一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法及系统的制作方法【专利摘要】本发明公开了一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法及系统，方法包括：在视频流中抓取每一帧图像img，对每一帧图像进行如下步骤：S1：调整低亮度区域；S2：调整高亮度区域；S3：智能融合。本发明对现有单帧宽动态技术做方法上的改进，经过实测，在宽动态场景中，能够对暗区域和亮区域都做调整，尤其是对亮区域的处理，效果较明显。部分算子采用查表实现，减少了运算步骤，融合参数的自动计算适合工程化实现。与现有技术相比，对高亮区域调整明显；适合较暗场景的处理，也适合较亮场景的处理；原理简单，方便硬件实现；智能融合，无参数调节。【专利说明】-种自动识别亮区和暗区的单顺宽动态増强方法及系统
技术领域：
[0001]本发明设及一种自动识别亮区和暗区的单帖宽动态增强方法及系统。【
背景技术：
】[0002]目前大多数SOC忍片里面已经集成了单帖宽动态调整算法，但大多数SOC调整算法只对暗区进行了调整，对亮区调整不大或未有明显改善，无法满足复杂多变的实际应用环境，尤其是在亮、暗交替的场景，会出现曝光过度导致图像信息丢失。本发明的调整方法目的是进一步提升宽动态场景中亮区的细节，对现有技术做进一步完善。【
发明内容】[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动识别亮区和暗区的单帖宽动态增强方法及系统，设计亮区和暗区调整框架、亮区调整算法、生成查表方法W及亮区和暗区自动识别方法。[0004]本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：一种自动识别亮区和暗区的单帖宽动态增强方法，在视频流中抓取每一帖图像img，对每一帖图像进行如下步骤：[0005]S1:调整低亮度区域，包括W下子步骤：[0006]S11:取原始图像img每个像素点颜色分量的最小值，得到的结果记为minRGBl;[0007]S12:将步骤S11中得到的minRGBl取反，即：255-minRGBl，得到的结果记为MminRGBl；[000引S13:将步骤S12中得到的MminRGBl代入双边滤波器，结果记为bfl;[0009]S14:将步骤S13得到的结果进行查表，结果记为lookbfl;其中，表格的产生按照如下方式生成：[0010]el=a(b-x)'/b[0011]table=y6i[001^式中，a、b为可调参数;el为中间结果，table为生成的表格，x、y的取值分别为：[0013]x=0,l,2,3,...255[0014]7=0,1,2,3,...255；[0015]由于分母不能为0，因此，对y中的0修正为1再代入计算；[0016]S2:调整高亮度区域，包括W下子步骤：[0017]S21:将原始图像img取反，结果记为img2,即：img2=255-img;[0018]S22:将步骤S21中得到的结果图像中每个像素点取颜色分量最小值，结果记为min2；[0019]S23:将步骤S22得到的结果取反，结果记为Mmin2,即Mmin2=255-min2;[0020]S24:将步骤S23得到的结果代入的双边滤波器，结果记为bf2;[0021]S25:将步骤S24得到的结果进行查表，结果记为lookbf2;其中，表格的产生按照步骤S14的方式产生；[0022]S26:将步骤S25得到的结果取反，结果记为Μlookbf2,即Μlookbf2=255-loold)f2;[0023]S3:智能融合，将步骤SI中产生的结果lookbfl与步骤S2产生的结果Mloo化f2按照如下方式融合：[0024]out=m·lookbfl+(l-m)·Mlookbf2；[0025]式中，out为融合结果，m为融合参数，取值范围为[0，1]，当m较小时，主要调整高亮区域;当m较大时，调整低亮度区域。[0026]步骤S1中，a的取值范围为[1，引，b的取值范围为[1，255]。[0027]所述的m较小的区间为[0，0.5)，所述的m较小的区间为[0.5，1]。[0028]所述的步骤S3包括W下子步骤：[0029]S31:检测亮区：将步骤S11的minRGBl代入W下公式计算，得到高亮度区域图像0(x,y)：[0030]o(x,y)=l/(l+;r(x,y)-z);[0031]式中，r(X，y)表示像素点在坐标(X，y)的minRGB1的值，z为参数;然后遍历高亮度区域图像〇(x，y)，对每一个像素点〇(x，y)进行二值化处理：当L(x，y)值大于等于Μ时，c/(X，7)=1，当1^义，7)值小于細寸，〇'(义，7)=0，即：[0032][0033]式中，〇/(X，y)为二值化图像，Μ为图像minRGBl的均值，求取方法为累加minRGBl图像所有像素值，再除WminRGBl图像的像素个数；[0034]S32:计算面积:将〇/(x，y)图像所有像素值累加，得到的结果记为，k^为图像高亮区域的面积;设minRGBl图像像素个数为k"，则计算亮区占minRGBl图像大小的比率为t:[0035]t=k'/k";[0036]S33:计算均值:将步骤S31中得到的亮区二值化图像〇/(X，y)与minRGBl图像对应像素点相乘，得到的结果记为0"(X，y)，即：[0037]0"(x,y)=minRGBl·0'(x,y);[0038]将o"(x，y)图像所有像素值累加，得到的结果记为k，按照W下公式计算minRGBl图像的亮区均值:[0039]M'=k/k';[0040]S34:确定融合参数m:[0041](1)当亮区均值Μ/大于等于第一阔值即寸，融合参数m的选取由检测亮区的决定：当亮区域面积占图像总面积的比例t大于Q%时，此时主要调整亮区域，调整参数m取X，X大于〇.5;否则取0;[0042](2)当亮区均值小于第一阔值即寸，主要调整暗区域，融合参数m取1;[0043]S35:智能融合:将步骤S34得到的融合参数m、步骤S1中得到的lookbflW及步骤S2中得到的Mloo化f2代入W下公式进行融合：[0044]out=m·lookbf1+(1-m)·Mlookbf2；[0045]其中，out为融合结果，m为计算得到的融合参数。[0046]所述的第一阔值P的值为200，Q的取值为40，X的取值为0.6，Z的值取10。[0047]-种自动识别亮区和暗区的单帖宽动态增强系统，包括：[0048]图像帖获取模块:用于在视频流中住区每一帖图像；[0049]低亮度区域调整模块：用于对低亮度区域进行调整，包括顺次连接的取像素点最小值子模块A、取反子模块A、双边滤波子模块A和查表子模块A;所述的查表子模块A包括表生成单元A和表查询单元A;[0050]高亮度区域调整模块：用于对高亮度区域进行调整，包括顺次连接的取反子模块B、取像素点最小值子模块B、取反子模块C、双边滤波子模块B、查表子模块B和取反子模块D;所述的查表子模块B包括表生成单元B和表查询单元B;[0051]智能融合模块:用于将低亮度区域调整模块产生的结果与高亮度区域调整模块产生的结果进行智能融合。[0052]所述的智能融合模块包括顺次连接的亮度检测子模块、面积计算子模块、均值计算子模块、融合参数确定子模块和智能融合子模块。[0053]本发明的有益效果是：[0054]本发明是对现有单帖宽动态技术做方法上的改进，经过实测，在宽动态场景中，能够对暗区域和亮区域都做调整，尤其是对亮区域的处理，效果较明显。部分算子采用查表实现，减少了运算步骤，融合参数的自动计算适合工程化实现。与现有技术相比，存在W下优势：（1)对高亮区域调整明显；（2)适合较暗场景的处理，也适合较亮场景的处理；（3)原理简单，方便硬件实现；（4)智能融合，无参数调节。【附图说明】[0055]图1为本发明方法流程图。【具体实施方式】[0056]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案:如图1所示，一种自动识别亮区和暗区的单帖宽动态增强方法，在视频流中抓取每一帖图像img，对每一帖图像进行如下步骤：[0057]S1:调整低亮度区域，包括W下子步骤：[0化引S11:取原始图像img每个像素点颜色分量的最小值，得到的结果记为minRGBl;[0059]S12:将步骤S11中得到的minRGBl取反，即：255-minRGBl，得到的结果记为MminRGBl；[0060]S13:将步骤S12中得到的MminRGBl代入双边滤波器，结果记为bfl;[0061]S14:将步骤S13得到的结果进行查表，结果记为lookbfl;其中，表格的产生按照如下方式生成：[0062]el=a(b-x)'/b[0063]table=y6i[0064]式中，a、b为可调参数;el为中间结果，table为生成的表格，x、y的取值分别为：[00化]χ=〇，1，2,3,...255[0066]7=0,1,2,3,...255；[0067]由于分母不能为0，因此，对y中的0修正为1再代入计算；[0068]S2:调整高亮度区域，包括W下子步骤：[0069]S21:将原始图像img取反，结果记为img2,即：img2=255-img;[0070]S22:将步骤S21中得到的结果图像中每个像素点取颜色分量最小值，结果记为min2；[0071]S23:将步骤S22得到的结果取反，结果记为Mmin2，即Mmin2=255-min2;[0072]S24:将步骤S23得到的结果代入的双边滤波器，结果记为bf2;[0073]S25:将步骤S24得到的结果进行查表，结果记为lookbf2;其中，表格的产生按照步骤S14的方式产生；[0074]S26:将步骤S25得到的结果取反，结果记为Μlookbf2,即Μlookbf2=255-loold)f2;[00巧]S3:智能融合，将步骤SI中产生的结果lookbfl与步骤S2产生的结果Mloo化f2按照如下方式融合：[0076]out=m·lookbfl+(l-m)·Mlookbf2；[0077]式中，out为融合结果，m为融合参数，取值范围为[0，1]，当m较小时，主要调整高亮区域;当m较大时，调整低亮度区域。[007引步骤S1中，a的取值范围为[1，引，b的取值范围为[1，255]。[0079]所述的m较小的区间为[0，0.5)，所述的m较小的区间为[0.5，1]。[0080]所述的步骤S3包括W下子步骤：[0081]S31:检测亮区：将步骤S11的minRGBl代入W下公式计算，得到高亮度区域图像0(x,y)：[0082]o(x,y)=l/(l+;r(x,y)-z);[0083]式中，;r(x，y)表示像素点在坐标(x，y)的minRGBl的值，z为参数;然后遍历高亮度区域图像〇(x，y)，对每一个像素点〇(x，y)进行二值化处理：当L(x，y)值大于等于Μ时，c/(X，7)=1，当1^义，7)值小于細寸，〇'(义，7)=0，即：[0084][0085]式中，〇/(X，y)为二值化图像，Μ为图像minRGBl的均值，求取方法为累加minRGBl图像所有像素值，再除WminRGBl图像的像素个数；[0086]S32:计算面积:将〇/(x，y)图像所有像素值累加，得到的结果记为k/，k/为图像高亮区域的面积;设minRGBl图像像素个数为k"，则计算亮区占minRGBl图像大小的比率为t:[0087]t=k'/k";[0088]S33:计算均值:将步骤S31中得到的亮区二值化图像〇/(X，y)与minRGBl图像对应像素点相乘，得到的结果记为0"(X，y)，即：[0089]0"(x,y)=minRGBl·0'(x,y);[0090]将〇"(x，y)图像所有像素值累加，得到的结果记为k，按照W下公式计算minRGBl图像的亮区均值:[0091]M'=k/k';[0092]S34:确定融合参数m:[0093](1)当亮区均值Μ/大于等于第一阔值即寸，融合参数m的选取由检测亮区的决定：当亮区域面积占图像总面积的比例t大于Q%时，此时主要调整亮区域，调整参数m取X，X大于〇.5;否则取0;[0094](2)当亮区均值小于第一阔值即寸，主要调整暗区域，融合参数m取1;[00M]S35:智能融合:将步骤S34得到的融合参数m、步骤S1中得到的lookbflW及步骤S2中得到的Mloo化f2代入W下公式进行融合：[0096]out=m·lookbfl+(l-m)·Mlookbf2；[0097]其中，out为融合结果，m为计算得到的融合参数。[009引所述的第一阔值P的值为200，Q的取值为40，X的取值为0.6，Z的值取10。[0099]-种自动识别亮区和暗区的单帖宽动态增强系统，与方法对应，包括：[0100]图像帖获取模块:用于在视频流中住区每一帖图像；[0101]低亮度区域调整模块：用于对低亮度区域进行调整，包括顺次连接的取像素点最小值子模块A、取反子模块A、双边滤波子模块A和查表子模块A;所述的查表子模块A包括表生成单元A和表查询单元A;[0102]高亮度区域调整模块：用于对高亮度区域进行调整，包括顺次连接的取反子模块B、取像素点最小值子模块B、取反子模块C、双边滤波子模块B、查表子模块B和取反子模块D;所述的查表子模块B包括表生成单元B和表查询单元B;[0103]智能融合模块:用于将低亮度区域调整模块产生的结果与高亮度区域调整模块产生的结果进行智能融合。[0104]所述的智能融合模块包括顺次连接的亮度检测子模块、面积计算子模块、均值计算子模块、融合参数确定子模块和智能融合子模块。[0105]本发明的关键点：[0106]1、图像高亮区域反向处理方法；[0107]2、生成表格的方法；[010引3、融合参数的计算方法。【主权项】1.一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法，其特征在于:在视频流中抓取每一帧图像img，对每一帧图像进行如下步骤：S1:调整低亮度区域，包括以下子步骤：S11:取原始图像img每个像素点颜色分量的最小值，得到的结果记为minRGBl;S12:将步骤SI1中得到的minRGBl取反，即：255-minRGBl，得到的结果记为MminRGBl;S13:将步骤S12中得到的MminRGBl代入双边滤波器，结果记为bf!;S14:将步骤S13得到的结果进行查表，结果记为lookbfl;其中，表格的产生按照如下方式生成：el=a(b-x)./btable=yel式中，a、b为可调参数;e1为中间结果，table为生成的表格，x、y的取值分别为：x=0,1,2,3,...255y=0，1，2，3，···255;由于分母不能为〇，因此，对y中的〇修正为1再代入计算；S2:调整高亮度区域，包括以下子步骤：S21:将原始图像img取反，结果记为img2,即：img2=255-img;S22:将步骤S21中得到的结果图像中每个像素点取颜色分量最小值，结果记为min2;S23:将步骤S22得到的结果取反，结果记为Mmin2，即Mmin2=255-min2;S24:将步骤S23得到的结果代入的双边滤波器，结果记为bf2;S25:将步骤S24得到的结果进行查表，结果记为l〇〇kbf2;其中，表格的产生按照步骤S14的方式产生；S26:将步骤S25得到的结果取反，结果记为Mlookbf2，即Mlookbf2=255-lookbf2;S3:智能融合，将步骤SI中产生的结果lookbfl与步骤S2产生的结果Mlookbf2按照如下方式融合：out=m·lookbf1+(1-m)·Mlookbf2；式中，out为融合结果，m为融合参数，取值范围为[0，1]，当m较小时，主要调整高亮区域;当m较大时，调整低亮度区域。2.根据权利要求1所述的一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法，其特征在于:步骤S1中，a的取值范围为[l，5]，b的取值范围为[1，255]。3.根据权利要求1所述的一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法，其特征在于:所述的m较小的区间为[0，0.5)，所述的m较小的区间为[0.5，1]。4.根据权利要求1所述的一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法，其特征在于:所述的步骤S3包括以下子步骤：S31:检测亮区：将步骤S11的minRGBl代入以下公式计算，得到高亮度区域图像o(x，y):o(x，y)=l/(l+r(x，y)-z);式中，r(x，y)表示像素点在坐标(x，y)的minRGBl的值，z为参数;然后遍历高亮度区域图像〇(x，y)，对每一个像素点〇(x，y)进行二值化处理:当L(x，y)值大于等于Μ时，c/(x，y)=1，当以1，7)值小于圃寸，〇/(1，7)=0，即：式中，c/(X，y)为二值化图像，Μ为图像minRGB1的均值，求取方法为累加minRGB1图像所有像素值，再除以minRGBl图像的像素个数；S32:计算面积:将c/(X，y)图像所有像素值累加，得到的结果记为V为图像高亮区域的面积;设minRGBl图像像素个数为k〃，则计算亮区占minRGBl图像大小的比率为t:t=k7/?'；S33:计算均值:将步骤S31中得到的亮区二值化图像c/(x，y)与minRGBl图像对应像素点相乘，得到的结果记为〇〃（X，y)，即：〇"(x,y)=minRGBl·ο7(χ,y)；将〇〃（x，y)图像所有像素值累加，得到的结果记为k，按照以下公式计算minRGBl图像的亮区均值W:M7=k/k7；S34:确定融合参数m:(1)当亮区均值，大于等于第一阈值P时，融合参数m的选取由检测亮区的决定：当亮区域面积占图像总面积的比例t大于Q%时，此时主要调整亮区域，调整参数m取X，X大于0.5;否则取〇;(2)当亮区均值W小于第一阈值P时，主要调整暗区域，融合参数m取1;S35:智能融合:将步骤S34得到的融合参数m、步骤S1中得到的lookbfl以及步骤S2中得到的Ml〇〇kbf2代入以下公式进行融合：out=m·lookbf1+(1-m)·Mlookbf2；其中，out为融合结果，m为计算得到的融合参数。5.根据权利要求4所述的一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法，其特征在于:所述的第一阈值P的值为200，Q的取值为40，X的取值为0.6，z的值取10。6.如权利要求1~5中任意一项所述的一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强系统，其特征在于:包括：图像帧获取模块:用于在视频流中住区每一帧图像；低亮度区域调整模块：用于对低亮度区域进行调整，包括顺次连接的取像素点最小值子模块A、取反子模块A、双边滤波子模块A和查表子模块A;所述的查表子模块A包括表生成单元A和表查询单元A;高亮度区域调整模块：用于对高亮度区域进行调整，包括顺次连接的取反子模块B、取像素点最小值子模块B、取反子模块C、双边滤波子模块B、查表子模块B和取反子模块D;所述的查表子模块B包括表生成单元B和表查询单元B;智能融合模块:用于将低亮度区域调整模块产生的结果与高亮度区域调整模块产生的结果进行智能融合。7.根据权利要求6所述的一种自动识别亮区和暗区的单帧宽动态增强方法，其特征在于:所述的智能融合模块包括顺次连接的亮度检测子模块、面积计算子模块、均值计算子模块、融合参数确定子模块和智能融合子模块。【文档编号】H04N5/217GK105872397SQ201610203548【公开日】2016年8月17日【申请日】2016年4月1日【发明人】刘军,向多春,沈建【申请人】成都振芯科技股份有限公司