增强彩色图像对比度的方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及图像处理领域，特别设及增强彩色图像对比度的方法及其系统。
【背景技术】
[0002] 在图像处理和计算机视觉领域，图像处理技术是提高图像质量，达到最优图像显 示效果的关键技术。常见的图像处理技术包括降噪、对比度增强、白平衡、像素擅染等等。其 中，图像的对比度增强是一个已经被大量研究，而且仍需进一步研究的重要方向。
[0003] 对比度增强的目的是提高图像整体或局部的反差程度，从而使图像的细节更为清 晰可见，W改善视觉效果。对比度增强的应用范围非常广泛，比如改善光照不均匀图像的视 觉效果，提高图像中人眼不易见的细节信息，增强对比度较差的医学影像W利于诊断等等。 当待显示的源图像对比度较差时，比如在低光照条件下获得的图像，则在屏上显示的效果 往往会很差，甚至会产生图像失真。所W源图像在屏幕上显示之前，需要经过一定的对比度 增强处理。
[0004] 常用的对比度增强方法可W分为全局处理和区域自适应处理该两大类。全局对比 度增强方法包括全局直方图均衡化、梯度拉伸、伽马校正等等，其优点是方法简单，运行速 度快，缺点是由于没有考虑图像局部的特性，往往局部效果不佳。区域自适应对比度增强方 法根据源图像情况的不同，选择性增强图像的特定区域，其优点是全局和局部对比度增强 效果都较好，缺点是比全局处理方法更加复杂，运行速度更慢。
[0005] 彩色图像对比度该一概念可W有多种不同的理解。第一种理解是将彩色图像的对 比度认为是彩色图像的RGB=个通道的对比度，也即对彩色图像的红色R、绿色G和藍色B 该S个通道分别进行对比度增强处理，则认为彩色图像的对比度达到了增强的效果。第二 种理解是认为彩色图像的对比度也就是彩色图像的亮度分量的对比度，所W该种理解下的 彩色图像对比度增强算法往往只要在色彩分离的空间对亮度（或者强度、明度等）分量进 行对比度增强处理。
[0006] 本发明的发明人认为彩色图像的对比度表现为不同色彩之间的对比，比如纯红色 和纯藍色之间的对比度要比纯红色和品红色之间的对比度大。基于此，发明人认为彩色图 像的色彩丰富性在一定程度上表现了彩色图像的对比度，比如一副基本上都是红色色彩的 图像就要比含有各种色彩的同一幅图像的对比度低。该种对彩色图像对比度的理解，既可 W避免第一种理解中单纯对各个颜色通道进行分离的对比度增强可能带来的颜色失真，又 避免了第二种理解中简单地将彩色图像的对比度增强理解为彩色图像亮度的对比度增强。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种增强彩色图像对比度的方法及其系统，对饱和度和亮 度进行联合拉伸，显著提高彩色图像的对比度，简单，高效，快速，易于硬件化。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种增强彩色图像对比度的方 法，包括W下步骤：
[0009] 获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色调，饱和度和亮度的值；
[0010] 在服LS维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面，将服LS维空间转 换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；
[0011] 对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸方向；
[0012] 确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点进行拉伸，得到拉伸后的 饱和度和亮度；
[0013] 根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像。
[0014] 本发明的实施方式还公开了一种增强彩色图像对比度的系统，包括W下单元：
[0015] 图像特征值获取单元，用于获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色 调，饱和度和亮度的值；
[0016] 维度转换单元，用于在服LS维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平 面，将服L=维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；
[0017] 拉伸方向判决单元，用于对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点 的拉伸方向；
[0018] 拉伸距离判决单元，用于确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点 进行拉伸，得到拉伸后的饱和度和亮度；
[0019] 图像输出单元，用于根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增 强的彩色图像。
[0020] 本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
[0021] 本发明通过在服L色彩空间对饱和度和亮度进行联合拉伸，增加了色彩丰富性， 从而显著提高彩色图像的对比度，且具备简单，高效，快速，易于硬件化的优势。
[0022] 进一步地，服LS维空间采用双圆锥体表示，服LS维空间转换得到的二维平面为 =角形，对=角形中的像素点进行拉伸时，饱和度的改变对对比度的影响均匀。
[0023] 进一步地，对S角形划分区域时从S角形的垂屯、向S角形的S条边分别作垂线得 到S个划分区域，简单易行。
[0024] 进一步地，由公式确定的拉伸距离不产生失真同时能够较好地增强彩色图像对比 度。
[00巧]进一步地，根据输出的对比度增强的彩色图像的显示效果，反馈调节二维平面中 像素点的拉伸方向和拉伸距离，能够使得最终输出的彩色图像的显示效果最佳。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明第一实施方式中一种增强彩色图像对比度的方法的流程示意图；
[0027] 图2是本发明第二实施方式中双圆锥体模型示意图；
[002引图3是本发明第二实施方式中从服LS维空间转换得到的四个不同色调值对应的S-L二角形的不意图；
[0029] 图4是本发明第二实施方式中确定S-LS角形划分区域的示意图；
[0030] 图5是本发明第二实施方式中确定S-LS角形划分区域的示意图；
[0031] 图6是本发明第二实施方式中确定S-LS角形划分区域的示意图；
[0032] 图7是本发明第二实施方式中确定拉伸距离的示意图；
[0033] 图8是本发明第=实施方式中彩色图像对比度增强算法流程图；
[0034] 图9是本发明第=实施方式中彩色图像对比度增强处理效果图；
[0035] 图10是本发明第四实施方式中一种增强彩色图像对比度的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036] 在W下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本 领域的普通技术人员可W理解，即使没有该些技术细节和基于W下各实施方式的种种变化 和修改，也可W实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 方式作进一步地详细描述。
[0038] 本发明第一实施方式设及一种增强彩色图像对比度的方法，图1是该增强彩色图 像对比度的方法的流程示意图。
[0039] 具体地说，如图1所示，该增强彩色图像对比度的方法包括W下步骤：
[0040] 步骤101，获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色调，饱和度和亮度的 值。
[0041] 此外，可W理解，服L色彩空间包括色调、饱和度、亮度（英语出ue，Saturation, Li曲tness)，又称服L。其中，色调（H)是色彩的基本属性，就是平常所说的颜色名称，如红 色、黄色等。饱和度（巧是指色彩的纯度，值越大色彩越浓。亮度（L)是指图像的亮度，取 0-100%。
[0042] 服L把颜色描述在圆柱坐标系内的点，可用圆柱体或者双圆锥体来表示服L色彩 空间。圆柱体或者双圆锥体的中屯、轴取值为自底部的黑色到顶部的白色，绕该个轴的角度 对应于色调，到该个轴的距离对应于饱和度，而沿着该个轴的高度对应于亮度。
[0043] 此后进入步骤102,在服LS维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面， 将服L=维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面。
[004