专利名称：图片亮度调节系统和方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及ー种图片亮度调节系统和方法。
背景技术：
胶片相机拍摄的照片，曝光是否合适必须等到冲洗完后才能确定，对摄影者曝光的技巧要求非常高，过度曝光的照片偏白偏亮，而曝光不足的照片则偏黑偏暗。数码相机的出现，大大降低了摄影的难度和门槛，通过将影像信息以数字的形式存储在存储设备中，在冲洗之前就可以看到照片的曝光效果是否合适，如有需要可对照片的亮度做出一定的修正。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种图片亮度调节系统和方法。一种图片亮度调节系统，所述系统包括图片读取模块，用于读取待处理的图片；亮度计算模块，用于计算图片的每ー像素的亮度值，并统计每ー亮度值对应的像素数；色阶直方图生成模块，用于以亮度值为横坐标，以每ー亮度值对应的像素数为纵坐标，绘制色阶直方图；基点选取模块，用于在色阶直方图中选取一第一横坐标值和一第二横坐标值，其中第一横坐标值小于所述第二横坐标值；左向色阶移动模块，用于根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动；右向色阶移动模块，用于根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动；及图片保存模块，用于保存色阶调整后的图片。ー种图片亮度调节方法，所述方法包括以下步骤读取待处理的图片；计算图片的每一像素的亮度值，并统计每ー亮度值对应的像素数；以亮度值为横坐标，以每ー亮度值对应的像素数为纵坐标，绘制色阶直方图；在色阶直方图中选取一第一横坐标值和一第二横坐标值，其中第一横坐标值小于所述第二横坐标值；根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动；根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动；及保存色阶调整后的图片。与现有技术相比，上述图片亮度调节系统和方法，根据色阶直方图分析出图片亮度分布不均匀的区域，从而确定新的最亮和最暗基准点，对图片的像素做色阶移动，让图片的亮度分布更加均衡，可以有效的对图片过度曝光或曝光不足做出修正。
图I为本发明一种实施方式中的图片亮度调节系统的功能框图。图2至图4为本发明一种实施方式中生成的色阶直方图示例。图5至图7为本发明一种实施方式中的在色阶直方图中确定新的基准点的示例。图8为本发明一种实施方式中的对图片像素做左向色阶移动的示意图。图9为本发明一种实施方式中的对图片像素做右向色阶移动的示意图。
图10为本发明一种实施方式中的图片亮度调节方法的流程图。主要元件符号说明
图片读取模块|~102
图片缩小模块104
亮度计算模块106
色阶直方图生成模块 108 基点选取模块HO
左向色阶移动模块 112 右向色阶移动模块 H4 图片保存模块H具体实施例方式在图像处理技术领域，色阶是用来表示图像亮度強弱的数值，色阶直方图是图像中不同亮度的分布图，一般以横坐标表示“色阶指数的取值”，也即亮度值，标准尺度在0 255之间，0表示没有亮度，即纯黑色，255表示最亮，即纯白色，该数值越大表示越亮，数值越小表示越暗；以纵坐标表示包含特定亮度值的图像像素数，其取值越大表示在这个亮度值的像素越多。下面结合具体实施方式
和附图对本发明做进ー步详细的说明。请參阅图1，图中示意性的示出了根据本发明一种实施方式的图片亮度调节系统的功能框图，所述图片亮度调节系统包括图片读取模块102、图片缩小模块104、亮度计算模块106、色阶直方图生成模块108、基点选取模块110、左向色阶移动模块112、右向色阶移动模块114和图片保存模块116。所述图片读取模块102，用于读取待处理的图片。待处理的图片来源可以是本地存储器，也可以是URI (统ー资源定位器)指向的图片，格式包括PNG、JPG、GIF、RAW等。
所述图片縮小模块104，用于按一定比例縮小图片，将缩小后的图片作为绘制色阶直方图的计算对象。色阶直方图表示的是图片不同亮度的分布图，是ー种相对值关系，因此对缩小后的图片生成的色阶直方图与对原始图片生成的色阶直方图的形状与轮廓是一祥的，对于本实施方式中的对图片色阶的调节不会产生影响，但是图片被縮小后，需要计算的像素数大幅减小，可以极大的提高运算效率。比如一幅分辨率为800x600的图片的像素数是48万个，在将其按恒定纵横比縮小到200x150后，像素数減少到3万个，在生成色阶直方图时可以减少时间开销。在一种实施方式中，使用最近领域法縮小图片，最近领域法具有算法简单、处理速度最快的优点，虽然缩小后的图片效果与其他縮小图片的方法相比较差，但在本实施方式中，縮小的图片不是用于观赏，而是生成色阶直方图，所以完全可以忽略此缺点。在其他实施方式中，还可以使用线性插值法或三次样条法等其他方法来縮小图片。所述亮度计算模块106，用于计算图片的每ー像素的亮度值，并统计每ー亮度值对应的像素数。在RGB色彩模式中，每ー个像素都包含红色、緑色、蓝色三个颜色分量，每ー个颜色分量的动态范围都是0 255,颜色分量的取值越小,表示越暗,取值越大,表示越亮，RGB (0,0,0)表示最亮，为纯白色，RGB (255，255，255)表示最暗，为纯黑色。在本实施方 式中，每ー像素的亮度值用该像素的顔色分量均值来表示，及取该像素的三个颜色分量的平均值。比如ー个RGB (50，60，130)的亮度值为80。所述色阶直方图生成模块108，用于以亮度值为横坐标，以每ー亮度值对应的像素数为纵坐标，绘制色阶直方图。色阶直方图如图2至图4所示，横坐标表示亮度值，范围为0 255，纵坐标表示每ー亮度值对应的像素数。在如图2所示的色阶直方图中，可以观察出色阶分布主要集中在横坐标右侧部位，在亮度值较低的位置，像素数分布较少，图片的亮部像素较多，暗部像素较少，图片整体偏亮。在如图2所示的色阶直方图中，可以观察出色阶分布主要集中在横坐标左侧部位，在亮度值较高的位置，像素数分布较少，图片的暗部像素较多，亮部像素较少，图片整体偏暗。在如图3所示的色阶直方图中，可以观察出色阶分布主要集中在横坐标中间部位，在亮度值较高的位置和较低的位置，像素数分布都较少，图片的暗部像素和亮部像素都较少，图片整体偏灰。所述基点选取模块110,用于在色阶直方图中选取一第一横坐标值和一第二横坐标值，其中第一横坐标值小于所述第二横坐标值。所述第一横坐标值对应的坐标点为色阶调节的目标新坐标原点(横坐标值为0)，所述第二横坐标值对应的坐标点为色阶调节的目标最大亮度值端点(横坐标值为255)。所述基点选取模块110包括左基点选取子模块和右基点选取子模块。所述左基点选取子模块，用于从色阶分布图的横坐标的左端向右端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过一第一预定阀值时，记录该横坐标值为第一横坐标值。所述第一预定阀值为ー经验值，用于定义偏暗临界点，当纵坐标的数值(也即像素数)超过所述第一预定阀值时，此时的横坐标值(也即亮度值)记录为第一横坐标值。如图5所示，在ー种实现场景中，图片的像素数为10万，所述第一预定阀值为200，当所述左基点选取子模块从色阶分布图的横坐标的左端向右端扫描至横坐标值为50吋，纵坐标值超过200的阀值，则50被记录为第一横坐标值。所述右基点选取子模块，用于从色阶分布图的横坐标的右端向左端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过一第二预定阀值时，记录该横坐标值为第二横坐标值。所述第二预定阀值为ー经验值，用于定义偏亮临界点，当纵坐标的数值(也即像素数)超过所述第二预定阀值时，此时的横坐标值(也即亮度值)记录为第二横坐标值。如图6所示，在ー种实现场景中，图片的像素数为10万，所述第二预定阀值为200，当所述右基点选取子模块从色阶分布图的横坐标的右端向左端扫描至横坐标值为205吋，纵坐标值超过200的阀值，则205被记录为第二横坐标值。在另ー种实施方式中，所述基点选取模块110接收用户指定的第一横坐标值和第ニ横坐标值，在这种实施方式中，用户可凭借对色阶直方图的观察和经验来确定第一横坐标值和第二横坐标值。如图7所示，在ー种实现场景中，图片整体偏灰，暗部和亮部像素分布很少。图片的像素数为10万，所述第一预定阀值和所述第二预定阀值均设为200，当所述左基点选取子模块从色阶分布图的横坐标的左端向右端扫描至横坐标值为60吋，纵坐标值超过200的阀值，则60被记录为第一横坐标值，当所述右基点选取子模块从色阶分布图的横坐标的右端向左端扫描至横坐标值为180吋，纵坐标值超过200的阀值，则180被记录为第二横坐标值。所述左向色阶移动模块112，用于根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动。如图8所示，第一横坐标值为50，图片的暗部像素分布偏少，图片整体偏亮，所述左向色阶移动模块112所做的左向色阶移动是将第一横坐标作为色阶移动后的坐标原点，使得色阶直方图向横坐标的左方移动。所述左向色阶移动模块112，对图片的每ー像素的每ーRGB顔色分量，依据公式f (X) = (X-P1)/ (l-Pi/255)计算出色阶移动后的顔色分量值f(x)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，P1为第一横坐标值。进ー步地，根据该公式，当P1为坐标原点(即0)吋，f(x) =x，可见色阶移动前后的顔色分量值保持不变，这表明当第一横坐标值选取为0(即坐标原点)吋，左向色阶移动的距离也为O。所述右向色阶移动模块114，用于根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动。如图9所示，第二横坐标值为200，图片的亮部像素分布偏少，图片整体偏暗，所述右向色阶移动模块114所做的右向色阶移动是将第二横坐标作为色阶移动后的坐标右端点(255)，使得色阶直方图向横坐标的右方移动。所述右向色阶移动模块114，对图片的每一像素的每ー RGB顔色分量，依据公式f (X) =x*(p2/255)计算出色阶移动后的顔色分量值f(x)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，P2为第二横坐标值。进ー步地，根据该公式，当P2为255 (即横坐标最大值)吋，f(x)=X，可见色阶移动前后的顔色分量值保持不变，这表明当第二横坐标值选取为255(即横坐标最大值)时，右向色阶移动的距离也为O。图片保存模块116，用于保存色阶调整后的图片。请參阅图10，图中示意性的示出了根据本发明一种实施方式的图片亮度调节方法的流程图，所述方法包括以下步骤在步骤S202中，读取待处理的图片。
在步骤S204中，计算图片的每一像素的亮度值，并统计每ー亮度值对应的像素数。在一种实施方式中，为了提高绘制色阶直方图的效率，減少需要统计的图片像素数，在步骤S204之前，按ー定比例縮小图片，将缩小后的图片作为绘制色阶直方图的计算对象。在步骤S206中，以亮度值为横坐标，以每ー亮度值对应的像素数为纵坐标，绘制色阶直方图。在步骤S208中,在色阶直方图中选取一第一横坐标值和一第二横坐标值，其中第一横坐标值小于所述第二横坐标值。从色阶分布图的横坐标的右端向左端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过一第一预定阀值时，记录该横坐标值为第一横坐标值；从色阶分布图的横坐标的左端向右端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过ー第二预定阀值时，记录该横坐标值为第二横坐标值。在另一种实施方式中，接收用户指定的第一横坐标值和第二横坐标值，在这种实施方式中，用户可凭借对色阶直方图的观察和经验来确定第一横坐标值和第二横坐标值。在步骤S210中，根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动。对图片的每ー像素的每ー RGB顔色分量，依据公式f (X) = (X-P1)/(l-Pi/255)计算出色阶移动后的顔色分量值f(x)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，Pi为第一横坐标值。
在步骤S212中，根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动。对图片的每ー像素的每ー RGB顔色分量，依据公式f (X) =x*(p2/255)计算出色阶移动后的顔色分量值f(x)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，P2为第二横坐标值。在步骤S214中，保存色阶调整后的图片。对本领域的技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种图片亮度调节系统，其特征在干所述系统包括 图片读取模块，用于读取待处理的图片； 亮度计算模块，用于计算图片的每ー像素的亮度值，并统计每ー亮度值对应的像素数； 色阶直方图生成模块，用于以亮度值为横坐标，以每一亮度值对应的像素数为纵坐标，绘制色阶直方图； 基点选取模块，用于在色阶直方图中选取一第一横坐标值和一第二横坐标值，其中第 一横坐标值小于所述第二横坐标值； 左向色阶移动模块，用于根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动； 右向色阶移动模块，用于根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动 '及 图片保存模块，用于保存色阶调整后的图片。
2.如权利要求I所述的图片亮度调节系统，其特征在于所述系统还包括图片缩小模块，用于按一定比例縮小图片，将缩小后的图片作为绘制色阶直方图的计算对象。
3.如权利要求I所述的图片亮度调节系统，其特征在于所述基点选取模块包括 左基点选取子模块，用于从色阶分布图的横坐标的左端向右端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过一第一预定阀值时，记录该横坐标值为第一横坐标值； 右基点选取子模块，用于从色阶分布图的横坐标的右端向左端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过一第二预定阀值时，记录该横坐标值为第二横坐标值。
4.如权利要求I所述的图片亮度调节系统，其特征在于所述左向色阶移动模块，对图片的每一像素的每ー RGB顔色分量，依据公式f(x) = (X-P1)/(l-Pi/255) 计算出色阶移动后的顔色分量值f(x)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，P1为第一横坐标值。
5.如权利要求I所述的图片亮度调节系统，其特征在于所述右向色阶移动模块，对图片的每一像素的每ー RGB顔色分量，依据公式f (X) = X* (p2/255) 计算出色阶移动后的顔色分量值f(X)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，P2为第二横坐标值。
6.ー种图片亮度调节方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 读取待处理的图片； 计算图片的每一像素的亮度值，并统计每ー亮度值对应的像素数； 以亮度值为横坐标，以每ー亮度值对应的像素数为纵坐标，绘制色阶直方图； 在色阶直方图中选取一第一横坐标值和一第二横坐标值，其中第一横坐标值小于所述第二横坐标值； 根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动； 根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动；及 保存色阶调整后的图片。
7.如权利要求6所述的图片亮度调节方法，其特征在于所述方法中的计算图片的每一像素的亮度值的步骤前还包括以下步骤按ー定比例縮小图片，将缩小后的图片作为绘制色阶直方图的计算对象。
8.如权利要求6所述的图片亮度调节方法，其特征在于所述方法中的在色阶直方图中选取ー第一横坐标和ー第二横坐标的步骤具体包括以下步骤 从色阶分布图的横坐标的右端向左端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过ー第一预定阀值时，记录该横坐标值为第一横坐标值； 从色阶分布图的横坐标的左端向右端扫描，当扫描至一横坐标值对应的纵坐标的数值超过ー第二预定阀值时，记录该横坐标值为第二横坐标值。
9.如权利要求6所述的图片亮度调节方法，其特征在于所述方法中根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动的步骤具体包括以下步骤 对图片的每ー像素的每ー RGB顔色分量，依据公式f(x) = (X-P1)/(l-Pi/255) 计算出色阶移动后的顔色分量值f(x)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，P1为第一横坐标值。
10.如权利要求6所述的图片亮度调节方法，其特征在于所述方法中的根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动的步骤具体包括以下步骤 对图片的每ー像素的每ー RGB顔色分量，依据公式f (X) = X* (p2/255) 计算出色阶移动后的顔色分量值f(X)，在该公式中，X为色阶移动前的顔色分量值，P2为第二横坐标值。
全文摘要
一种图片亮度调节系统，包括图片读取模块，用于读取待处理的图片；亮度计算模块，用于计算图片的每一像素的亮度值，并统计每一亮度值对应的像素数；色阶直方图生成模块，用于以亮度值为横坐标，以每一亮度值对应的像素数为纵坐标，绘制色阶直方图；基点选取模块，用于在色阶直方图中选取一第一横坐标值和一第二横坐标值，其中第一横坐标值小于所述第二横坐标值；左向色阶移动模块，用于根据第一横坐标值，对图片的每一像素做左向色阶移动；右向色阶移动模块，用于根据第二横坐标值，对图片的每一像素做右向色阶移动；及图片保存模块，用于保存色阶调整后的图片。本发明还揭示了一种图片亮度调节方法。
文档编号G06T5/40GK102654915SQ20111005102
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者蔡灯宇 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司