专利名称：图像细节增强时冲出抑制的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像细节增强，尤其涉及图像细节增强时抑制过冲/下冲(overshoot/undershoot)。
背景技术：
为了减少引入到增强图像中的人为失真，在图像细节增强处理中冲出(shoot)抑制很重要。图1示出了没有冲出抑制的传统图像细节增强系统10的系统框图。这样的系统典型地公知为“不清晰”滤波器，其中输入信号f(代表由像素形成的视频图像的至少一部分)被处理并输出为信号g。信号f提供到低通滤波器(LPF)12产生低通信号f1。接着在差分连接点/节点14确定信号f和f1之间的差，作为细节(差分)信号(f-f1)。细节信号接着在相乘连接点/节点16乘以常数K(K＞1)来增强，在相加连接点/节点18与信号f1相加以产生输出信号g。这样，输出信号g和输入信号f之间的关系能够用以下的等式表示g＝(f-f1)*K+f1(1)等式(1)也能够表示为g＝(f-f1)*(K-1)+f (2)因此，系统框图的等效形式能够如图2所示。在等式(2)中，积(f-f1)*(K-1)是细节增强项。因此，细节来自细节信号(f-f1)。只要信号f和f1之间有非零差，在细节增强处理中就有可以增强的细节。
但是，在实际图像中，并不是f和f1之间有差值的所有区域都希望被增强。一个例子在图3a-b中示出，其中图3a是原始图，图3b是没有过冲/下冲抑制的细节增强图像。能够看到，在图3b中增强图像的边缘区域周围引入了不希望的人为失真。这就是众所周知的过冲/下冲，图3b中的箭头表示一些“冲出区域”。
为了从细节增强图像中除去这样的不希望的人为失真，需要冲出抑制机构。图4中的系统框图示出了这样的机构的例子。该系统包括冲出抑制块15，其中冲出抑制块15的输出是冲出抑制因子s，其中0≤s≤1。s值越低，提供的抑制越高。抑制因子应用到细节信号(f-f1)，形成细节增强项，其结果与输入信号f合并以产生细节增强输出信号g。图4中输出信号g和输入信号f之间的关系能够表示为g＝(f-f1)*(K-1)*s+f (3)存在试图抑制不希望的冲出人为失真的几种方法和系统。但是，很多这样的冲出抑制方法也通过抑制非冲出区域中的增强降低了整个增强质量。结果，虽然抑制了冲出人为失真，但是产生的图像也没有多大增强。因此，需要一种只在冲出区域中提供抑制，而保持非冲出区域中的良好增强的冲出抑制方法和装置。
发明内容
本发明致力于满足上述需要。本发明的一个目的在于提供一种用于图像细节增强的冲出抑制方法和系统。这样的方法和系统能够与不同长度的低通滤波器一起使用。进而这样的方法和系统提供需要的在冲出区域的冲出抑制，而在非冲出区域保持增强(抑制很小或没有抑制)。
这样，在一个实现方式中，本发明提供一种利用一个对称检测器和可选地利用一个强度检测器。对称检测器检测在滤波范围内与当前图像像素相邻的像素的亮度改变。根据检测结果，能够对当前像素的相邻部分亮度改变的不同模式进行分类。因此，较高的抑制能够被指定给那些更有可能引起过冲/下冲的模式。
而且，可选地，强度检测器检测细节信号的大小。如果在一个像素位置细节信号弱，则不可能由于增强而在该像素位置出现明显的冲出人为失真。这样，较低的或没有冲出抑制被应用。因此，冲出抑制能够与每个像素位置的细节信号的强度相关联。
这样的方法和系统只在冲出区域提供冲出抑制，而在非冲出区域保持良好增强。
参照随后的说明，随附的权利要求和相应附图，本发明的这些和其它特征、方面和优点将被理解，其中
图1示出了传统的细节增强系统的框图；图2示出了与图1所示的系统等效的细节增强系统的框图；图3a-b示出了没有冲出抑制的图像细节增强的结果，其中图3a示出了原始图像，图3b示出了增强的结果；图4示出了能够实现本发明的细节增强系统的框图；图5a-5d示出了有可能在图像细节增强中产生冲出人为失真的四种典型的像素亮度模式；图6示出了冲出人为失真随普通增强细节而变化的例子；图7A示出了根据本发明的冲出抑制的方法的一个实施例的步骤的流程图；图7B示出了根据本发明的冲出抑制的方法的另一个实施例的步骤的流程图；图8A示出了根据本发明的一个冲出抑制系统的实施例的框图；图8B示出了根据本发明的另一个冲出抑制系统的实施例的框图；图8C示出了根据本发明的一个包括冲出抑制系统的细节增强系统的框图；图9示出了使用根据本发明的冲出抑制系统的图6的例子的增强结果；和图10示出了根据本发明的具有冲出抑制的图像细节增强的另一个结果。
具体实施例方式
本发明容许很多不同形式的实施例，它们显示在附图中并将在这里详细说明，本发明的优选实施例应当这样理解，即本公开文件看作发明的原理的范例，并不意图限制本发明保护范围为所述实施例。
从上文可知，本发明提供一种用于图像细节增强的冲出抑制方法和系统。这样的方法和系统能够由不同长度的低通滤波器(LPF)来使用。根据本发明利用对称检测器和可选地使用强度检测器，提供在冲出区域中的必要的抑制，同时保留在非冲出区域中的增强(抑制很小或没有抑制)。
对称检测器检测滤波范围内相邻于当前像素的像素的亮度变化。根据检测结果，当前像素相邻部分的亮度变化的不同模式能够被分类。因此，高抑制能够指定给更可能要引起过冲/下冲的那些模式。接着，可选地，强度检测器检测细节信号的大小(例如图1中的(f-f1))。如果细节信号在像素位置弱，可观察到的冲出人为失真不太可能出现在那样的像素位置。因此，抑制能够与每个像素位置细节信号的强度相关联。现在描述本发明的优选实施方式。
在图像细节增强中，冲出人为失真通常出现在边缘区域周围。更特别的是，冲出人为失真通常出现在从相对平滑的区域转折的像素亮度的明显转折点周围。图5a-5d示出了典型的最有可能在细节增强期间产生冲出人为失真的四种示例的像素亮度模式。为了说明的目的，在图5a-5d每个中，在每种模式中示出了八个像素的特性。实际包含的像素数能够根据在为细节信号f-f1产生前述的f1信号时使用的低通滤波器(LPF)的滤波抽头数量而改变。在该例子中使用的示例LPF滤波器能够是5抽头有限脉冲响应(FIR)滤波器。也能够使用本领域普通技术人员所公知的其它滤波器。
能够看到图5a-5d中的四个模式中一个共同点就是它们全都在像素亮度电平上包含“转折”区域和大的“平坦”区域。为了说明冲出人为失真的原因，图5a-d中示出的模式能够与其它模式相比较，这样的例子在图6中表示。在图6中，实心圆20表示原始像素亮度电平。当像素的增强亮度值与原始值不同时，空心圆21在相同的位置但以增强的亮度电平示出。由虚线表示的曲线22通过连接所有增强后的像素值获得。
从图6中能够看出，阴影区A、B和C都明显增强了。但是，仅区A和B是希望增强的，C区中的增强是不希望的。这是因为，对于区A和B，增强后，明亮的区域(在A区中)变得更亮，而阴暗区域(在B区中)变得更暗。从而，这些细节(即，像素亮度曲线的细微变化)变得更显眼。但是，对于C区，增强在大平坦区域中建立了较亮的部分，这在增强明显时会让人不舒服。这就是冲出人为失真是如何产生的，和图5a-5d中的模式为什么可能产生这些类型的人为失真的原因(图3b中的结果是这些冲出人为失真的实际例子)。
因此，本发明在处理图像数据中的一个目的是主要检测至少图5a-5d中的例子表示的模式，并且在滤波范围内，如果图像像素亮度曲线与图5a-5d中的任意模式接近，则在那些像素位置的增强从本质上被抑制。
图7A示出了根据本发明的图像细节增强中的冲出抑制方法的实施例的示例步骤。示例的方法包括步骤在滤波范围内，根据当前像素附近的像素的图像特性(例如亮度)值计算对称因子α(步骤24)；分别比较α与诸如为0和1的上和下阈值(步骤26)，当α接近于例如1时，表示这些像素的亮度曲线基本关于当前像素位置对称(步骤28)，当α接近于例如0时，表示这些像素的亮度曲线基本上不关于当前像素位置对称(步骤30)；接着根据对称因子α计算冲出抑制因子s(步骤32)，其中对于对称亮度曲线，需要小冲出抑制，而对于非对称亮度曲线，需要更大的冲出抑制；以及接着在增强期间应用或合并(例如相乘)冲出抑制因子s和细节信号以抑制冲出人为失真(步骤34)。
在这里的例子中，尽管最好亮度被用作图像像素特性值，但是根据本发明的应用也能够使用诸如色度等的其它特性值。
图7B示出了根据本发明的图像细节增强中的冲出抑制方法的另一个实施例的示例的步骤。示例的方法包括步骤；在滤波范围内，根据当前像素附近的像素的图像特性(例如亮度)值计算对称因子α(步骤36)；将α与例如0到1的阈值相比较(步骤38)，当α接近于例如1时，表示这些像素的亮度曲线接近于关于当前像素位置对称(步骤40)，当α接近于例如0时，表示这些像素的亮度曲线基本上不关于当前像素位置对称(步骤42)；对当前像素位置的细节信号确定强度因子β(步骤44)；将β与例如0到1的阈值相比较(步骤46)，当β接近于例如1时，表示细节信号强(步骤48)，当β接近于例如0时，表示细节信号弱(步骤50)；接着根据对称因子α和强度因子β计算冲出抑制因子s(步骤52)，其中例如如果细节信号弱，抑制越低，允许越好的图像增强；以及接着在增强期间应用或合并(例如相乘)冲出抑制因子s和细节信号以抑制冲出人为失真(步骤54)。
图8A示出了根据本发明的冲出抑制系统(冲出抑制器)60的实施例的框图，它能够用在例如图4所示的增强系统中的传统的冲出抑制块15中。在图8A中，冲出抑制器60包括对称检测器62和计算块64。对称检测器62用于检测滤波范围内当前图像像素的相邻像素的亮度变化。对称因子α(0≤α≤1)根据当前像素的相邻位置中的像素的亮度变化模式来确定。对称因子α接着被计算块64使用以获得抑制因子s。在该例子中，当α越接近于1时，则当前像素的相邻位置中的所述像素的亮度模式越接近于对称模式。这样就需要较小的抑制。当α越接近于0时，当前像素的相邻位置的像素的亮度模式类似于图5a-5d所示的模式中的一种(即不对称)，其中需要更多的抑制。
为了简化，随后的描述假定将被增强的数据是一维的。但是，将数据分别沿着每一维处理，本发明能够同样应用于二维数据。
一维信号数据输入用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L表示，其中X
是当前将被增强的像素，L是一个常数，从而值(2*L+1)是前述的LPF的长度(或LPF的滤波器抽头数)。因此，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L是当像素X
被增强时，包含在滤波中的所有像素。
为了检测像素亮度曲线关于X
的位置的对称性，首先由对称检测器62确定以下两个值M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)(4)Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0) (5)其中函数max(p1，p2，...)从输入参数获得最大值，dm，n表示像素X[m]和X[n]之间的绝对差值，即dm，n＝|X[m]-X[n]|(6)这样，M1是X
和滤波范围内在它左侧的任意像素之间的最大绝对亮度差。同样，Mr是X
和滤波范围内在它右侧的任意像素之间的最大绝对亮度差。
如果M1和Mr都等于零，则X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L都具有相同值，其中不需要有抑制，因为细节信号(f-f1)是零。这是对称因子α能够被设置为0和1之间的任意值的特殊情况(例如，对这种情况α设置为0)。
如果M1和Mr中的一个并只有一个等于零，X[i]的像素亮度模式接近于图5a-5d所示的情况之一。因此，冲出人为失真非常可能出现在这样的位置。这样，对这种情况α被设为0，表示应用最大抑制。
如果M1和Mr都不等于零，则再如下计算两个值Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,---(7)]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0---(8)]]>其中A1是在X
左侧的绝对亮度差值的平均值，Ar是在X
右侧的绝对亮度差值的平均值。
对称因子α能够接着确定为α＝min(A1/Mr，Ar/M1) (9)其中函数min(p1，p2，...)从输入参数中获得最小值。
这样，给定像素位置的对称因子α根据如下的等式计算 其中M1是当前像素和滤波范围内在它的左侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，Mr是当前像素和滤波范围内在它的右侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，A1是当前像素的左侧的绝对差值的平均值，Ar是当前像素的右侧的绝对差值的平均值。
根据对称因子α，抑制因子s根据如下示例的关系式由计算块64确定s＝min(1，K1α) (11)其中K1是常数(K1≥1)。
根据以上的关系式(10)和(11)，基本上图6所示的区域C中所有的像素位置都具有抑制因子零，表示应用最大抑制，并因此冲出人为失真能够在那些像素位置被抑制。但是，对于图6所示的区域A和B中的像素位置，抑制因子不都是零。仍然假定LPF是5抽头FIR滤波器，并且K1＝2，使用根据本发明的冲出抑制，图6中的像素的增强结果在图9中示出。在图9的例子中，实心圆66表示原始像素亮度电平。当像素的增强亮度值与它的原始值不同时，空心圆67在相同的位置但以增强的亮度电平示出。由虚线表示的曲线68通过连接所有增强后的亮度值获得。从图9的结果能够看出，区域C中的冲出人为失真被完全抑制，同时区域A和B中的细节被有效地增强。
图10a-10b示出了图3a中的示例图像增强时冲出抑制方法的应用。图10a示出了原始图像，图10b示出了根据本发明具有冲出抑制的增强图像。把图10b与图3b中的结果相比较，由本发明的方法获得结果没有明显的冲出人为失真，同时细节仍然良好地增强。
图8B示出了根据本发明的冲出抑制系统60的另一个实施例的框图。在该实施例中，冲出抑制器60包括一个对称检测器72，一个强度检测器74和一个计算块76。冲出抑制器60能够代替诸如图4所示的增强系统中的传统冲出抑制块15来使用。对称检测器72以与图8A的对称检测器62相同的方式操作。强度检测器76检测当前像素位置的细节信号(f-f1)的幅度。当细节信号弱时，对该像素位置的冲出抑制可以较小地施加或不施加，从而允许在这样的位置有较好的增强。这是因为，如果细节信号弱，在该像素位置不可能引入明显的冲出人为失真。因此，对该像素位置不需要冲出抑制。把冲出抑制因子与细节信号强度相关联的目的是允许在细节信号弱的地方有较好的增强。
这样，细节信号在强度检测器74中被首先确定。假定LPF的系数是Ci，i＝-L，...L，则C(0)是LPF滤波器的中心抽头。则在当前像素位置的细节信号能够表示为dd=X[0]-Σi=-LLCiX[i]=Σi=-LLDiX[i]---(12)]]>其中，Di，i＝-L，...L能够被看作高通滤波器(HPF)的系数。Di和Ci之间的关系能够表示为 获得细节信号后，它用来确定强度因子β。如果β值接近于例如0，意味着当前位置的细节信号被认为弱。如果β值接近于1，意味着当前位置的细节信号被认为强。在一个例子中，细节信号与一对预定阈值T1和T2(0≤T1＜T2)结合在一起使用，以根据以下关系式确定强度检测器74中的强度因子ββ＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))(14)其中0≤β≤1。
选择T1和T2的值，从而当根据关系式(14)认为细节信号弱时，在增强期间基本上没有明显的冲出人为失真引入。β越大，细节信号越强。同时使用对称因子α和强度因子β，抑制因子s由计算块76确定为s＝1-(1-min(1，K1α))*β。
(15)当β＝1时，细节信号强，等式(15)等效于等式(11)。因此，冲出抑制按通常执行。当β＝0时，认为细节信号非常弱，根据等式(15)抑制因子s取例如1的值，表示不施加抑制。
如图8C所示，在根据本发明的示例的冲出抑制系统70中，冲出抑制器60的输出接着应用到差信号f2＝(f-f1)，在例如乘法节点16使用增强因子(K-1)，结果在例如相加节点18与输入信号f合并，来产生细节增强的输出信号g，其中，在该例子中g＝(f-f1)*(K-1)*s+f。(16)元件16和/或18可以形成一个组合器。
因此，在示例的冲出抑制系统60中，抑制因子通过检测滤波范围内当前像素周围的相邻像素的亮度模式和可选地检测细节信号的强度而确定。对称检测器计算当前像素和相邻像素(例如，分别为在它左侧和右侧的像素)之间的最大绝对亮度差值和平均绝对亮度差值。根据这些最大和平均绝对差值，确定对称因子α的值，其中α表示相邻像素的亮度曲线关于当前像素对称性如何。对称因子能够接着用于获得冲出抑制因子的值。
可选的强度检测器检测当前像素位置/处的细节信号的强度。当可获得强度检测器时，强度因子β被计算并在确定冲出抑制因子s的值时与对称因子α一起使用。β的值表示当前像素处的细节信号有多强。如上所述，当细节信号弱时，对该位置的冲出抑制可以少量应用或不应用，从而允许在这样的位置有较好的增强。
根据本发明的前述装置/系统能够用由处理器执行的程序指令实现，处理器可以是本领域技术人员所公知的逻辑电路、ASIC、固件等。因此，本发明不限于这里所述的示例性的实施例。
本发明已经参照某种优选的版本以相当多的细节进行了说明；但是，其它版本也是有可能的。因此，随附的权利要求的精神和范围不应当限于这里包含的优选版本的描述。
权利要求
1.一种用于图像细节增强时冲出抑制的方法，包括步骤(a)选择要增强的图像细节，其中选择的图像细节用细节信号表示；(b)根据当前图像像素的相邻像素的图像特性确定每个像素位置的细节信号的冲出抑制因子s，以便基本上抑制增强的图像细节中的冲出人为失真；和(c)对细节信号应用冲出抑制因子s。
2.权利要求1的方法，其中步骤(b)还包括步骤根据与当前图像像素相邻的像素的亮度值确定对称因子α，其中对称因子表示相邻像素的亮度曲线关于当前像素位置的对称量，和根据对称因子α确定冲出抑制因子s，其中对基本上对称的亮度曲线，选择较低的冲出抑制，和对基本上不对称的亮度曲线，选择较高的冲出抑制。
3.权利要求2的方法，其中在像素位置的对称因子α根据下式确定 这里，M1是当前像素和在它的左侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，Mr是当前像素和在它的右侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，A1是当前像素的左侧的绝对亮度差值的平均值，Ar是当前像素的右侧的绝对亮度差值的平均值。
4.权利要求3的方法，其中细节信号是表示图像的图像信号f和表示应用低通滤波器之后的信号f的滤波信号fl之间的差的函数，从而每个像素位置的信号fl根据滤波范围内的信号f的像素确定，它用以当前像素为中心的像素的一维序列表示，其中信号f的取样用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，从而X
是将被增强的当前像素，L是一个常数，值(2*L+1)是滤波器长度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是当X
被增强时包含在滤波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之间的绝对亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
5.权利要求2的方法，其中像素位置的冲出抑制因子s表示为s＝min(1，K1α)，其中K1是常数，K1≥1。
6.一种用于图像细节增强时冲出抑制的方法，其中选择的冲出细节用细节信号表示，包括步骤(a)根据与当前图像像素相邻的像素的亮度值确定对称因子α，其中对称因子表示相邻像素的亮度曲线关于当前像素位置的对称量；(b)根据当前像素位置的细节信号的强度确定细节信号强度因子β；(c)根据对称因子α和强度因子β确定冲出抑制因子s，其中如果所述亮度曲线基本上对称，则选择较低的冲出抑制，如果所述亮度曲线基本上不对称，则选择较高的冲出抑制，如果细节信号强度弱，则选择较低的冲出抑制或不进行冲出抑制，以允许在该像素位置有较好的增强；和(d)对细节信号应用冲出抑制因子s，以便基本上抑制增强的图像细节中的冲出人为失真。
7.权利要求6的方法，其中如果β接近于0，则当前像素位置的细节信号被认为弱，如果β接近于1，则当前像素位置的细节信号被认为强，从而β＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))，其中dd是当前像素位置的细节信号，选择阈值T1和T2(0≤T1＜T2)从而在细节信号被认为弱时，在增强期间基本上没有引入明显的冲出人为失真。
8.权利要求6的方法，其中冲出抑制因子s表示为s＝1-(1-min(1，K1α))*β，其中K1是常数，K1≥1。
9.权利要求6的方法，其中像素位置的对称因子α确定为 这里，M1是当前像素和在它的左侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，Mr是当前像素和在它的右侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，A1是当前像素的左侧的绝对亮度差值的平均值，Ar是当前像素的右侧的绝对亮度差值的平均值。
10.权利要求9的方法，其中细节信号是表示图像的图像信号f和表示应用低通滤波器(LPF)之后的信号f的滤波信号f1之间的差的函数，从而每个像素位置的信号f1根据滤波范围内的信号f的像素确定，它用以当前像素为中心的像素的一维序列表示，其中信号f的取样用X[i]i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，从而X
是将被增强的当前像素，L是一个常数，值(2*L+1)是滤波器长度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是当X
被增强时包含在滤波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之间的绝对差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
11.一种增强图像信号f中的图像细节的方法，包括步骤(a)产生作为图像信号f的函数的细节信号f2，细节信号f2表示图像细节；(b)根据与当前像素相邻的像素的图像特性确定对每个像素的细节信号f2的冲出抑制因子s，以便基本上抑制增强的图像细节中的冲出人为失真；和(c)向细节信号f2应用冲出抑制因子s。
12.权利要求11的方法，其中步骤(b)还包括步骤根据与当前图像像素相邻的像素的亮度值确定对称因子α，其中对称因子表示相邻像素的亮度曲线关于当前像素位置的对称量，和根据对称因子α确定冲出抑制因子s，其中对基本上对称的亮度曲线，选择较低的冲出抑制，和对基本上不对称的亮度曲线，选择较高的冲出抑制。
13.权利要求12的方法，其中在像素位置的对称因子α根据下式确定 这里，M1是当前像素和在它的左侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，Mr是当前像素和在它的右侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，A1是当前像素的左侧的绝对亮度差值的平均值，Ar是当前像素的右侧的绝对亮度差值的平均值。
14.权利要求13的方法，其中细节信号是表示图像的图像信号f和表示应用低通滤波器(LPF)之后的信号f的滤波信号f1之间的差的函数，从而每个像素位置的信号f1根据滤波范围内的信号f的像素确定，它用以当前像素为中心的像素的一维序列表示，其中信号f的取样用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，从而X
是将被增强的当前像素，L是一个常数，值(2*L+1)是滤波器长度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是当X
被增强时包含在滤波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之间的绝对亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
15.权利要求12的方法，其中像素位置的冲出抑制因子s表示为s＝min(1，K1α)，其中K1是常数，K1≥1。
16.权利要求11的方法，还包括根据当前像素位置的细节信号的强度确定细节信号强度因子β的步骤；其中在步骤(b)，根据对称因子α和强度因子β确定冲出抑制因子s，其中如果所述亮度曲线基本上对称，则选择较低的冲出抑制，如果所述亮度曲线基本上不对称，则选择较高的冲出抑制，如果细节信号强度弱，则选择较低的冲出抑制或不进行冲出抑制，以允许在该像素位置有较好的增强。
17.权利要求16的方法，其中如果β接近于0，则当前像素位置的细节信号被认为弱，如果β接近于1，则当前像素位置的细节信号被认为强，从而β＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))，其中dd是当前像素位置的细节信号，选择阈值T1和T2(0≤T1＜T2)从而在细节信号被认为弱时，在增强期间基本上没有引入明显的冲出人为失真。
18.权利要求16的方法，其中冲出抑制因子s表示为s＝1-(1-min(1，K1α))*β，其中K1是常数，K1≥1。
19.一种图像细节增强时的冲出抑制装置，其中选择的图像细节由细节信号表示，包括冲出抑制器，根据当前像素的相邻像素的图像特性确定细节信号的冲出抑制因子s，以便基本上抑制增强图像细节的冲出人为失真；和组合器，向细节信号应用冲出抑制因子s。
20.权利要求19的装置，其中冲出抑制器包括对称检测器，根据与当前图像像素相邻的像素的亮度值确定对称因子α，其中对称因子表示相邻像素的亮度曲线关于当前像素位置的对称量，从而冲出抑制器根据对称因子α确定冲出抑制因子s，其中对基本上对称的亮度曲线，选择较低的冲出抑制，和对基本上不对称的亮度曲线，选择较高的冲出抑制。
21.权利要求20的装置，其中对称检测器根据以下关系式确定在像素位置的对称因子α 其中M1是当前像素和在它的左侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，Mr是当前像素和在它的右侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，A1是当前像素的左侧的绝对亮度差值的平均值，Ar是当前像素的右侧的绝对亮度差值的平均值。
22.权利要求21的装置，其中细节信号是表示图像的图像信号f和表示应用低通滤波器之后的信号f的滤波信号f1之间的差的函数，从而每个像素位置的信号f1根据滤波范围内的信号f的像素确定，它用以当前像素为中心的像素的一维序列表示，其中信号f的取样用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，从而X
是将被增强的当前像素，L是一个常数，值(2*L+1)是滤波器长度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是当X
被增强时包含在滤波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之间的绝对亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
23.权利要求20的装置，其中冲出抑制器根据以下关系式确定像素位置的冲出抑制因子ss＝min(1，K1α)，其中K1是常数，K1≥1。
24.一种增强图像信号f中的图像细节的图像增强装置，包括(a)细节信号产生器，产生作为图像信号f的函数的细节信号f2，细节信号f2表示图像细节；(b)冲出抑制器，根据与当前像素相邻的像素的图像特性确定对每个像素的细节信号f2的冲出抑制因子s，以便基本上抑制增强的图像细节中的冲出人为失真；和(c)组合器，向细节信号f2应用冲出抑制因子s。
25.权利要求24的装置，其中冲出抑制器包括对称检测器，根据与当前图像像素相邻的像素的亮度值确定对称因子α，其中对称因子表示相邻像素的亮度曲线关于当前像素位置的对称量，和冲出抑制器根据对称因子α确定抑制因子s，其中对基本上对称的亮度曲线，选择较低的冲出抑制，和对基本上不对称的亮度曲线，选择较高的冲出抑制。
26.权利要求25的装置，其中对称检测器根据以下关系式确定在像素位置的对称因子α 其中M1是当前像素和在它的左侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，Mr是当前像素和在它的右侧的任意像素之间的最大绝对亮度差，A1是当前像素的左侧的绝对亮度差值的平均值，Ar是当前像素的右侧的绝对亮度差值的平均值。
27.权利要求26的装置，其中细节信号是表示图像的图像信号f和表示应用低通滤波器之后的信号f的滤波信号f1之间的差的函数，从而每个像素位置的信号f1根据滤波范围内的信号f的像素确定，它用以当前像素为中心的像素的一维序列表示，其中信号f的取样用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，从而X
是将被增强的当前像素，L是一个常数，值(2*L+1)是滤波器长度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是当X
被增强时包含在滤波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之间的绝对亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
28.权利要求25的装置，其中冲出抑制器根据以下关系式确定像素位置的冲出抑制因子ss＝min(1，K1α)，其中K1是常数，K1≥1。
29.权利要求24的装置，其中冲出抑制器还包括强度检测器，根据当前像素位置的细节信号的强度确定细节信号强度因子β；和冲出抑制器根据对称因子α和强度因子β确定冲出抑制因子s，其中如果所述亮度曲线基本上对称，则选择较低的冲出抑制，如果所述亮度曲线基本上不对称，则选择较高的冲出抑制，如果细节信号强度弱，则选择较低的冲出抑制或不进行冲出抑制，以允许在该像素位置有较好的增强。
30.权利要求29的装置，其中如果β接近于0，则当前像素位置的细节信号被认为弱，如果β接近于1，则当前像素位置的细节信号被认为强，从而β＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))，其中dd是当前像素位置的细节信号，选择阈值T1和T2(0≤T1＜T2)从而在细节信号被认为弱时，在增强期间基本上没有引入明显的冲出人为失真。
31.权利要求29的装置，其中冲出抑制器根据以下关系式确定抑制因子ss＝1-(1-min(1，K1α))*β，其中K1是常数，K1≥1。
32.一种增强图像信号f中的图像细节的图像增强装置，包括冲出抑制器，通过检测与当前像素相邻的图像像素的亮度模式确定抑制因子s，以便基本上抑制增强的图像细节中的冲出人为失真。
33.权利要求32的装置，还包括细节信号发生器，产生作为图像信号f的函数的细节信号f2，细节信号表示图像细节；和组合器，向细节信号f2应用冲出抑制因子s。
34.权利要求32的装置，其中冲出抑制器还通过检测与当前像素相邻的图像像素的亮度模式和细节信号的强度确定抑制因子s，以便基本上抑制增强的图像细节中的冲出人为失真。
35.用于图像细节增强器的冲出抑制系统，包括冲出抑制器，包括对称检测器，确定当前图像像素和相邻像素之间的最大绝对差值和平均绝对差值，并根据所述值确定对称因子α，它表示所述相邻像素的亮度曲线关于当前像素位置的对称性，其中冲出抑制器根据对称因子确定抑制因子，以便基本上抑制增强的图像细节中的冲出人为失真。
36.权利要求35的系统，其中冲出抑制器还包括强度检测器，确定当前像素位置的细节信号的强度因子β，其中细节信号表示图像细节；使得冲出抑制器根据对称因子α和强度因子β确定抑制因子s，其中当细节信号强度弱时，对该像素位置的冲出抑制被降低或旁路，从而允许在这样的像素位置有较好的增强。
全文摘要
一种用于图像细节增强的通用的冲出抑制方法和装置，在保持非冲出区的增强(抑制小或没有抑制)的同时提供冲出区的良好抑制。非对称检测器检测滤波范围内的当前像素周围的像素的亮度变化。根据检测结果，对当前像素的相邻处的亮度变化的不同模式分类。较高的抑制应用到更可能引起过冲/下冲的那些模式。可选地，抑制还与每个像素位置的细节信号的强度有关联。强度检测器检测细节信号的幅度。如果细节信号在当前像素位置弱，则明显冲出人为失真不可能出现在该位置，应用很小的抑制或不应用抑制。这样的方法和系统只在冲出区提供冲出抑制，而保持非冲出区的良好增强。
文档编号G06T5/20GK1517941SQ20041000528
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月16日 优先权日2003年1月16日
发明者金永铎, 王祥林 申请人:三星电子株式会社