一种图像锐化方法以及相关装置的制作方法

专利名称：一种图像锐化方法以及相关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种图像锐化方法以及相关装置。
背景技术：
一张模糊的图像，在以“纸质”为载体的时代里，人们对这种“模糊”无可奈何，但 随着数字化时代的到来，图像可以交由计算机进行处理，人们便对图像的清晰度有了更高 的要求，而将模糊的图像变得清晰的图像处理过程，称之为图像锐化。图像模糊的原因有很多，比如摄像仪器在获取图像时发生抖动，扫描设备的光学 元件设计不良，或图像信号传输的过程中受到噪声的干扰等。从图像频谱分析的角度来说， 图像的模糊是因为图像中的高频分量不足，在图像的边缘部分相邻两个像素点之间亮度差 异较小，导致图像的锐利度不够。所以我们对模糊图像进行锐化处理，实质就是合理的提高 图像中的高频分量。传统的图像锐化方法是单纯的增强图像中的高频分量，使得图像边缘部分的亮度 差异提高，从而达到锐化的效果。但由于大部分噪声都是图像中高频分量，故而如果单纯的 增强高频分量的话，锐化了边缘的同时，也会锐化了噪声，使得图像中出现明显的不规则的 颗粒点，严重影响了图像的质量；而且由于图像细节中各个边缘部分所表现出来的亮度差 异理应 有所不同，如果进行统一增幅的增强的话，会使得图像中的各个细节所表现出来的 亮度差异变得不合理，使锐化后图像失真比较大。在现有技术中，在对图像的高频分量进行增强之前，会预设一个或几个增益系数 值来对图像的高频分量进行增强，以期能区分噪声和边缘特征，在一定程度上可以减少噪 声被锐化的不良影响；但是效果往往不够理想，仍然会出现在进行边缘锐化的同时也锐化 了噪声，且各种边缘细节处理仍然采取了雷同的增益，锐化后的亮度差不够合理，锐化后图 像出现较大失真。

发明内容
本发明实施例提供了一种图像锐化方法以及相关装置，用于分频段的对图像进行 锐化，避免锐化后的图像失真。本发明提供的图像锐化方法，包括获取输入图像的亮度信号；分别使用不同的 频段对输入图像的亮度信号进行高通滤波处理，得到当前像素点各个频段对应的第一高频 分量；对输入图像的亮度信号进行图像分析，得到所述当前像素点的边缘信息，输入图像的 亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值；根据所述亮度最大值，亮度最小值和当前像素点 的边缘信息确定所述第一高频分量对应的增益；根据所述对应的增益分别对所述第一高频 分量进行锐化，并输出处理结果。本发明提供的图像锐化装置，包括第一获取单元，用于获取输入图像的亮度信 号，所述输入图像由当前像素点以及当前像素点的邻域中的像素点组成；高通滤波单元，用 于分别使用不同的频段对输入图像的亮度信号进行高通滤波处理，得到当前像素点与各个频段对应的第一高频分量；图像分析单元，用于对输入图像的亮度信号进行图像分析，得到 所述当前像素点的边缘信息，输入图像的亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值；增益控 制单元，用于根据所述亮度最大值，亮度最小值和当前像素点的边缘信息确定所述第一高 频分量对应的增益；输出控制单元，用于根据所述对应的增益分别对所述第一高频分量进 行锐化，并输出处理结果。从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点本发明在获取到输入图 像的亮度信号后，使用不同的频段对该亮度信号分别进行高通滤波处理，得到与各个频段 对应的第一高频分量，然后对该亮度信号进行图像分析，得到各个频段高频分量所对应的 增益，根据该对应的增益分别对各个频段的高频分量进行锐化，从而达到合理的对图像边 缘进行锐化的目的。


图1为本发明实施例图像锐化方法的一个流程示意图；图2为本发明实施例图像锐化方法的另一个流程示意图；图3为本发明实施例图像锐化方法中进行4个方向边缘滤波的例图；图4为本发明实施例图像锐化方法的另一个流程示意图；图5为本发明实施例图像锐化方法的一个逻辑结构示意图；图6为本发明实施例图像锐化方法中多带高通滤波器的原理示意图；图7为本发明实施例图像锐化方法中分段连续函数的例图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种图像锐化方法以及相关装置，用于分频段的对图像进行 锐化，避免锐化后的图像失真。请参阅图1，本发明实施例中图像锐化方法的一个实施例包括101、获取亮度信号；图像锐化装置扫描当前图像，获取输入图像的亮度信号。该输入图像可以是以当前像素点为中心获取到的矩阵窗口图像，由当前像素点及 其邻域像素点组成，图像锐化装置对当前像素点的处理需要借助当前像素点的邻域像素点 进行分析。该亮度信号可以是YUV模型中的Y所代表的信号，或HSV模型中的V所代表的信 号，或HIS模型中的I所代表的信号，或其他的数据模型中的亮度信号。102、分频段的高通滤波；图像锐化装置分别使用不同的频段对输入图像的亮度信号进行高通滤波处理，得 到当前像素点各个频段对应的第一高频分量。图像的锐化实质上是对图像中的边缘信号的锐化，从而达到提高图像清晰度的效 果。而输入图像的边缘信号一般都是高频信号，对输入图像的亮度信号进行不同频段的高 通滤波处理，能够过滤掉输入图像中的低频信号，得到对应各个频段的边缘信号的高频分量。分频段对亮度信号进行高通滤波处理则是为了区分图像中不同的边缘细节，对不同的边缘细节分别进行处理。本发明会使用多带高通滤波器进行多频段的高通滤波处理， 例如分三个频段进行高通滤波，多带高通滤波器的频带的划分如图6所示，其中，A1、A2和 A3分别代表三个频段。Al的带宽最窄，只允许亮度信号中最高频的部分通过，A2的带宽比 Al要宽一些，A3频段的带宽最宽。103、图像分析；图像锐化装置对该亮度信号进行图像分析，而图像分析又可以分为两个部分边 缘检测和信号特征提取。在步骤102对该亮度信号进行高通滤波处理之后，得到亮度信号中的高频成分， 但由于噪声也具有高频的特征，在进行不同频段的高通滤波处理时，很可能有一个或几个 频段的频率与噪声的频率重合，所以所获得的高频分量中可能有噪声信号夹杂在里面，此 时则需要进行边缘检测，以区分边缘信号与噪声信号。在区分出边缘信号后，输出当前像素 点的边缘信息，只对当前像素点为边缘点的信号进行锐化。该输入图像的亮度信号中，包含了各种亮度信号的特征，比如输入图像中各个像 素点的亮度；本发明实施例的图像锐化装置会获取当前像素点的邻域像素点中的亮度最大 值和亮度最小值，作为确定第一高频分量增益的参考数据。可以理解的是，在实际操作中，图像锐化装置还可以根据增益精确度的需要，在亮 度信号中提取更多信号特征，参与增益的计算，此处具体不作限定。104、确定对应的增益；图像锐化装置根据当前像素点的边缘信息，及其邻域的亮度信号中亮度的最大值 以及亮度的最小值确定各个频段第一高频分量所对应的增益。在本发明的图像锐化中，不同频段会对应不同的增益值，以达到对边缘的细节分 别进行处理的效果，而根据亮度最大值和亮度最小值则可以调整增益值的大小，使得边缘 的锐化更加合理。具体如何根据亮度最大值和亮度最小值进行调整会在后续的实施例中进 行描述。在图像锐化装置进行边缘检测之后，图像锐化装置只对为边缘点信号进行锐化。105、输出处理结果。图像锐化装置根据对应的增益分别对各个频段的第一高频分量进行锐化，并输出
处理结果。在对各个频段的第一高频分量进行锐化后，可以根据锐化后的结果对输出结果进 行适当的控制，以达到更合理的对图像进行处理的效果，具体的控制方法会在后续的实施 例中描述。本发明实施例在获取到输入图像的亮度信号后，使用不同的频段对该亮度信号分 别进行高通滤波处理，得到与各个频段对应的第一高频分量，然后对该亮度信号进行图像 分析，得到各个频段高频分量所对应的增益，根据该对应的增益分别对各个频段的高频分 量进行锐化，从而达到合理的对图像边缘进行锐化的目的。边缘检测的效果直接影响到图像锐化的效果，本发明实施提供了一种有效排除噪 声的边缘检测的方法，具体请参阅图2，本发明实施例中图像处理方法的另一实施例包括201 202、本实施例中的步骤201和202的内容与前述图1所示的实施例中步骤 101和102的内容相同，此处不再赘述。
203、获取图像亮度矩阵；图像锐化装置获取该输入图像的亮度矩阵，该亮度矩阵由当前像素点的亮度值及 其邻域像素点的亮度值组成，该亮度矩阵为M和N皆大于2的长宽为NXM矩阵，当前像素 点位于该矩阵的中心位置。204、边缘滤波；图像锐化装置对该矩阵分别进行K个方向的边缘滤波。一般情况下，可以选择K 为4，即对该矩阵进行水平方向，垂直方向，45度和135度的边缘滤波。对于一些比较复杂 的图像，也可以采用多于4个方向的边缘滤波。可以理解的是，K个方向不限于上述的4个方向，K值的选取可以根据对滤噪精度 的要求以及处理设备的性能来决定，此处不作具体限定。图像锐化装置设定K个方向的方向矩阵，方向矩阵的也是M和N皆大于2的长宽 为NXM矩阵。以5X3矩阵在4个方向上的方向矩阵为例，请参阅图3，E2、E0、EU E3依次分别 为垂直、水平、45度、135度4个方向上的方向矩阵，矩阵中的数值代表该对应位置的像素点 在该矩阵方向上的斜率。205、计算方向系数；图像锐化装置根据K个方向矩阵与亮度矩阵确定当前像素点在K个方向上对应的 K个方向系数。方向系数具体的计算方法可以为将方向矩阵中的点与亮度矩阵中对应位置的点 相乘，并将相乘后得到的NXM个点的值相加后取绝对值，得到该方向上当前像素点的方向 系数。上述方向系数的计算方法仅列举出了一种，可以理解的是，方向系数在实际应用 中还可以有另外的计算方法，此处具体不作限定。206、确定边缘方向系数；图像锐化装置比较该K个方向系数的大小，将值最大的方向系数作为边缘方向系 数，最大的方向系数对应的方向为边缘方向。207、初始化边缘计数器；图像锐化装置比较边缘方向系数与第二阈值的大小，若边缘方向系数大于或等于 第二阈值，则初步确定该当前像素点为边缘方向系数对应方向上的边缘点，边缘计数器初 始化为1。若边缘方向系数小于第二阈值，则确定当前像素点不是边缘点，边缘计数器初始 化为0。第二阈值为预设的参数值，若方向系数的计算方法不一样，该第二阈值也不一样。 若边缘方向系数大于或等于第二阈值，则认为当前像素点在该边缘方向系数对应方向上具 有边缘特征，同时确定当前像素点的方向为边缘方向系数对应的方向。208、判断图像复杂度；在确定当前像素点具有边缘特征之后，可以根据对滤噪精度的要求，决定是否继 续辨别当前像素点是否为边缘点，因为使用上述的方法定当前像素点具有边缘特征之后， 当前像素点还是有可能为噪声点，所以若对滤噪精度要求较高的图像(如图像的复杂度比较高)，则需要进一步辨别当前像素点是否为边缘点。图像锐化装置根据输入图像的复杂度，判断是否需要进一步的进行边缘检测，具 体的步骤可以为将当前点的NXM邻域中各点的亮度值与该邻域中所有点的亮度平均值相减，再 将各差值取绝对值后求和，得到复杂度度量值，比较复杂度度量值与复杂度阈值的大小；若复杂度度量值小于复杂度阈值，则认为该输入图像简单，在确定当前像素点具 有边缘特征(边缘计数器初始化为1)之后，就触发步骤211。若复杂度度量值大于或等于复杂度阈值，则认为该输入图像复杂，确定当前像素 点具有边缘特征(边缘计数器初始化为1)之后，触发步骤209，进行进一步的边缘检测。上述判断复杂度的方法仅为本发明实施例列举的一种，可以理解的是，在实际应 用中，本发明还可以使用其他判断图像复杂度的方法(比如方差)，此处具体不作限定。209、获取边缘方向；图像锐化装置获取当前像素点以及其相邻像素点的边缘方向。相邻像素点在与当前像素点相邻的8个像素点中选取，一般选取当前像素点的左 边，左上，上方和右上的4个相邻像素点，方向分别为水平、135度、垂直和45度。确定邻域像素点的边缘方向的方法可以为若邻域像素点的边缘方向系数大于 或等于第二阈值，而该邻域像素点的边缘方向系数对应的边缘方向为邻域像素点的边缘 方向，并触发步骤210 ；若邻域像素点的边缘方向系数小于第二阈值，则邻域像素点没有方 向，不必触发步骤210，该邻域像素点的计数结束。210、比较方向差；图像锐化装置比较当前像素点的与邻域像素点的边缘方向，若当前像素点与其中 一个邻域像素点的边缘方向相差小于或等于预置角度，则边缘计数器加1。图像锐化装置在后续的步骤中根据边缘计数器的值确定增益值大小，例如若边 缘计数器的值小于第三阈值，则认为当前像素点不是边缘点，各个第一高频分量对应的增 益都设置为零。若边缘计数器的值大于或等于第三阈值，则认为当前像素点是边缘点，各个 第一高频分量对应的增益都不应设置为零。第三阈值如果设置为2，则图像锐化装置认为当 前像素点至少与相邻的一个邻域像素点相连，才确定当前像素点为边缘点。当边缘方向选为步骤209中描述的四个方向时，该预置角度一般设置为45度，所 以若当前像素点的方向与邻域像素点的方向相差小于或等于45度，则认为当前像素点与 该邻域像素点是连续的，边缘计数器就会加1。211、输出边缘信息；图像锐化装置中的图像分析单元输出边缘计数器的值的大小，使得图像锐化装置 中的增益控制单元可以根据边缘计数器的值确定各个第一高频分量对应的增益。212、信号特征提取；图像锐化装置对亮度信号进行图像分析，提取该亮度信号的特征，包括当前像素 点的NXM邻域中亮度变化快慢度量、亮度最大值和亮度最小值，用于确定各个第一高频分 量对应的增益。该亮度变化快慢度量为当前像素点的NXM邻域中所有相邻的两个亮度值 之间亮度变化(即差值的绝对值)的最大幅度。相邻的两个像素点可以是在水平或垂直方 向上相邻，也可在对角方向或更多方向上相邻，此处具体不作限定。
可以理解的是，在实际操作中，图像锐化装置还可以根据增益精确度的需要，在亮 度信号中提取更多信号特征，参与增益的计算，此处具体不作限定。213、确定增益值；图像锐化装置根据当前像素点对应的边缘计数器的值，亮度信号中亮度变化快慢 度量、亮度最大值以及亮度最小值确定各个频段第一高频分量所对应的增益。214、输出处理结果。图像锐化装置根据对应的增益分别对各个频段的第一高频分量进行锐化，并输出
处理结果。本发明实施例中，在进行图像锐化之前，提供了一种有效的边缘检测方法，该边缘 检测方法可根据对图像局部复杂度而调整边缘检测的精度，使得图像锐化装置对噪声的控 制更加灵活和准确，同时也提高了图像锐化的质量。图像锐化装置对各个频段对应增益的控制直接影响锐化后图像细节的表现效果， 本发明实施例提供了一种分段连续函数，对各个频段对应增益进行了准确的控制，请参阅 图4，本发明实施例中图像处理方法的另一实施例包括401 402、本实施例中的步骤401和402的内容与前述图1所示的实施例中步骤 101和102的内容相同，此处不再赘述。403、边缘检测；图像锐化装置对输入图像进行边缘检测，输出当前像素点对应的边缘计数器的 值。具体的边缘检测方法可参阅图2实施例中步骤203至211所示的边缘检测方法，也可 以使用另外的边缘检测方法，此处具体不作限定。404、信号特征提取；图像锐化装置对输入图像进行亮度信号特征提取，获取当前像素点的邻域中亮度 变化快慢度量maxst印、亮度最大值和亮度最小值，用于确定各个第一高频分量对应的增 益，以及对图像处理结果输出的控制。可以理解的是，在实际操作中，图像锐化装置还可以根据增益精确度的需要，在亮 度信号中提取更多信号特征，参与增益的计算，此处具体不作限定。405、获取亮度变化范围；图像锐化装置将信号特征提取后得到的亮度最大值与亮度最小值相减，得到亮度 变化范围Range。406、通过判断确定增益值；图像锐化装置建立一个分段连续函数，根据亮度变化范围Range，对应到该分段连 续函数中的某一点，用以确定当前像素点在各个频段中的增益。该函数的分段是由两组或更多预设的参数决定的。由于亮度变化范围Range反映 了当前像素点附近的细节情况，不同的亮度变化范围需要对应不同幅度的增强，才能达到 对图像进行合理锐化的效果。而使用连续函数的目的是使得连续物体边缘亮度变化过度 自然，不会产生跳跃性亮度增强的不良效果。以下以三段线性连续函数为例，确定各个频段对应的增益值，请参阅图7 图像锐化装置首先比较边缘计数器的值与第三阈值的大小，若边缘计数器的值小 于第三阈值，则所有第一高频分量对应的增益为零；若边缘计数器的值大于或等于第三阈值，则继续执行以下步骤。图像锐化装置将亮度变化范围Range、第一预置参数HEIGHT_THD1和第二预置参 数HEIGHT_THD0进行比较；若亮度变化范围大于或等于第一预置参数HEIGHT_THD1，则χ频段的增益Gainx等 于X频段对应的第一预置增益Bx_GAim ；若亮度变化范围小于第二预置参数HEIGHTjHDO，则根据Gainx = Bx_ GAIN0*Range/HEIGHT_THD0计算χ频段的增益，该Bx_GAIN0为χ频段对应的第二预置增益， 该第一预置参数HEIGHT_THD1大于第二预置参数HEIGHT_THD0 ；若亮度变化范围大于或等于第二预置参数且小于第一预置参数，则根据Gainx = Bx_GAIN0+(Bx_GAIN-l-Bx_GAINO)*(Range_HEIGHT_THDO)/(HEIGHT_THD1-HEIGHT_THD0)计 算x频段的增益。407、调整对应的增益；图像锐化装置在得到各个第一高频分量对应的增益之后，若Range等于零，则设 Modulation 为零；若 Range 大于零，则根据 Modulation = (M0DULATI0N_K*maxst印)/Range 来计算出增益的调整值Modulation，maxstep为步骤404图像分析中得到的亮度变化快慢 度量，MODULATIONS为系统预置的增益调整值。图像锐化装置根据增益的调整值Modulation调整输出增益，具体可根据公式 Gainx = (256-Modulation) *Gainx/256，进行调整。对输出增益进行调整，可以使得原本清晰的边缘(即相邻两点间亮度差较大)使 用较小的增益值进行锐化，原本模糊的边缘(即相邻两点间亮度差较小)使用较大的增益 值进行锐化，从而达到对图像进行合理锐化的效果。408、确定并输出锐化值；图像锐化装置将调整后的增益分别与对应各个频段的第一高频分量相乘，得到各 个频段锐化后的第二高频分量。将各个第二高频分量相加，得到当前像素点的亮度变化值； 将亮度变化值与当前像素点的亮度值相加，得到当前像素点的锐化值。图像锐化装置比较该锐化值、亮度最小值和亮度最大值的大小；若该锐化值大于或等于亮度最小值，且小于或等于亮度最大值，则该锐化值不 变；若该锐化值大于亮度最大值，则该锐化值调整为亮度最大值；若该锐化值小于亮度最小值，则该锐化值调整为亮度最小值。将调整后的锐化值与当前像素点的亮度值相减，得到调整后的亮度变化值。比较调整后的亮度变化值与第一阈值的大小，若调整后的亮度变化值的绝对值小 于第一阈值，则使用当前像素点的亮度值更新该锐化值；若调整后的亮度变化值的绝对值大于或等于第一阈值，则当该亮度变化值为正值 时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相减的差更新亮度变化值；当该亮度变化值为负 值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相加的和更新亮度变化值；使用更新后的亮度 变化值与当前像素点亮度值的和更新该锐化值。图像的噪声在亮度变化值上通常会体现为较小的值，本发明实施例尽可能地避免 加强噪声，故而设置了第一阈值，若亮度变化值小于第一阈值，则认为该亮度变化属于这种特殊的图像表达效果，不进行增强。通过上述判断控制图像锐化后的处理结果，可以使得图像在原有亮度差之间进行 增强，尽可能的减小失真。本发明实施例中提供了一种根据分段连续函数分别计算各个频段对应增益的方 法，使得图像锐化装置对图像中的不同细节分别进行处理，从而达到合理的进行图像锐化 的效果；本发明实施例中还对锐化后的图像数据进行控制，尽可能的保持图像的原有的效 果，减小了图像失真。下面对用于执行上述图像锐化方法的本发明图像锐化装置的实施例进行说明，其 逻辑结构请参考图5，本发明实施例中的图像锐化装置一个实施例包括第一获取单元501，用于获取输入图像的亮度信号，该输入图像由当前像素点以及 当前像素点的邻域像素点组成；高通滤波单元502，用于分别使用不同的频段对输入图像的亮度信号进行高通滤 波处理，得到当前像素点各个频段对应的第一高频分量；图像分析单元503，用于对输入图像的亮度信号进行图像分析，得到当前像素点的 边缘信息，输入图像的亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值；增益控制单元504，用于根据该亮度最大值，亮度最小值和当前像素点的边缘信息 确定该第一高频分量对应的增益；输出控制单元505，用于根据对应的增益分别对该第一高频分量进行锐化，并输出
处理结果。本发明实施例中的图像锐化装置的输出控制单元还可以进一步包括锐化单元5051，用于将各增益分别与对应第一高频分量相乘，得到各个频段锐化 后的第二高频分量；将各个第二高频分量相加，得到当前像素点的亮度变化值；将该亮度 变化值与当前像素点的亮度值相加，得到当前像素点的锐化值；第一控制单元5052，用于若该锐化值大于或等于该亮度最小值，且小于或等于该 亮度最大值，则该锐化值不变；第二控制单元5053，用于若该锐化值大于该亮度最大值，则该锐化值调整为该亮 度最大值；第三控制单元5054，用于若该锐化值小于该亮度最小值，则该锐化值调整为该亮
度最小值。锐化值调整单元5055，用于将调整后的锐化值与当前像素点的亮度值相减，得到 调整后的亮度变化值；若调整后的亮度变化值的绝对值小于第一阈值，则使用当前像素点 的亮度值更新该锐化值；若调整后的亮度变化值的绝对值大于或等于第一阈值，则当该亮 度变化值为正值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相减的差更新亮度变化值；当该 亮度变化值为负值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相加的和更新亮度变化值；使 用更新后的亮度变化值与当前像素点亮度值的和更新该锐化值。本发明实施例中的图像锐化装置的图像分析单元还可以进一步包括第二获取单元5031，用于获取输入图像的亮度矩阵，该亮度矩阵由当前像素点的 亮度值以及邻域像素点的亮度值组成，亮度矩阵为NXM的矩阵，M和N大于2 ；边缘滤波单元5032，用于对该亮度矩阵分别进行K个方向的边缘滤波，得到当前像素点在K个方向上对应的K个方向系数；比较单元5033，用于比较K个方向系数的大小，将值最 大的方向系数作为边缘方 向系数；边缘计数初始化单元5034，用于判断边缘方向系数是否大于或等于第二阈值，若 否，则将边缘计数器的值初始化为0 ；若是，则将边缘计数器的值初始化为1 ；边缘信息输出单元5035，输出边缘计数器的值；信号特征获取单元5036，用于获取输入图像的亮度信号中的亮度最大值和亮度最 小值；信号特征输出单元5037，用于输出亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值。本发明实施例图像处理装置的各个单元具体的交互过程如下第一获取单元501获取输入图像的亮度信号，该输入图像由当前像素点以及当前 像素点的邻域像素点组成；高通滤波单元502分别使用不同的频段对输入图像的亮度信号 进行高通滤波处理，得到当前像素点各个频段对应的第一高频分量；同时，图像分析单元 503对获取到的输入图像的亮度信号进行图像分析。图像分析可以分为两个部分边缘检测和信号特征提取。边缘检测具体过程为 第二获取单元5031获取输入图像的亮度矩阵，该亮度矩阵由当前像素点的亮度值以及邻 域像素点的亮度值组成，亮度矩阵为NXM的矩阵，M和N大于2 ；边缘滤波单元5032对该亮 度矩阵分别进行K个方向的边缘滤波，得到当前像素点在K个方向上对应的K个方向系数； 比较单元5033比较K个方向系数的大小，将值最大的方向系数作为边缘方向系数；边缘计 数初始化单元5034，用于判断边缘方向系数是否大于或等于第二阈值，若否，则将边缘计数 器的值初始化为0 ；若是，则将边缘计数器的值初始化为1 ；边缘信息输出单元5035，输出边 缘计数器的值。信号特征提取具体过程为信号特征获取单元5036，用于获取输入图像的亮度信 号中的亮度最大值和亮度最小值；信号特征输出单元5037，用于输出亮度信号中的亮度最 大值和亮度最小值。增益控制单元504结合高通滤波单元502所获得的各个第一高频分量和图像分析 单元503输出的边缘信息、亮度最大值和亮度最小值确定第一高频分量对应的增益。输出控制单元505根据对应的增益分别对该第一高频分量进行锐化并输出处理结果。输出控制的过程具体为锐化单元5051将各增益分别与对应第一高频分量相乘， 得到各个频段锐化后的第二高频分量；将各个第二高频分量相加，得到当前像素点的亮度 变化值；将该亮度变化值与当前像素点的亮度值相加，得到当前像素点的锐化值；若该锐 化值大于或等于该亮度最小值，且小于或等于该亮度最大值，第一控制单元5052则保持该 锐化值不变；若该锐化值大于该亮度最大值，第二控制单元5053则将该锐化值调整为该亮 度最大值；若该锐化值小于该亮度最小值，第三控制单元5054则将该锐化值调整为该亮度 最小值。将锐化值进行调整之后，锐化值调整单元5055使用调整后的锐化值减去当前像 素点的亮度值，得到调整后的亮度变化值。若调整后的亮度变化值的绝对值小于第一阈值， 则使用当前像素点的亮度值更新该锐化值；若调整后的亮度变化值的绝对值大于或等于第一阈值，则当该亮度变化值为正值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相减的差更新亮度变化值；当该亮度变化值为负值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相加的和更 新亮度变化值；使用更新后的亮度变化值与当前像素点亮度值的和更新该锐化值。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上 述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上对本发明所提供的一种图像锐化方法以及相关装置进行了详细介绍，对于本 领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改 变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种图像锐化方法，其特征在于，包括获取输入图像的亮度信号，所述输入图像由当前像素点以及当前像素点的邻域中的像素点组成；分别使用不同的频段对输入图像的亮度信号进行高通滤波处理，得到当前像素点与各个频段对应的第一高频分量；对输入图像的亮度信号进行图像分析，得到所述当前像素点的边缘信息，输入图像的亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值；根据所述亮度最大值，亮度最小值和当前像素点的边缘信息确定所述第一高频分量对应的增益；根据所述对应的增益分别对所述第一高频分量进行锐化，并输出处理结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据对应的增益分别对所述第一高 频分量进行锐化，并输出处理结果包括将所述增益分别与对应的第一高频分量相乘，得到各个频段锐化后的第二高频分量; 将各个第二高频分量相加，得到当前像素点的亮度变化值；将所述亮度变化值与当前像素 点的亮度值相加，得到当前像素点的锐化值；若所述锐化值大于或等于所述亮度最小值，且小于或等于所述亮度最大值，则所述锐 化值不变；若所述锐化值大于亮度最大值，则所述锐化值调整为所述亮度最大值； 若所述锐化值小于亮度最小值，则所述锐化值调整为所述亮度最小值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整锐化值之后包括 将调整后的锐化值与当前像素点的亮度值相减，得到调整后的亮度变化值；若调整后的亮度变化值的绝对值小于第一阈值，则使用当前像素点的亮度值更新所述 锐化值；若调整后的亮度变化值的绝对值大于或等于第一阈值，则当所述亮度变化值为正值 时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相减的差更新亮度变化值；当所述亮度变化值为 负值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相加的和更新亮度变化值；使用更新后的亮 度变化值与当前像素点亮度值的和更新所述锐化值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对输入图像的亮度信号进行图像分 析，得到所述当前像素点的边缘信息包括获取所述输入图像的亮度矩阵，所述亮度矩阵由所述当前像素点的亮度值以及邻域像 素点的亮度值组成，所述亮度矩阵为NXM的矩阵，所述M和N大于2 ；对所述亮度矩阵分别进行K个方向的边缘滤波，得到所述当前像素点在K个方向上对 应的K个方向系数；比较所述K个方向系数的大小，将值最大的方向系数作为边缘方向系数； 判断边缘方向系数是否大于或等于第二阈值，若否，则将边缘计数器的值初始化为0 ； 若是，则将边缘计数器的值初始化为1 ； 输出边缘计数器的值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对亮度矩阵分别进行K个方向的边缘 滤波，得到所述当前像素点在K个方向上对应的K个方向系数包括1)预设K个方向矩阵，所述K大于或等于1，所述方向矩阵为NXM的矩阵；2)将一个方向上方向矩阵中的点与所述亮度矩阵中对应位置的点相乘，并将得到的 NXM个点的值相加后取绝对值，得到所述方向上当前像素点的方向系数；3)根据步骤2)所述的方法，分别求出K个方向对应的K个方向系数。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将边缘计数器的值初始化为1之后包括获取所述当前像素点以及当前像素点相邻像素点的边缘方向； 若当前像素点的边缘方向与一个邻域像素点的边缘方向相差小于或等于预置角度，则 边缘计数器的值加1。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述亮度最大值， 亮度最小值和当前像素点的边缘信息确定所述第一高频分量对应的增益包括若边缘计数器的值小于第三阈值，则所有频段对应的增益为零； 若边缘计数器的值大于或等于第三阈值，则将所述亮度最大值与亮度最小值相减，得 到亮度变化范围Range ；若所述亮度变化范围大于或等于第一预置参数HEIGHT_THD1，则增益Gainx等于χ频段 对应的第一预置增益Bx_GAim ；若所述亮度变化范围小于或等于第二预置参数HEIGHT_THD0，则根据Gainx = Bx_ GAIN0*Range/HEIGHT_THD0计算增益，所述Bx_GAIN0为χ频段对应的第二预置增益，所述第 一预置参数大于第二预置参数；若所述亮度变化范围大于第二预置参数且小于第一预置参数，则根据Gainx = Βχ_ GAINO+ (Bx_GAINl-Bx_GAINO) * (Range_HEIGHT_THDO) / (HEIGHT_THD 1 -HEIGHT_THD0)计算增■、ΛM ；输出与所述各个第一高频分量对应的增益。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述输出与所述各个第一高频分量对应 的增益之后包括对输入图像的亮度信号进行图像分析，得到所述亮度信号中亮度变化快慢度量 maxst印，所述亮度变化快慢度量为输入图像的所述邻域中相邻两个像素点的亮度值的差 的绝对值的最大值；若Range等于零，则Modulation设为零；若 Range 大于零，则根据 Modulation = (MODULATION K*maxst印)/Range 计算出所述 增益的调整值Modulation ；所述M0DULATI0N_K为预置增益调整值； 根据所述增益的调整值调整所述各个第一高频分量对应的增益。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据增益的调整值调整所述当前像 素点各个频段对应的增益包括根据公式Gainx = (256-M0dulati0n)*Gainx/256调整所述各个第一高频分量对应的 增益的大小。
10.一种图像锐化装置，其特征在于，包括第一获取单元，用于获取输入图像的亮度信号，所述输入图像由当前像素点以及当前 像素点的邻域中的像素点组成；高通滤波单元，用于分别使用不同的频段对输入图像的亮度信号进行高通滤波处理， 得到当前像素点与各个频段对应的第一高频分量；图像分析单元，用于对输入图像的亮度信号进行图像分析，得到所述当前像素点的边 缘信息，输入图像的亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值；增益控制单元，用于根据所述亮度最大值，亮度最小值和当前像素点的边缘信息确定 所述第一高频分量对应的增益；输出控制单元，用于根据所述对应的增益分别对所述第一高频分量进行锐化，并输出 处理结果。
11.根据权利要求10所述装置，其特征在于，所述输出控制单元包括锐化单元，用于将所述增益分别与对应第一高频分量相乘，得到各个频段锐化后的第 二高频分量；将各个第二高频分量相加，得到当前像素点的亮度变化值；将所述亮度变化 值与当前像素点的亮度值相加，得到当前像素点的锐化值；第一控制单元，用于若所述锐化值大于或等于所述亮度最小值，且小于或等于所述亮 度最大值，则保持所述锐化值不变；第二控制单元，用于若所述锐化值大于所述亮度最大值，则所述锐化值调整为所述亮 度最大值；第三控制单元，用于若所述锐化值小于所述亮度最小值，则所述锐化值调整为所述亮度最小值。
12.根据权利要求11所述装置，其特征在于，所述输出控制单元还包括锐化值调整单元，用于将调整后的锐化值与当前像素点的亮度值相减，得到调整后的 亮度变化值；若调整后的亮度变化值的绝对值小于第一阈值，则使用当前像素点的亮度值 更新所述锐化值；若调整后的亮度变化值的绝对值大于或等于第一阈值，则当所述亮度变 化值为正值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相减的差更新亮度变化值；当所述亮 度变化值为负值时，使用调整后的亮度变化值与第一阈值相加的和更新亮度变化值；使用 更新后的亮度变化值与当前像素点亮度值的和更新所述锐化值。
13.根据权利要求10所述装置，其特征在于，所述图像分析单元包括第二获取单元，用于获取所述输入图像的亮度矩阵，所述亮度矩阵由所述当前像素点 的亮度值以及邻域像素点的亮度值组成，所述亮度矩阵为NXM的矩阵，所述M和N大于2 ； 边缘滤波单元，用于对所述亮度矩阵分别进行K个方向的边缘滤波，得到所述当前像 素点在K个方向上对应的K个方向系数；比较单元，用于比较所述K个方向系数的大小，将值最大的方向系数作为边缘方向系数；边缘计数初始化单元，用于判断边缘方向系数是否大于或等于第二阈值，若否，则将边 缘计数器的值初始化为0 ；若是，则将边缘计数器的值初始化为1 ； 边缘信息输出单元，输出边缘计数器的值。
14.根据权利要求10所述装置，其特征在于，所述图像分析单元还包括 信号特征获取单元，用于获取输入图像的亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值； 信号特征输出单元，用于输出所述亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值。
全文摘要
本发明实施例公开了一种图像锐化方法以及相关装置，用于分频段地对图像进行锐化，避免锐化后的图像失真。本发明实施例方法包括获取输入图像的亮度信号；分别使用不同的频段对输入图像的亮度信号进行高通滤波处理，得到当前像素点各个频段对应的第一高频分量；对输入图像的亮度信号进行图像分析，得到所述当前像素点的边缘信息，输入图像的亮度信号中的亮度最大值和亮度最小值；根据所述亮度最大值，亮度最小值和当前像素点的边缘信息确定所述第一高频分量对应的增益；根据所述对应的增益分别对所述第一高频分量进行锐化，并输出处理结果。本发明还提供了与所述图像锐化方法对应的相关装置。
文档编号H04N1/409GK101980521SQ20101055592
公开日2011年2月23日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者钟声 申请人:华亚微电子(上海)有限公司