获取图像伽马曲线、增强图像对比度的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了获取图像伽马曲线、增强图像对比度的方法及系统，其中所述获取图像伽马曲线的方法包括以下步骤：获得所述图像的直方图；对所述直方图进行第一平滑处理；对经过第一平滑处理后的直方图进行阈值分割得到暗区和亮区直方图；分别对所述暗区和亮区直方图进行归一化；根据归一化后的直方图得到伽马曲线。通过上述步骤获得的伽马曲线具有平滑性好的优点，在利用该伽马曲线进行图像对比度校正时，不会使得图像局部过暗或者过亮。由此解决了现有技术的增强图像对比度的方法存在图像局部过暗或者过亮的问题。
【专利说明】获取图像伽马曲线、増强图像对比度的方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理【技术领域】，具体涉及获取图像伽马曲线、增强图像对比度的 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在一般的ISP(ImageSignalProcessing，即图像信号处理）中，可以用伽马 (gamma)曲线来设定图像的对比度。一般是采用固定的伽马曲线来设定颜色三通道的映射 方式，但是，采用单一的伽马曲线显然不能适用于所有可能情况下的场景，采用对比度更高 的伽马曲线可能使得正常的图片变得偏暗，暗部细节丢失，而采用对比度较弱的伽马曲线 可能使得被放大的远处图像不清晰通透。因此，要解决在不同场景下使得调整的图像的对 比度最优的问题，可选择的途径是使得伽马曲线可自适应。
[0003] 目前，能够生成伽马曲线的方式很多，基于直方图均衡化的技术在图像增强领域 被广泛使用，采用直方图均衡化的方法实现方式简单，能有效提高一定场景下的图片的对 比度。
[0004] 文献I(JournalofIntelligentManufacturing,SpringerUS,Volume25,Issue 2,pp:303-318, 2012.)主要采用对直方图积分曲线进行三段拟合的方法获得直方图分割阈 值，然后对每段重新进行映射，最后通过直方图均衡化的方法生成伽马曲线，该方法能够在 明暗对比较强的图片中对暗区和亮区进行增强，但是该方法存在无法手动调节对比度、局 部细节保存不能控制，有时候局部死黑或者亮处过曝、计算量偏大等缺点。
[0005] 文献 2(CommunicationsinComputerandInformation Science,Gandhigram,India,Volume140,pp129-136,2011·)主要米用简单的直方图修 正、均衡化和锐化方式来获得伽马曲线，能够使得图像细节更多，整体对比度增大，但是该 方法中直方图修正参数在不同环境下非自适应，直方图整体均衡化会产生局部过暗过曝、 局部噪声增强的缺陷。
[0006] 因此，现有技术的诸多增强图像对比度方法都存在图像局部过暗或者过亮的问 题，另外还存在参数非自适应、图像细节丢失等问题。
【发明内容】
[0007] 为此，本发明要解决的技术问题在于现有技术的增强图像对比度的方法存在图像 局部过暗或者过亮的问题。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0009] 一种获取图像伽马曲线的方法，包括以下步骤：获得所述图像的直方图；对所述 直方图进行第一平滑处理；对经过第一平滑处理后的直方图进行阈值分割得到暗区和亮 区直方图；分别对所述暗区和亮区直方图进行归一化；根据归一化后的直方图得到伽马曲 线。
[0010] 优选地，所述根据归一化后的直方图得到伽马曲线的步骤包括以下步骤：分别对 归一化后的暗区和亮区直方图进行修正；对修正后的直方图进行噪声限制和细节保存；对 经过噪声限制和细节保存后的直方图进行均衡化以得到第一曲线；对所述第一曲线进行第 二平滑处理。
[0011] 优选地，所述修正后的直方图的表达式为：
[0012]
【权利要求】
1. 一种获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，包括以下步骤： 获得所述图像的直方图； 对所述直方图进行第一平滑处理； 对经过第一平滑处理后的直方图进行阈值分割得到暗区和亮区直方图； 分别对所述暗区和亮区直方图进行归一化； 根据归一化后的直方图得到伽马曲线。
2. 根据权利要求1所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述根据归一化后 的直方图得到伽马曲线的步骤包括以下步骤： 分别对归一化后的暗区和亮区直方图进行修正； 对修正后的直方图进行噪声限制和细节保存； 对经过噪声限制和细节保存后的直方图进行均衡化以得到第一曲线； 对所述第一曲线进行第二平滑处理。
3. 根据权利要求2所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述修正后的直方 图的表达式为：
其中P(x)为归一化后的暗区直方图或者亮区直方图，Pmin为归一化后的暗区或者亮区 直方图最小值，Pmax为归一化后的暗区或者亮区直方图最大值，Pmid为Pmin和P_的平均值， a为曲线坡度，其表达式为：
其中k为输入的对比度校正参数，L为归一化后的暗区或者亮区直方图的 数量，归一化后的暗区或者亮区直方图的均值，Xml为低区均值，其表达式为
4. 根据权利要求2所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述噪声限制包括 以下步骤： 将修正后的直方图中大于第一预设值的直方图的值与所述第一预设值相减； 将相减得到的值平分到每个所述修正后的直方图上。
5. 根据权利要求2所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述细节保存包括 以下步骤： 将修正后的直方图中小于第二预设值的直方图的值增加至所述第二预设值。
6. 根据权利要求2所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述经过均衡化得 到的曲线的表达式为：
其中凡和Mi分别为直方图上、下界，P'（i)为经过噪声限制和细节保存后的直方图。
7. 根据权利要求6所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述直方图上、下界 通过新阈值获得，其中所述新阈值的表达式为：
其中，level为所述对经过第一平滑处理后的直方图进行阈值分割得到暗区和亮区直 方图的步骤中的阈值，0为常数且〇 < 0 < 1。
8. 根据权利要求2所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述第一平滑处理 是空间平滑处理；所述第二平滑处理是空域和时域平滑处理。
9. 根据权利要求8所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述空域平滑处理 包括以下步骤： 将所述第一曲线中的由相同值的直方图均衡化得到的线段消除； 将消除所述线段后的所述第一曲线中剩余的点连接成第二曲线； 对所述第二曲线进行插值处理得到伽马曲线，所述伽马曲线的表达式为：
其中c为剩余点的数目，x为整数且0〈x〈63,f为所述第二曲线。
10. 根据权利要求8所述的获取图像伽马曲线的方法，其特征在于，所述时域平滑处理 包括以下步骤： 对所述第一曲线进行时域滤波得到伽马曲线，所述伽马曲线的表达式为：
其中Map(x)为所述均衡化后得到的曲线，MaphistorygU)为历史伽马曲线，A是稳 定参数，t表示时刻。
11. 一种增强图像对比度的方法，其特征在于，包括以下步骤： 根据权利要求1-10任一项所述的获取图像伽马曲线的方法获取图像伽马曲线； 采用所述伽马曲线对所述图像进行伽马校正。
12. -种获取图像伽马曲线的系统，其特征在于，包括： 直方图获取模块，用于获得所述图像的直方图； 第一平滑处理模块，用于对所述直方图进行第一平滑处理； 阈值分割模块，用于对经平滑处理后的直方图进行阈值分割得到暗区和亮区直方图； 归一化模块，用于分别对所述暗区和亮区直方图进行归一化； 伽马曲线获取模块，用于根据归一化后的直方图得到伽马曲线。
13. 根据权利要求12所述的获取图像伽马曲线的系统，其特征在于，所述伽马曲线获 取模块包括： 修正子模块，用于分别对归一化后的暗区和亮区直方图进行修正； 噪声限制和细节保存子模块，用于对修正后的直方图进行噪声限制和细节保存； 第一曲线获取子模块，用于对经过噪声限制和细节保存后的直方图进行均衡化以得到 第一曲线； 第二平滑处理子模块，用于对所述第一曲线进行第二平滑处理。
14. 根据权利要求13所述的获取图像伽马曲线的系统，其特征在于，所述第一平滑处 理是空间平滑处理；所述第二平滑处理子模块包括是空域平滑处理单元和时域平滑处理单 J1_1〇
15. -种增强图像对比度的系统，其特征在于，包括： 根据权利要求12-14任一项所述的获取图像伽马曲线的系统，用于获取图像伽马曲 线； 校正模块，用于采用所述伽马曲线对所述图像进行伽马校正。
【文档编号】G06T5/00GK104484864SQ201410851891
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】戴夏强, 张荣祥, 曹李军, 陈卫东 申请人:苏州科达科技股份有限公司