一种图像增强方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种图像增强方法和装置。方法包括：分别以图像中的各个像素点为中心，选取多个不同尺度大小的窗口，计算每一尺度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度；对图像中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所述像素值均值之间的差值；获取增益倍数，计算与所述差值相对应的增强增量；对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增强增量，得到修正像素值；所述修正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积；将每一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。本发明提供的技术方案，能够以计算复杂度不高的代价取得较好的图像增强效果。
【专利说明】
-种图像増强方法和装置
技术领域
[0001] 本发明设及图像处理领域，尤其设及一种图像增强方法和装置。
【背景技术】
[0002] 图像增强一般是指对图像中所存在的边缘和细节部分进行增强处理，图像增强作 为图像处理的一个重要方面，具有很重要的实际意义。
[0003] 目前的技术中，有些方法对图像的增强效果比较一般，比如基于方向梯度的方法 虽然能较好的增强连续边界，但对方向性不明确的边缘，如文字的拐角处，则增强不够；有 些方法计算复杂度太高，对硬件的要求很高，因此代价较大，比如基于边缘保持的增强方 法，或者是图像去模糊方法，它们具有较高的计算复杂度，对硬件要求较高，较难实现在手 机端对图像进行实时处理。因此，现有的技术中，无法实现W计算复杂度不高的代价取得较 好的图像增强效果。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种图像增强方法和装置，能够W计算复杂度不高的代 价取得较好的图像增强效果。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种图像增强方法，包括：
[0007] 分别W图像中的各个像素点为中心选取多个不同尺度大小的窗口，计算每一尺 度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度；
[0008] 对图像中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所述像素值均值之间的 差值；
[0009] 获取增益倍数，计算与所述差值相对应的增强增量；
[0010] 对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增强增量，得到修正像素值；所述修 正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积；
[0011] 将每一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。
[0012] 优选的，选取3个不同尺度大小的窗口，分别计算每一尺度下所有像素点的像素 值均值。
[0013] 优选的，所述多个不同尺度大小的窗口中，行的数目都不大于7。
[0014] 优选的，所述计算与所述差值相对应的增强增量包括：
[0015] 确定所述差值中的最大值为所述增强增量；
[0016] 或者确定所述差值中的中值为所述增强增量；
[0017] 或者计算所述差值的平均值作为所述增强增量；
[0018] 或者计算每一尺度下所有像素点的像素值方差，通过每个尺度下的方差对与所述 尺度相对应的所述差值分配权重，计算所述增强增量。
[0019] 优选的，所述计算与所述差值相对应的增强增量包括：
[0020] 当所述增益倍数大于ο时，确定第一方差所对应的尺度下的所述差值为所述增强 增量；所述第一方差为所有尺度下像素值方差的最大值。
[0021] 优选的，所述增益倍数的值大于0。
[0022] 一种图像增强装置，包括：
[0023] 第一计算模块，用于分别W图像中的各个像素点为中屯、，选取多个不同尺度大小 的窗口，计算每一尺度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度；
[0024] 第二计算模块，用于对图像中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所 述像素值均值之间的差值；
[0025] 第Ξ计算模块，用于获取增益倍数，计算与所述差值相对应的增强增量；
[00%] 第四计算模块，用于对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增强增量，得到 修正像素值；所述修正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积；
[0027] 替换模块，用于将每一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。
[0028] 优选的，所述第Ξ计算模块包括：
[0029] 增益倍数获取单元，用于获取所述增益倍数；
[0030] 增强增量计算单元，用于计算与所述差值相对应的增强增量。
[0031] 优选的，所述增强增量计算单元包括：
[0032] 第一计算子单元，用于确定所述差值中的最大值为所述增强增量；
[0033] 第二计算子单元，用于确定所述差值中的中值为所述增强增量；
[0034] 第Ξ计算子单元，用于计算所述差值的平均值作为所述增强增量；
[0035] 第四计算子单元，用于计算每一尺度下所有像素点的像素值方差，通过每个尺度 下的方差对与所述尺度相对应的所述差值分配权重，计算所述增强增量。
[0036] 优选的，所述增强增量计算单元包括：
[0037] 第五计算子单元，用于当所述增益倍数大于0时，确定第一方差所对应的尺度下 的所述差值为所述增强增量；所述第一方差为所有尺度下像素值方差的最大值。
[0038] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种图像增强方法和 装置。采用本发明提供的技术方案，分别W图像中的各个像素点为中屯、，选取多个不同尺度 大小的窗口，计算每一尺度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度；对图像 中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所述像素值均值之间的差值；获取增益 倍数，计算与所述差值相对应的增强增量；对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增 强增量，得到修正像素值；所述修正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积；将每 一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。本发明提供的技术方案，W各个像素点 为中屯、选取多个不同尺度大小的窗口，所述窗口小于预设尺度，属于传统较小的处理窗口， 通过对多个不同尺度窗口进行分析和计算的方法实现效果较好的图像增强处理，并且计算 复杂度不高，能够避免现有技术因计算复杂度较高所导致的较难在手机端实现的问题。因 此，本发明提供的计算方案，能够W计算复杂度不高的代价取得较好的图像增强效果。
【附图说明】
[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可w根据 提供的附图获得其他的附图。 W40] 图1为本发明实施例提供的一种图像增强方法的流程图；
[0041] 图2为本发明实施例提供的一种增益倍数取值的曲线图；
[0042] 图3为本发明实施例提供的一种图像增强装置的结构图； 阳0创图4a为一张原始图片；
[0044] 图4b为图4a经本发明技术方案处理后的图片；
[0045] 图5a为另外一张原始图片；
[0046] 图化为图5a经本发明技术方案处理后的图片；
[0047] 图6a为另外一张原始图片；
[0048] 图化为图6a经本发明技术方案处理后的图片。
【具体实施方式】
[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 阳0川 实施例
[0052] 请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种图像增强方法的流程图。如图1所 示，该方法包括：
[0053] 步骤S101，分别W图像中的各个像素点为中屯、，选取多个不同尺度大小的窗口，计 算每一尺度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度；
[0054] 具体的，位于所述多个不同尺度大小的窗口中屯、的像素点，比如命名为预增强点， 将其像素值，记为X。。。,。,。则W预增强点为中屯、，选取多个不同尺度大小的窗口，计算每一尺 度下所有像素点的像素值均值；
[0055] 具体的，所述多个不同尺度大小的窗口，可选的，为正方形，即所述多个不同尺度 大小的窗口，外边界的四个边上的窗口个数相等；所述多个不同尺度大小的窗口可W为其 他形状，比如菱形，其他基于多尺度思想的窗口形状也属于本发明的保护范围。
[0056] 本发明提供的技术方案，所选取的最大的窗口，不大于传统的窗口，所选取的最大 尺度的窗口，所包含的行的数目，可选的，不大于7。应用本发明提供的技术方案，选取Ξ个 不同尺度大小的窗口便能取得较好的增强效果。
[0057] 进一步的，可选的，W预增强点为中心选取Ξ个不同尺度大小的窗口，W第一尺 度3*3,第二尺度5巧和第Ξ尺度7*7的窗口为例（其它尺度也应在本发明的保护范围内）， 记做W3，W5, W7。中屯、点的像素值为x。。。,^。表1为第一尺度的窗口，表2为第二尺度的窗 口，表3为第Ξ尺度的窗口，如下：
[0058]
[0059] 其中，第一尺度下像素点的个数N3 = 9,第二尺度下像素点的个数N5 = 25,第Ξ 尺度下像素点的个数Ν7 = 49。计算每一尺度下所有像素点的像素值均值，即，计算W3，W5， W7内的像素值均值.丞3,亥5，交7 ;如W3的计算为：
[0060] C1)
[0061] 步骤S102,对图像中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所述像素值 均值之间的差值； 阳06引具体的，仍W W3, W5, W7 Ξ个尺度大小的窗口为例，
[0066] 其中，Δχ3为预增强点的像素值与W3内所有像素点的像素值均值之间的差值， A?为预增强点的像素值与W5内所有像素点的像素值均值之间的差值，Δχ,为预增强点的 像素值与W7内所有像素点的像素值均值之间的差值。
[0067] 步骤S103,获取增益倍数，计算与所述差值相对应的增强增量；
[0068] 具体的，获取预先设置的增益倍数。可选的，所述增益倍数记为k。
[0069] 具体的，所述计算与所述差值相对应的增强增量（比如，记为Δ X)包括：
[0070] 确定所述差值中的最大值为所述增强增量； 阳07U 具体的，仍WW3，W5，W7Ξ个尺度大小的窗口为例，确定Δχ3、Δχ5和Δχミ者中 的最大值为所述增强增量。
[0072] 或者确定所述差值中的中值为所述增强增量； 阳07引具体的，仍WW3，W5，W7Ξ个尺度大小的窗口为例，确定Δχ3、Δχ5和Δχミ者中 位居中间的值为所述增强增量。
[0074] 或者计算所述差值的平均值作为所述增强增量； 阳07引具体的，仍WW3，W5，W7Ξ个尺度大小的窗口为例，确定Δχ3、Δχ5和Δχミ者的 平均值为所述增强增量。
[0076] 或者计算每一尺度下所有像素点的像素值方差，通过每个尺度下的方差对与所述 尺度相对应的所述差值分配权重，计算所述增强增量；
[0077] 具体的，仍W W3, W5, W7 Ξ个尺度大小的窗口为例，计算每一尺度下所有像素点的 像素值方差，即分别计算W3，W5，W7内的像素值方差〇3, 〇5, 〇7;如W3中的计算为：
[0078] C5)
[0079] 然后通过每个尺度下的方差对与所述尺度相对应的所述差值分配权重，计算所述 增强增量Αχ;
[0080]
(6)
[0081] 具体的，可选的，当所述增益倍数大于0时，确定第一方差所对应的尺度下的所述 差值为所述增强增量Αχ;所述第一方差为所有尺度下像素值方差的最大值。具体的，仍W W3，W5，W7S个尺度大小的窗口为例，假设〇3, 〇5, ο,Ξ者中的最大值为σ 3,则所述第一 方差为0 3,确定与0 3所对应的尺度W3的所述差值Δχ 3为所述增强增量Δχ。
[0082] 步骤S104,对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增强增量，得到修正像素 值；所述修正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积； 阳08；3]具体的，X' center=Xcenter+k*Ax; (7)
[0084]其中，Xeewer为预增强像素点的原像素值，X ' teMer为修正像素值，^ A X为修正增 强增量。需要说明的是，所述增益倍数k的取值，为正数、零或者负数，当所述增益倍数k为 正数（即大于0的数值）时，能够实现对图像的增强效果，具体的，k的取值越大，增强效果 越强，一般，k取1时，便已经能够得到比较强的增强效果。当所述增益倍数k为负数时，能 够实现对图像的降噪处理。
[00化]步骤S105,将每一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。
[0086] 具体的，经过所述步骤S105能够实现图像中的每一个像素点像素值的替换，替换 为经过增强后的所述修正像素值，从而实现对图像的增强处理。
[0087] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种图像增强方法和 装置。采用本发明提供的技术方案，分别W图像中的各个像素点为中屯、，选取多个不同尺度 大小的窗口，计算每一尺度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度；对图像 中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所述像素值均值之间的差值；获取增益 倍数，计算与所述差值相对应的增强增量；对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增 强增量，得到修正像素值；所述修正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积；将每 一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。本发明提供的技术方案，W各个像素点 为中屯、选取多个不同尺度大小的窗口，所述窗口小于预设尺度，属于传统较小的处理窗口， 通过对多个不同尺度窗口进行分析和计算的方法实现效果较好的图像增强处理，并且计算 复杂度不高，能够避免现有技术因计算复杂度较高所导致的较难在手机端实现的问题。因 此，本发明提供的计算方案，能够W计算复杂度不高的代价取得较好的图像增强效果。
[0088] 需要说明的是，在对图像增强的过程中，为了不使噪声增强过于明显，可选的，设 置增益倍数K的取值范围：k e (-kd。，kj，kd。和k。。都是正数，分别用来表征去噪和增强的 强度，一般kd。的值在0到1之间，且kd。值越大去噪强度越大，取1时是类似于均值滤波的 强度，kd。的值一般不超过1，否则可能出现欠佳的效应（arti化cts)。k。。的值，一般也在0 到1之间，实验证明对几乎所有的图像而言取为1时已经有较强的增强效果，理论上k。。的 取值可W大于1。通过一些视频流的实验，本发明给出kd。与k。。最大值的取值典型值分别 为 8/16 和 10/16。
[0089] 另外，本发明还提供另外一种增益倍数k取值的计算方法。请参阅图2,图2为本 发明实施例提供的一种增益倍数取值的曲线图。为简化计算，运里仅用σ 3, 〇δ，0 7之间差 值绝对值的最大值max_delt_sigma[即max (I σ厂。日I，I。厂。71，I。广σ日I)]，作为衡量因 素（或者用〇3, 〇δ，者之间的方差σ。作为衡量因素）。
[0090]
(8)
[0091] 如图2所示，当max_delt_sigma<delt_sigma_th_m时，Κ取负值为滤波去噪的效 果，当 max_delt_sigma〉delt_sigma_th_m 时，K 取正值为图像增强效果。max_delt_sigma 在[0, delt_sigma_th_l]之间为强滤波区，在[delt_sigma_th_l,delt_sigma_th_m]之间 为滤波过渡区，在[delt_sigma_th_m, delt_sigma_th_h]之间为增强过渡区，大于delt_ S i gma_th_h时为强增强区。 阳092] 其中，delt_sigma_th_l在X。。。,。,越大时也越略大些，运是因为其他因素一样时， XceMOT增大时，噪声水平也会增大，由于噪声随机分布的特点，概率上导致max_delt_sigma 也更大。
[0093] 本发明给出delt_sigma_th_l的一种取值方法：
[0094] (1611：_31卵日_1：11_1 = k_g*Xcenter 0) 阳09引例如k_g的一种典型取值为4/128,与kd。和k。。分别用于调节去噪和增强的强度不 同，k_g是调节图像整体偏向去噪还是增强的参数，增大时更多的区域W去噪的方式处理， 减少时更多的区域被增强。而对于delt_sigma_th_m和delt_sigma_th_h，为简化计算，可 选的，根据行分段取固定值。需要说明的是，W上只是一种实现方案，设立过渡区的 目的是使图像更加平滑和自然，过渡区不一定采用线性实现的方式，运里只是为了简化说 明。
[0096] 由上述内容可W看出，所述增益倍数k取负值时，本发明提供的技术方案，还能够 实现对图像的降噪处理。
[0097] 为了更加全面的阐述本发明的技术方案，本发明还公开了一种图像增强装置。
[0098] 请参阅图3,图3为本发明实施例提供的一种图像增强装置的结构图。如图3所 示，该装置包括：
[0099] 第一计算模块301，用于分别W图像中的各个像素点为中屯、，选取多个不同尺度大 小的窗口，计算每一尺度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度；
[0100] 第二计算模块302,用于对图像中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下 所述像素值均值之间的差值； 阳101] 第Ξ计算模块303,用于获取增益倍数，计算与所述差值相对应的增强增量； 阳102] 第四计算模块304,用于对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增强增量， 得到修正像素值；所述修正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积； 阳103] 替换模块305,用于将每一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。
[0104] 具体的，所述第Ξ计算模块303包括：
[01化]增益倍数获取单元，用于获取所述增益倍数； 阳106] 增强增量计算单元，用于计算与所述差值相对应的增强增量。 阳107] 进一步的，所述增强增量计算单元包括： 阳10引第一计算子单元，用于确定所述差值中的最大值为所述增强增量；
[0109] 第二计算子单元，用于确定所述差值中的中值为所述增强增量；
[0110] 第Ξ计算子单元，用于计算所述差值的平均值作为所述增强增量； 阳111] 第四计算子单元，用于计算每一尺度下所有像素点的像素值方差，通过每个尺度 下的方差对与所述尺度相对应的所述差值分配权重，计算所述增强增量。
[0112] 进一步的，所述增强增量计算单元还包括：
[0113] 第五计算子单元，用于当所述增益倍数大于0时，确定第一方差所对应的尺度下 的所述差值为所述增强增量；所述第一方差为所有尺度下像素值方差的最大值。
[0114] 分别如图4日、图4b、图5日、图化、图6a和图化所示，图4a为一张原始图片，图4b 为图4a经本发明技术方案处理后的图片，图5a为另外一张原始图片，图化为图5a经本发 明技术方案处理后的图片，图6a为另外一张原始图片，图化为图6a经本发明技术方案处 理后的图片。对比能够发现，本发明实施例提供的技术方案，能够对图像实现很好的增强效 果。
[0115] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示运些实体或操作 之间存在任何运种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体 意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括 那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为运种过程、方法、物品或 者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并 不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0116] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所W描述的比较简单，相关之处参见方法部分说 明即可。
[0117] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可W直接用硬件、处理器执 行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可W置于随机存储器（RAM)、内存、只读存 储器（ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0118] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可W在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的运些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种图像增强方法，其特征在于，包括： 分别以图像中的各个像素点为中心，选取多个不同尺度大小的窗口，计算每一尺度下 所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度； 对图像中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所述像素值均值之间的差 值； 获取增益倍数，计算与所述差值相对应的增强增量； 对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增强增量，得到修正像素值；所述修正增 强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积； 将每一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取3个不同尺度大小的窗口，分别计算 每一尺度下所有像素点的像素值均值。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个不同尺度大小的窗口中，行的数 目都不大于7。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算与所述差值相对应的增强增量 包括： 确定所述差值中的最大值为所述增强增量； 或者确定所述差值中的中值为所述增强增量； 或者计算所述差值的平均值作为所述增强增量； 或者计算每一尺度下所有像素点的像素值方差，通过每个尺度下的方差对与所述尺度 相对应的所述差值分配权重，计算所述增强增量。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算与所述差值相对应的增强增量 包括： 当所述增益倍数大于0时，确定第一方差所对应的尺度下的所述差值为所述增强增 量；所述第一方差为所有尺度下像素值方差的最大值。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增益倍数的值大于0。7. -种图像增强装置，其特征在于，包括： 第一计算模块，用于分别以图像中的各个像素点为中心，选取多个不同尺度大小的窗 口，计算每一尺度下所有像素点的像素值均值；所述窗口小于预设尺度； 第二计算模块，用于对图像中的每一个像素点，计算自身像素值与所有尺度下所述像 素值均值之间的差值； 第三计算模块，用于获取增益倍数，计算与所述差值相对应的增强增量； 第四计算模块，用于对每个像素点，将像素点的原像素值加上修正增强增量，得到修正 像素值；所述修正增强增量为所述增强增量与所述增益倍数的积； 替换模块，用于将每一个像素点的所述修正像素值替换所述原像素值。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三计算模块包括： 增益倍数获取单元，用于获取所述增益倍数； 增强增量计算单元，用于计算与所述差值相对应的增强增量。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述增强增量计算单元包括： 第一计算子单元，用于确定所述差值中的最大值为所述增强增量； 第二计算子单元，用于确定所述差值中的中值为所述增强增量； 第三计算子单元，用于计算所述差值的平均值作为所述增强增量； 第四计算子单元，用于计算每一尺度下所有像素点的像素值方差，通过每个尺度下的 方差对与所述尺度相对应的所述差值分配权重，计算所述增强增量。10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述增强增量计算单元包括： 第五计算子单元，用于当所述增益倍数大于0时，确定第一方差所对应的尺度下的所 述差值为所述增强增量；所述第一方差为所有尺度下像素值方差的最大值。
【文档编号】G06T5/00GK105989579SQ201510088101
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月26日
【发明人】周鸿 , 陈敏杰, 罗小伟, 林福辉, 李 荣, 武楠, 赵喜林, 胡磊, 雍雅琴
【申请人】展讯通信（上海）有限公司