一种提升图像质量的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像显示领域，特别涉及一种提升图像质量的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 显示技术是人机联系和信息展示的窗口，广泛应用于工业、军事、交通、娱乐、教 育、航空航天，以及医疗等各个领域。显示设备，尤其是移动显示设备(如手机，笔记本电脑， 车载视频等)的画质深受周围环境光照的影响。当将显示设备至于环境光较强的室外时，其 画面变暗，颜色变淡，可读性变差，也就是我们通常所说的"反光"现象。由环境光引起的这 一现象为我们的日常生活带来了极大不便。
[0003] 现有技术中的解决方式主要分为两种：（1)降低屏幕反射率。（2)提高屏幕自身亮 度。依据移动设备光敏传感器感知的外部环境光强度和中央处理器所感知的原图像对比度 调整背光源亮度范围以提高显示图像在环境光下的可见性。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:提升屏幕亮度 对图像进行亮度补偿虽然也能改善环境光照下设备的显示质量，但单纯提升亮度容易导致 显示画面效果失真，同时过高的亮度和失真的画面效果降低了人眼的观看感受。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术的问题，
[0006] 第一方面，本发明提供了一种提升图像质量的方法，所述提升图像质量的方法，包 括：
[0007] 将原始图像进行色彩空间转换，得到转换后图像，提取所述转换后图像中的亮度 分量作为输入图像；
[0008] 检测当前环境光强度；
[0009] 如果所述当前环境光强度小于预设阈值，则对所述输入图像进行基于对数映射的 直方图修正方算法的对比度增强处理，得到第一输出图像；
[0010] 如果所述当前环境光强度不小于所述预设阈值，则构造包含图像亮度、图像画质 以及图像补偿的约束条件，基于所述约束条件对所述输入图像进行处理，得到第二输出图 像。
[0011] 可选的，所述如果所述当前环境光强度小于预设阈值，则对所述输入图像进行基 于对数映射的直方图修正方算法的对比度增强处理，得到第一输出图像，包括：
[0012] 当所述当前环境光强度小于预设阈值时，基于所述输入图像的初始直方图以及对 数映射的直方图修正方算法，结合公式一获取与所述输入图像对应的修正直方图m
[0013]
[0014] 其中，h为输入图像的初始直方图，hk和mk分别为h和m中的第k个分量，表不所述输 入图像中像素值为k的像素的个数，h max为直方图的最大值，μ为可控参数；
[0016]
[0015] 对所述直方图进行修正，得到修正后的目标变量；
[0017]
[0018] 其中，G是m的归一化值，D为微分矩阵，X为所求的目标变量，是一个256 X 1的列向 量，它实质是一个映射函数，其中的分量xk表示将输入图像中像素值为k的像素映射成
[0019] 根据所述目标变量将所述输入图像进行映射处理，得到第一映射图像；
[0020] 将所述第一映射图像进行色彩空间反变换，得到第一输出图像。
[0021] 可选的，所述构造包含图像亮度、图像画质以及图像补偿的约束条件，基于所述约 束条件对所述输入图像进行处理，得到第二输出图像，包括：
[0022] 当所述当前环境光强度不小于预设阈值时，基于所述对数映射的直方图修正方算 法，获取与所述输入图像对应的直方图，对所述直方图进行修正，得到修正后的目标变量；
[0023] 根据所述目标变量，确定亮度增强函数；
[0024] 获取根据所述亮度增强函数对所述输入图像进行亮度增强处理后产生的损失像 素值Xd,k
[0025]
[0026 ]其中，a为所述目标变量中的像素值分量；
[0027] 基于所述损失像素值Xd,k得到连续函数Xd
[0028]
[0029] 其中，Φ为k= 255时对应的yk的值，yk为对所述输入图像中像素值k进行亮度增强 处理后的像素值，I是一个全为1的256 XI的列向量；
[0030] 结合所述连续函数Xd将损失量进行汇总，得到总损失值Distortion(x)
[0031]
[0032] 其中，H=diag(h);
[0033] 根据所述目标变量、所述亮度增强函数以及所述总损失值表达式，确定约束条件 表达式
[0034]
[0035] 其中，所述a ||Dx - Dy I代表亮度增强的约束条件，所述(1 - a) Idx-^I代表对 比度增强的约束条件，所述λχ/Hxd代表损失项的约束条件，H = diag(h)，即直方图向量h的 对角矩阵；
[0036] 对所述约束条件表达式求解，得到最优解映射函数，根据所述最优解映射函数将 所述输入图像进行映射处理，得到第二映射图像；
[0037] 对所述第二映射图像进行自适应颜色校正，得到第二输出图像。
[0038] 可选的，所述根据所述目标变量，确定亮度增强函数，包括：
[0039]确定用于显示所述输入图像的显示设备模型Ld
[0040]
[0041] 其中，Ld为设备的显示亮度，k为输入图像的像素值，Lnmx为设备背光峰值亮度， Lbiak为背光黑电平，设备伽马值γ =2.2，r为屏幕反射率，A为环境光，ref为反射光亮度； [0042] 确定人眼视觉感知模型Rc_
[0043]
[0044] 其中，R_e表示人眼视锥细胞在不同环境光下的响应值，Y是人眼感知到的亮度，σ 是半饱和参数，经验值参数α = 0.69，β = 5.83, Yimage是图像的亮度；
[0045]根据公式二确定所述显示设备模型在参考条件^下的参数Ldl，根据公式三确定所 述参数Ldi对应的人眼响应参数Ri
[0046]
[0047]
[0048] 根据公式四确定显示设备模型在测试条件知下的参数Ld2,根据公式五确定所述参 数Ld2对应的人眼响应参数R2 ;
[0051] 令所述人眼响应参数Ri的数值等于人眼响应参数R2的数值，获取亮度增强函数y与 所述输入图像中像素值k的关系表达式
[0049]
[0050]
[0052]
[0053] 其中，yk为向量y的第k个分量，输入像素值k存在于Ldl中，给定输入像素值k，yk即 为对应亮度增强的结果。
[0054] 第二方面，本发明提供了一种提升图像质量的装置，所述提升图像质量的装置，包 括：
[0055] 转换单元，用于将原始图像进行色彩空间转换，得到转换后图像，提取所述转换后 图像中的亮度分量作为输入图像；
[0056] 检测单元，用于检测当前环境光强度；
[0057] 执行单元，用于如果所述当前环境光强度小于预设阈值，则对所述输入图像进行 基于对数映射的直方图修正方算法的对比度增强处理，得到第一输出图像；
[0058] 所述执行单元，还用于如果所述当前环境光强度不小于所述预设阈值，则构造包 含图像亮度、图像画质以及图像补偿的约束条件，基于所述约束条件对所述输入图像进行 处理，得到第二输出图像。
[0059] 可选的，所述执行单元，具体用于：
[0060] 当所述当前环境光强度小于预设阈值时，基于所述输入图像的初始直方图以及对 数映射的直方图修正方算法，结合公式一获取与所述输入图像对应的修正直方图m
[0061]
[0062]其中，h为输入图像的初始直方图，hk和mk分别为h和m中的第k个分量，表不所述输 入图像中像素值为k的像素的个数，hmax为直方图的最大值，μ为可控参数；
[0063]对所述直方图进行修正，得到修正后的目标变量；
[0064]
[0065]
[0066] 其中，G是m的归一化值，D为微分矩阵，X为所求的目标变量，是一个256 X 1的列向 量，它实质是一个映射函数，其中的分量xk表示将输入图像中像素值为k的像素映射成
[0067] 根据所述目标变量将所述输入图像进行映射处理，得到第一映射图像；
[0068] 将所述第一映射图像进行色彩空间反变换，得到第一输出图像。
[0069] 可选的，所述执行单元，还具体用于：
[0070] 当所述当前环境光强度不小于预设阈值时，基于所述对数映射的直方图修正方算 法，获取与所述输入图像对应的直方图，对所述直方图进行修正，得到修正后的目标变量； [0071 ]根据所述目标变量，确定亮度增强函数；
[0072] 获取根据所述亮度增强函数对所述输入图像进行亮度增强处理后产生的损失像 素值Xd,k
[0073]
[0074] 其中，a为所述目标变量中的像素值分量；
[0075] 基于所述损失像素值Xd,k得到连续函数Xd
[0076]
[0077] 其中，Φ为k= 255时对应的yk的值，yk为对所述输入图像中像素值k进行亮度增强 处理后的像素值，I是一个全为1的256 XI的列向量；
[0078] 结合所述连续函数Xd确定损失量Xd,k，将所述损失量进行汇总，得到总损失值 Distortion(x)
[0079] ft-U
[0080] 其中，H=diag(h);
[0081] 根据所述目标变量、所述亮度增强函数以及所述总损失值表达式，确定约束条件 表达式
[0082]
[0083] 其中，所述a||Dx-Dy|g代表亮度增强的约束条件，所述Dx-m 代表对 比度增强的约束条件，所述XxdTHxd代表损失项的约束条件，H = diag(h)，即直方图向量h的 对角矩阵；
[0084] 对所述约束条件表达式求解，得到最优解映射函数，根据所述最优解映射函数将 所述输入图像进行映射处理，得到第二映射图像；
[0085] 对所述第二映射图像进行自适应颜色校正，得到第二输出图像。
[0086] 可选的，所述根据所述目标变量，确定亮度增强函数，具体包括：
[0087] 确定用于显示所述输入图像的显示设备模型Ld
[0088]
[0089]其中，Ld为设备的显示亮度，k为输入图像的像素值，Lmax为设备背光峰值亮度， Lbiac；k为背光黑电平，设备伽马值γ =2.2，r为屏幕反射率，A为环境光，ref为反射光亮度；
[0090] 确定人眼视觉感知模型Rc〇ne
[0091]
[0092] 其中，Rc_表示人眼视锥细胞在不同环境光下的响应值，Y是人眼感知到的亮度，σ 是半饱和参数，经验值参数α = 0.69，β = 5.83, Yimage是图像的亮度；
[0093]根据公式二确定所述显示设备模型在参考条件^下的参数Ldl，根据公式三确定所 述参数Ldi对