图像增强方法及图像处理设备与流程

本发明涉及一种图像处理技术，并且更具体来说，涉及一种用于对图像去雾的图像增强方法及图像处理设备。

背景技术：

在现代社会，已经提出各种类型的显示面板并将其广泛地应用在用于显示图像或视频的电子产品中，所述显示面板例如液晶(Liquid Crystal，简称LC)显示面板、发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)显示面板以及有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)显示面板。然而，显示器技术的发展从未停止，且显示器工业进一步朝向透明显示器的发展。

透明显示面板可以通过使用聚合物分散型液晶(polymer dispersed liquid crystal，简称PDLC)技术来建置。此类透明显示面板可以在散射状态和透明状态之间电性地切换，且透明显示面板在散射状态中呈现的光散射特性应用于显示图像。然而，光散射特性还在所显示的图像中引入薄雾，导致在视觉效果上的模糊。由此，如何减少薄雾且改进透明显示面板的显示质量仍是所属领域的技术人员的一个主要课题。

技术实现要素：

本发明涉及一种图像增强方法及图像处理设备，其中增强图像的锐利度以实现去雾效果，以便改进显示面板的显示质量。

本发明提出一种适合于图像处理设备的图像增强方法。所述图像增强方法包含以下步骤。获得输入图像，其中所述输入图像具有多个强度分量。根据伽玛曲线校正输入图像，且基于边缘检测算子和权重值增强经校正的输入图像的锐利度。基于经增强的输入图像，获得适合于显示面板的输出图像。

在本发明的实施例中，调整输入图像的色相分量和饱和度分量以补偿输 入图像。

在本发明的实施例中，获得输入图像的步骤进一步包含：接收原始图像；以及对原始图像执行第一色彩空间转换以获得输入图像，其中所述输入图像的每一个像素包含色相分量、饱和度分量以及强度分量。

在本发明的实施例中，增强经校正的输入图像的锐利度的步骤进一步包含：根据经校正的输入图像的图像内容和环境因素确定边缘检测算子的类型和尺寸和权重值；通过边缘检测算子对经校正的输入图像执行边缘检测过程以产生边缘图像；根据权重值改进边缘图像；以及用改进的边缘图像叠加经校正的输入图像以增强经校正的输入图像的锐利度。

在本发明的实施例中，基于经增强的输入图像获得输出图像的步骤进一步包含：基于经增强的输入图像的强度分量执行第二色彩空间转换以获得输出图像，其中输出图像的每一个像素包含红色分量、蓝色分量以及绿色分量。

本发明还提出一种图像处理设备，其包含输入单元、伽玛校正单元、锐利度增强单元以及输出单元。所述输入单元获得输入图像，其中所述输入图像具有多个强度分量。伽玛校正单元，耦合到输入单元，其根据伽玛曲线校正输入图像。锐利度增强单元，耦合到伽玛校正单元，其基于边缘检测算子和权重值增强经校正的输入图像的锐利度。输出单元，耦合到锐利度增强单元，其基于经增强的输入图像获得适合于显示面板的输出图像。

在本发明的实施例中，图像处理设备进一步包含色彩补偿单元。色彩补偿单元，耦合在输入单元和输出单元之间，其调整输入图像的色相分量和饱和度分量以补偿输入图像。

在本发明的实施例中，输入单元进一步包含接收单元和第一色彩空间转换单元。接收单元接收原始图像。第一色彩分量单元，耦合到接收单元，其对原始图像执行第一色彩空间转换以获得输入图像，其中所述输入图像的每一个像素包含色相分量、饱和度分量以及强度分量。

在本发明的实施例中，锐利度增强单元包含控制单元、边缘图像产生单元、权重单元以及叠加单元。控制单元根据经校正的输入图像的图像内容和环境因素确定边缘检测算子的类型和尺寸和权重值。边缘图像产生单元，耦合到控制单元，其通过边缘检测算子对经校正的输入图像执行边缘检测过程以产生边缘图像。权重单元，耦合到边缘图像产生单元和控制单元，其根据 权重值改进边缘图像。叠加单元，耦合到权重单元，其用改进的边缘图像叠加经校正的输入图像以增强经校正的输入图像的锐利度。

在本发明的实施例中，输出单元包含第二色彩空间转换单元。第二色彩空间转换单元基于经增强的输入图像的强度分量执行第二色彩空间转换以获得输出图像，其中所述输出图像的每一个像素包含红色分量、蓝色分量以及绿色分量。

基于上文，在本发明中提供的图像增强方法及其图像处理设备中，根据伽玛曲线校正输入图像的光强度分量且进一步增强经校正的输入图像的锐利度。根据图像内容和环境因素确定边缘检测算子和权重值，且将所述边缘检测算子和权重值应用于准确地增强经校正的输入图像的锐利度。在图像增强之后，基于经增强的输入图像获得适合于显示面板的输出图像。因此，通过显示面板示出的所显示图像更加鲜艳且具有更好的可辨识性，并且在所显示图像上的薄雾减少。

为了使本发明的前述以及其它特征和优点更加可理解，下文详细描述随附有附图的若干实施例。

附图说明

包含附图以提供对本发明的进一步理解，且附图并入在本说明书中且构成本说明书的一部分。所述附图图示本发明的实施例，并且与描述一起用以说明本发明的原理。

图1示出本发明的实施例的图像处理设备的方块图；

图2示出本发明的实施例的图像增强方法的流程图；

图3示出本发明的实施例的输入单元的方块图；

图4示出本发明的实施例的锐利度增强单元的方块图；

图5示出本发明的实施例的输出单元的方块图。

附图标记说明：

100：图像处理设备；

120：输入单元；

122：接收单元；

124：第一色彩空间转换单元；

140：伽玛校正单元；

160：锐利度增强单元；

162：控制单元；

164：边缘图像产生单元；

166：权重单元；

168：叠加单元；

180：输出单元；

182：第二色彩空间转换单元；

184：传输单元；

190：色彩补偿单元；

EI：边缘图像；

EI'：改进的边缘图像；

II"：经增强的输入图像；

II'：经校正的输入图像；

II：输入图像；

III'：经补偿的输入图像；

III：输入图像；

OG：原始图像；

OI：输出图像；

WV：权重值。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例，在附图中图示所述实施例的实例。只要可能，相同的参考标号在附图和描述中用以指代相同或相似部分。另外，附图中示出的规格及类似者意图为说明性的，而非限制性的。因此，本文中所揭示的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅仅为用于教示所属领域的技术人员不同地使用本发明的代表性基础。

图1示出本发明的实施例的图像处理设备的方块图。然而，应注意，这仅仅为说明性实例，且本发明并不限于此。参考图1，图像处理设备100可以对输入图像II的强度分量执行伽马校正和锐利度增强，以便产生可以低薄 雾和高清晰性显示的输出图像OI。图像处理设备100可以是具有图像处理特征的电子装置，例如个人计算机、膝上型计算机、平板计算机、数码相机、智能手机、电视等等。本发明并不限于此。

图像处理设备100包含输入单元120、伽玛校正单元140、锐利度增强单元160、输出单元180以及色彩补偿单元190。应注意，在本发明中，输入单元120、伽玛校正单元140、锐利度增强单元160、输出单元180以及色彩补偿单元190可以通过软件媒介实施且通过图像处理设备100的处理单元加载。图像处理设备100的处理单元可以是例如中央处理单元(central processing unit，简称CPU)或用于通用目的或专用目的其它可编程装置，例如微处理器、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称FPGA)、数字信号处理器(digital signal processor，简称DSP)、可编程控制器、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称ASIC)、可编程逻辑装置(programmable logic device，简称PLD)，其它类似装置或前述装置的组合。然而，本发明并不限于此。在本发明的另一个实施例中，输入单元120、伽玛校正单元140、锐利度增强单元160、输出单元180以及色彩补偿单元190可以通过实际电路结构实施。

在本发明的实施例中，显示面板可以内置于图像处理设备100，但本发明并不限于此。在本发明的另一个实施例中，显示面板可以与图像处理设备100分离。显示面板可以是例如LC显示面板、PDLC显示面板或表面锚定液晶(Surface Anchoring Liquid Crystal，简称SALC)显示面板。

图2示出本发明的实施例的图像增强方法的流程图，且图2中的图像增强方法可以通过图1中的图像处理设备100实施。图像增强方法的详细步骤连同图像处理设备的组件在下文中的实施例中说明。

参考图1和图2，在图像增强方法内，输入单元120首先接收原始图像OG，且原始图像OG进一步通过输入单元120处理以获得输入图像II，其中输入图像II具有多个强度分量(步骤120)。在当前实施例中，图像增强主要聚焦于输入图像II的光强度特性。因此，较佳地是对在色相-饱和度-强度(Hue-Saturation-Intensity，简称HSI)色彩空间中所界定的图像执行所述图像增强，但本发明并不限于此。通常，在HSI色彩空间中界定的图像比在其它色彩空间中界定的图像更加直观且与感知相关。

图3示出本发明的实施例的输入单元的方块图。参考图1、图2和图3，输入单元120进一步包含接收单元122和第一色彩空间转换单元124。当通过接收单元122接收的原始图像OG不是HSI图像时，第一色彩空间转换单元124对原始图像OG执行第一色彩空间转换以获得输入图像，其中输入图像的每一个像素包含色相分量、饱和度分量以及强度分量。在当前实施例中，基于从原始图像OG转换的输入图像，输入单元120将由强度分量构成的输入图像II输出到伽玛校正单元140。在本发明的另一个实施例中，基于从原始图像OG转换的输入图像，输入单元120进一步输出由色相分量和饱和度分量构成的输入图像III。输入图像III可以由色彩补偿单元190接收或直接由输出单元180接收。原始图像OG可以例如在红-绿-蓝(Red-Green-Blue，简称RGB)色彩空间中界定，使得每一个像素包含红色分量、蓝色分量以及绿色分量。当将RGB图像转换成HSI图像时，像素的红色分量、蓝色分量以及绿色分量用于获得输入图像的色相分量、饱和度分量以及强度分量。在本申请案的另一个实施例中，当由接收单元122接收的原始图像OG是HSI图像时，随后将原始图像OG处理为输入图像，且第一色彩空间转换单元124不对原始图像OG执行第一色彩空间转换。

再次参考图1和图2，在获得输入图像II之后，伽玛校正单元140接收输入图像II且根据伽玛曲线校正输入图像II(步骤S140)，其中伽玛校正单元140耦合到输入单元120。更具体来说，执行伽玛校正以调整实际感知的亮度和光强度分量之间的关系。在本申请案中，伽玛值选择为2.2，且根据相对应的伽玛曲线校正输入图像II的强度分量。在校正之后，经校正的输入图像II'的灰度变化更加地与人对不同光强度的感知相对应。

再次参考图1和图2，在伽玛校正之后，将经校正的输入图像II'传输到锐利度增强单元160。锐利度增强单元160耦合到伽玛校正单元140，并且锐利度增强单元160基于边缘检测算子和权重值增强经校正的输入图像II'的锐利度(步骤S160)。更具体来说，锐利度增强单元160应用边缘检测和增强技术来改进经校正的输入图像II'的边缘对比度，以便增强经校正的输入图像II'的锐利度。应注意，通过锐利度增强单元160对经校正输入图像II'的光强度分量执行锐利度增强。

图4示出本发明的实施例的锐利度增强单元的方块图。参考图1、图2 和图4，锐利度增强单元160包含控制单元162、边缘图像产生单元164、权重单元166以及叠加单元168。控制单元162接收经校正的输入图像II'，且根据经校正的输入图像II'的图像内容和环境因素确定边缘检测算子的类型和尺寸和权重值WV。应注意，锐利度的程度可以通过选择边缘检测算子的类型和尺寸和权重值WV来控制。

对边缘检测算子的尺寸的选择将影响图像处理设备100的计算性能。当边缘检测算子的尺寸较大时，在边缘检测和增强上的计算速度较低，但边缘检测和增强的结果通常较好。为了取得平衡，在当前实施例中，通常通过控制单元将边缘检测算子选择为3乘3算子矩阵。换句话说，边缘检测算子的尺寸是3×3。此外，对于正常图像，边缘检测算子的类型可以选择为拉普拉斯算子，且边缘检测算子的一个实例如下示出：

然而，在本发明的另一个实施例中，当控制单元162确定经校正的输入图像II'的图像内容包含背景噪声时，则通过控制单元162选择可以同时实现平滑、边缘检测以及边缘增强的边缘检测算子。此类边缘检测算子的一个实例如下示出：

此外，例如环境光的强度和用于显示输出图像的显示面板的类型等环境因素还在通过控制单元162确定且设定边缘检测算子时同样起到重要作用。权重值WV的范围在2到3之间，且实际权重值WV还根据经校正的输入图像II'的图像内容和环境因素确定。在当前实施例中，当经校正的输入图像II'是正常图像且用于显示输出图像的显示面板的类型是透明显示面板时，权重值WV确定为2。

再次参考图1、图2和图4，在获得边缘检测算子之后，边缘图像产生单元164通过边缘检测算子对经校正的输入图像II'执行边缘检测过程以产生边缘图像EI，其中边缘图像产生单元164耦合到控制单元162。更具体来说， 通过执行边缘检测过程，边缘图像产生单元164从经校正的输入图像II'获取边缘区域，且因此产生边缘图像EI。权重单元166根据权重值WV进一步改进边缘图像EI以获得改进的边缘图像EI'，其中权重单元166耦合到边缘图像产生单元164和控制单元162。例如，权重单元166通过用权重值WV乘边缘图像EI来改进经校正的输入图像II'的边缘区域的强度。最后，叠加单元168接收经校正的输入图像II'和改进的边缘图像EI'，且用改进的边缘图像EI'叠加经校正的输入图像II'以增强经校正的输入图像II'的锐利度，其中叠加单元168耦合到权重单元166。经增强的输入图像II"将在显示效果上产生更好的可辨识性和鲜艳度。

参考图1和图2，在校正输入图像II且增强经校正的输入图像II'的锐利度之后，输出单元180接收经增强的输入图像II"，并且输出单元180基于经增强的输入图像II"获得适合于显示面板的输出图像OI(步骤S180)，其中输出单元180耦合到锐利度增强单元160。图5示出本发明的实施例的输出单元的框图。参考图1、图2和图5，输出单元180包含第二色彩空间转换单元182和传输单元184。在接收经增强的输入图像II"之后，第二色彩空间转换单元182基于经增强的输入图像II"的强度分量执行第二色彩空间转换以获得输出图像OI，其中输出图像OI是RGB图像且输出图像OI的每一个像素包含红色分量、蓝色分量以及绿色分量。在本发明的实施例中，输出图像OI随后通过图像处理设备100的传输单元184传输到显示面板。应注意，显示面板可以直接利用且显示RGB图像。

应注意，经增强的输入图像II"的强度分量可以与输入图像III的色相分量和饱和度分量整合以用于第二色彩空间转换以获得输出图像OI。然而，本发明并不限于此。再次参考图1和图2，在本发明的实施例中，输入单元120进一步将由色相分量和饱和度分量构成的输入图像III传输到色彩补偿单元190。色彩补偿单元190接收来自输入单元120的输入图像III，并且调整输入图像III的色相分量和饱和度分量以补偿输入图像III，其中色彩补偿单元190耦合在输入单元120和输出单元180之间。更具体来说，在当前实施例中，调整色相分量和饱和度分量以补偿色彩偏差，以便改进输出色彩的表现。在色彩补偿之后，将经补偿的输入图像III'传输到输出单元180。输出单元180整合经增强的输入图像II"的强度分量与经补偿的输入图像III'的色相分量和 饱和度分量且执行第二色彩空间转换以获得输出图像OI。此外，在本发明的另一个实施例中，直方图单元(未图示)进一步设置在图像处理设备100中且耦合在伽玛校正单元140和锐利度增强单元160之间。直方图单元负责使用光强度分量的直方图对经校正的输入图像II'执行对比度调整。

此处，提供本发明的实施例。当用于显示输出图像的显示面板是SALC显示面板时，在图像处理设备100中，伽玛值选择为2.2，边缘检测算子选择为3乘3算子矩阵，边缘检测算子的类型选择为拉普拉斯算子，权重值设定成2，且饱和度分量进一步设定成30％。在此类配置下，减少在所显示图像上的薄雾，且改进显示面板上的显示质量。

基于上文，在本发明中提供的图像增强方法及图像处理设备中，根据伽玛曲线校正输入图像的光强度分量且进一步增强经校正的输入图像的锐利度。根据图像内容和环境因素确定边缘检测算子和权重值且将所述边缘检测算子和权重值应用于准确地增强经校正的输入图像的锐利度。在图像增强之后，基于经增强的输入图像获得适合于显示面板的输出图像。因此，通过显示面板示出的所显示图像更加鲜艳且具有更好的可辨识性，并且在所显示图像上的薄雾减少。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。