表，而直接获得对比伸张增益k。
8.如权利要求7所述的影像动态对比伸张的方法，其特征在于，所述的输入影像经影像对比伸张运算处理后，可通过一随对比伸张增益值不同而变化的灰阶系数转换表，对输出影像的低灰阶处，进行灰阶系数值的调整。
9.如权利要求7或8所述的影像动态对比伸张的方法，其特征在于，所述的输入影像经影像对比伸张运算处理后，且在将其输出至一视讯显示器前，需根据视讯显示器对应的亮度与灰阶间的灰阶系数值，将输出影像的亮度与灰阶关系转换成，其灰阶系数值恰与显示器的灰阶系数值的乘积，维持在约1.0的状态。
10.一种影像动态对比伸张装置，该装置是对输入影像进行处理，其特征在于，至少包括下列单元一输入影像的灰阶系数转换单元，是用以对输入影像进行灰阶系数转换，使得影像灰阶与亮度间，呈一线性关系；及一影像动态对比伸张单元，是用以对影像特性直方图进行分析，计算出进行影像对比伸张运算时所需的灰阶最大值max与灰阶最小值min，再根据下列公式，决定影像对比伸张增益k255max-min]]>其中该影像动态对比伸张单元至少包括一影像对比伸张增益的平均处理单元，该平均处理单元在依下列公式，进行动态对比伸张的运算时Gray′＝k×(Gray-min)其中所采用的对比伸张增益，是依下列公式kout=1NΣi=1Nki]]>取先前输入的多张影像的对比伸张增益k1～kN-1与当前影像的对比伸张增益kN的平均值kout，作为动态对比伸张的公式中的增益，以针对输入影像的灰阶值Gray，计算出经影像对比伸张运算处理后输出影像的新灰阶值Gray’。
11.如权利要求10所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一输入影像信号的平滑处理单元，该平滑处理单元仅针对统计该影像特性直方图时所用的影像信号，进行平滑处理。
12.如权利要求11所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一影像特性直方图的统计处理单元，该统计处理单元是对经平滑处理后的输入影像上所有画素，进行每一灰阶值的画素数量统计。
13.如权利要求12所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一灰阶最大值及最小值的判断处理单元，该判断处理单元是由影像特性直方图的最右边，向左进行积分，求取其面积，当积分的面积达到所定义的临界值时，其所对应的灰阶值即为灰阶最大值max，且由影像特性直方图的最左边，向右进行积分，求取其面积，当积分的面积达到所定义的临界值时，其所对应的灰阶值为灰阶最小值min。
14.如权利要求13所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一增益对照表，该增益对照表是预先针对各种不同的灰阶最大值max与灰阶最小值min，根据公式，计算出对应的影像对比伸张系数k，并据以制成的增益对照表，以在计算出对输入影像进行对比伸张所需的灰阶最大值max及灰阶最小值min时，可直接通过查找该增益对照表，获得对应的影像对比伸张系数k。
15.如权利要求14所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一灰阶最小值的平均处理单元，该平均处理单元在依下列公式，进行动态对比伸张的运算时Gray′＝k×(Gray-min)其中所采用的灰阶最小值min，是依下列公式minout=1NΣi=1Nmini]]>取先前输入的多张影像的灰阶最小值min1～minN-1与当前影像的灰阶最小值minN的平均值minout，作为动态对比伸张运算的公式中的灰阶最小值，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
16.如权利要求14或15所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一动态对比伸张运算处理单元，该运算处理单元是根据所获得的对比伸张增益Kout、灰阶最小值Minout及影像信号的灰阶值Gray，依动态对比伸张运算公式，计算出经影像动态对比伸张处理后输出的影像灰阶值Gray’。
17.如权利要求16所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，尚包括一影像低灰阶处的噪声抑制单元，该抑制单元包含一影像对比伸张的动态灰阶系数转换表及一动态灰阶系数转换单元，该转换表内的灰阶系数是随对比伸张增益值的不同而改变，该动态灰阶系数转换单元是根据该转换表，仅针对影像中低灰阶位置处，进行灰阶系数调整。
18.如权利要求16所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，尚包括一输出影像的灰阶系数转换单元，该灰阶系数转换单元是针对该输入影像经影像对比伸张运算处理后，且在将其输出至一视讯显示器前，根据视讯显示器对应的亮度与灰阶间的灰阶系数值，将输出影像的亮度与灰阶关系转换成，其灰阶系数值恰与显示器的灰阶系数值的乘积，维持在约1.0的状态。
19.一种影像动态对比伸张装置，该装置是对输入影像进行处理，其特征在于，至少包括下列单元一输入影像的灰阶系数转换单元，是用以对输入影像进行灰阶系数转换，使得影像灰阶与亮度间，呈一线性关系；及一影像动态对比伸张单元，是用以对影像特性直方图进行分析，计算出进行影像对比伸张运算时所需的灰阶最大值max与灰阶最小值min，再根据下列公式，决定影像对比伸张增益kk=255max-min]]>其中该影像动态对比伸张单元至少包括一影像对比伸张增益的平均处理单元，该平均处理单元在依下列公式，进行动态对比伸张的运算时Gray′＝k×(Gray-min)其中所采用的灰阶最小值min，是依下列公式minout=1NΣi=1Nmini]]>取先前输入的多张影像的灰阶最小值min1～minN-1与当前影像的灰阶最小值minN的平均值minout，作为动态对比伸张运算的公式中的灰阶最小值，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
20.如权利要求19所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一输入影像信号的平滑处理单元，该平滑处理单元仅针对统计该影像特性直方图时所用的影像信号，进行平滑处理。
21.如权利要求20所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一影像特性直方图的统计处理单元，该统计处理单元是对经平滑处理后的输入影像上所有画素，进行每一灰阶值的画素数量统计。
22.如权利要求21所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一灰阶最大值及最小值的判断处理单元，该判断处理单元是由影像特性直方图的最右边，向左进行积分，求取其面积，当积分的面积达到所定义的临界值时，其所对应的灰阶值即为灰阶最大值max，且由影像特性直方图的最左边，向右进行积分，求取其面积，当积分的面积达到所定义的临界值时，其所对应的灰阶值为灰阶最小值min。
23.如权利要求22所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一增益对照表，该增益对照表是预先针对各种不同的灰阶最大值max与灰阶最小值min，根据公式，计算出对应的影像对比伸张系数k，并据以制成的增益对照表，以在计算出对输入影像进行对比伸张所需的灰阶最大值max及灰阶最小值min时，可直接通过查找该增益对照表，获得对应的影像对比伸张系数k。
24.如权利要求23所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，所述的影像动态对比伸张单元尚包括一动态对比伸张运算处理单元，该运算处理单元是根据所获得的对比伸张增益Kout、灰阶最小值Minout及影像信号的灰阶值Gray，依动态对比伸张运算公式，计算出经影像动态对比伸张处理后输出的影像灰阶值Gray’。
25.如权利要求24所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，尚包括一影像低灰阶处的噪声抑制单元，该抑制单元包含一影像对比伸张的动态灰阶系数转换表及一动态灰阶系数转换单元，该转换表内的灰阶系数是随对比伸张增益值的不同而改变，该动态灰阶系数转换单元是根据该转换表，仅针对影像中低灰阶位置处，进行灰阶系数调整。
26.如权利要求24所述的影像动态对比伸张装置，其特征在于，尚包括一输出影像的灰阶系数转换单元，该灰阶系数转换单元是针对该输入影像经影像对比伸张运算处理后，且在将其输出至一视讯显示器前，根据视讯显示器对应的亮度与灰阶间的灰阶系数值，将输出影像的亮度与灰阶关系转换成，其灰阶系数值恰与显示器的灰阶系数值的乘积，维持在约1.0的状态。
全文摘要
本发明涉及一种影像动态对比伸张的方法及其装置，该方法是先针对输入影像进行Gamma转换，以将输入影像中的亮度与灰阶的关系，转换成线性关系，用以在利用影像对比伸张技术，对影像的灰阶值进行减法运算后，影像能维持在最小的色彩偏差；其次，对影像特性直方图进行分析，计算出进行影像对比伸张时所需的灰阶最大值与灰阶最小值，并根据灰阶最大值与灰阶最小值，获得影像对比伸张增益；最后，为避免影像产生闪烁，在进行动态对比伸张的运算公式中，所采用的对比伸张增益，是取先前输入的多张影像的对比伸张增益与当前影像的对比伸张增益的平均值，作为实际运算公式中的对比伸张增益，以计算出经影像对比伸张运算处理后输出的新灰阶值。
文档编号G06T5/40GK1956495SQ20051011682
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者高旭彬, 余义盛, 单益嘉, 蔡灿鸿 申请人:帆宣系统科技股份有限公司