专利名称：图像处理设备和方法以及程序的制作方法
技术领域：
本技术涉及图像处理设备和方法以及程序，具体地涉及通过抑制图像的图像质量劣化来实现充分的平滑效果的图像处理设备和方法以及程序。
背景技术：
边缘保持平滑处理是图像处理技术中的一种。边缘保持平滑是一种非线性滤波处理，该处理在使灰阶(gradation)平滑的同时维持显著的亮度，如图像中的对象边界。该处理已在相关技术中用于噪声降低处理，这是因为该处 理在去除了精细的亮度改变的同时保持了影响可见度的对象轮廓(例如，参见A. Lev, S. W. Zucker, A. Rosenfeld, " Iterativeenhancement of noise images " , IEEE Trans. Systems, Man, and Cybernetics, Vol.SMC-7,1977 ；D. C. C. Wang, A. H. Vagnucci, C. C.Li, " Gradient inverse weightedsmoothing scheme and the evaluation of its performance " , CVGIP, Vol. 15,pp. 167-181,1981 以及 M.Nagao, T. Matsuyama, " Edge preserving smoothing" , CGIP,Vol. 9，pp.394-407，1978)。边缘保持平滑处理也用于灰阶校正处理，该处理利用能够将对象中的纹理的精细亮度改变和对象轮廓的显著亮度台阶分离开的属性，在不改变被表示为纹理的详细成分的情况下抑制其他成分的亮度差(例如，参见F. Durand, J. Dorsey, " Fast bilateralfiltering for the display of high-dynamic-range images" , Proc. of ACM SIGGRAPH2002,2002 以及 S. N. Pattanaik, H. Yee, " Adaptive gain control for high dynamicrange image display " , Proc. of Spring Conference in Computer Graphics 2002,2002)。近年来，在边缘保持平滑处理中，一种称作双边滤波器的技术被频繁地使用。一般而言，如下式⑴所表达的图像I(P。)的双边滤波器BLF (p。)执行如下计算将加权有空间方向加权函数《 (P-Pc)和亮度值方向加权函数$ (Kp)-(Kpc))的、像素位置p周围的像素值I (P)相加起来
I OJ(P-Pc) 0 (I (P)-I (Pc)) I (P)
BLF(Pc) =- ... (1)
Z Cl) (P-Pc) 0 (I (p) -I (Pc))
ps Q在公式⑴中，右侧的分母表达了加权值的归一化系数。例如，在F. Durand, J. Dorsey, " Fast bilateral filtering for the displayof h i gh-dynami c-range images " , Proc. of ACM SIGGRAPH 2002, 2002 中披露了一种利用双边滤波器的灰阶校正处理的技术。在双边滤波器中空间方向和亮度方向的加权函数形状是可选的，但是通常将矩形盒函数(rectangular box function)或钟形正态分布函数用于图像处理。
在边缘保持平滑处理中存在一种技术称作e滤波器，该滤波器类似于双边滤波器，该技术也常被使用。e滤波器可以说成是双边滤波器的空间方向加权函数为盒函数(box function)的滤波器，也就是说，可以说成是不具有依赖于像素位置的加权的双边滤波器。下式(2)是e滤波器的数学表达式。
权利要求
1.一种图像处理设备，所述图像处理设备基于图像数据中的像素位置的像素值和所述像素位置的周围区域的像素的像素值之间的差值来计算权重值，在针对所述周围区域中的像素而计算出的权重值的基础上计算所述周围区域的像素值的期望值，并且使得所述期望值作为所述像素位置的计算结果，所述图像处理设备包括 用于计算所述权重值的多个归一化加权函数； 针对所述多个归一化加权函数来计算所述周围区域中的所有像素的权重值的总和的单元； 在所述权重值的总和的基础上选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元；以及 基于所选择的归一化加权函数来计算所述周围区域中的像素值的期望值的单元。
2.根据权利要求I所述的图像处理设备， 其中，所述选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元选择使得所述权重值的总和最大的一个归一化加权函数。
3.根据权利要求I所述的图像处理设备， 其中，所述选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元提取所述权重值的总和的最大值以及与所述最大值相距预定允许宽度内的值，并且在与所提取的权重值的总和对应的归一化加权函数中选择具有最大函数宽度的函数。
4.一种图像处理设备，包括 块直方图计算单元，其针对通过在空间方向上将图像划分为多个区域所获得的每个块，计算通过在亮度方向上将所述图像划分为多个亮度范围所获得的每个箱的像素的频率值； 特征值计算单元，其计算或设置块直方图的每个箱的特征值；以及 在所述箱的频率值和特征值的基础上计算所述图像的每个像素的特征值的加权期望值的单元； 其中，所述计算所述特征值的加权期望值的单元包括 用于计算权重值的多个归一化加权函数； 针对所述多个归一化加权函数中的每个来计算所述像素的频率期望值的单元； 在所述频率期望值的基础上选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元；以及 基于所选择的归一化加权函数来计算所述像素的特征值的加权期望值的单元。
5.根据权利要求4所述的图像处理设备， 其中，所述选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元选择使得频率期望值最大的所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数。
6.根据权利要求4所述的图像处理设备， 其中，所述选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元提取所述频率期望值的最大值以及与所述最大值相距预定允许宽度内的值，并且在与所提取的频率期望值对应的归一化加权函数中选择具有最大函数宽度的函数。
7.根据权利要求4所述的图像处理设备， 其中，每个箱的特征值是表示属于该箱的像素的亮度的值。
8.根据权利要求4所述的图像处理设备， 其中，每个箱的特征值是表示属于该箱的像素的色度的值。
9.一种图像处理设备，包括 块直方图计算单元，其针对通过在空间方向上将图像划分为多个区域所获得的每个块，计算通过在亮度方向上将所述图像划分为多个亮度范围所获得的每个箱的像素的频率值； 特征值计算单元，其计算或设置块直方图的每个箱的特征值； 第一卷积单元，其针对所述频率值进行加权函数卷积； 第二卷积单元，其针对所述特征值和所述频率值的乘积进行加权函数卷积； 计算与所述图像的每个像素的亮度值对应的、所述第一卷积单元的结果的内插值的单元; 计算与所述图像的每个像素的亮度值对应的、所述第二卷积单元的结果的内插值的单元；以及 通过第一内插值除以第二内插值来计算与所述图像的每个像素的亮度值对应的特征值的加权期望值的单元， 其中，所述第一卷积单元包括 多个归一化加权函数； 针对所述多个归一化加权函数中的每个计算所述频率值的每个箱的卷积结果的单元；以及 在所述频率值的卷积结果的基础上，针对每个箱选择所述归一化加权函数以及相应频率值的卷积结果的单元，以及所述第二卷积单元包括 多个归一化加权函数； 针对所述多个归一化加权函数中的每个计算所述频率值的每个箱的卷积结果的单元; 针对所述多个归一化加权函数中的每个计算所述特征值和所述频率值的乘积的每个箱的卷积结果的单元；以及 在所述频率值的卷积结果的基础上，针对每个箱选择所述归一化加权函数以及相应的特征值和频率值的乘积的卷积结果的单元。
10.根据权利要求9所述的图像处理设备， 其中，所述选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元选择使得所述频率值的卷积结果最大的归一化加权函数。
11.根据权利要求9所述的图像处理设备， 其中，所述选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数的单元提取所述频率值的卷积结果的最大值以及与所述最大值相距预定允许宽度内的值，并且在与所提取的频率值的卷积结果对应的归一化加权函数中选择具有最大函数宽度的函数。
12.根据权利要求9所述的图像处理设备， 其中，每个箱的特征值是表示属于该箱的像素的亮度的值。
13.根据权利要求9所述的图像处理设备，其中，每个箱的特征值是表示属于该箱的像素的色度的值。
14.一种图像处理方法，所述图像处理方法基于图像数据中的像素位置的像素值和所述像素位置的周围区域的像素的像素值之间的差值来计算权重值，在针对所述周围区域中的像素计算出的权重值的基础上计算所述周围区域的像素值的期望值，并使得所述期望值作为所述像素位置的计算结果，所述图像处理方法包括 保留用于计算所述权重值的多个归一化加权函数； 针对所述多个归一化加权函数，计算所述周围区域中的所有像素的权重值的总和； 在所述权重值的总和的基础上选择所述多个归一化加权函数中的一个归一化加权函数；以及 基于所选择的归一化加权函数计算所述周围区域中的像素值的期望值。
15.一种使计算机执行处理的程序，所述处理用于基于图像数据中的像素位置的像素值和所述像素位置的周围区域的像素的像素值之间的差值来计算权重值，在针对所述周围区域中的像素计算出的权重值的基础上计算所述周围区域的像素值的期望值，并使得所述期望值作为所述像素位置的计算结果，所述处理包括 保留用于计算所述权重值的多个归一化加权函数； 针对所述多个归一化加权函数，计算所述周围区域中的所有像素的权重值的总和； 在所述权重值的总和的基础上选择归一化加权函数；以及 基于所选择的归一化加权函数计算所述周围区域中的像素值的期望值。
全文摘要
本发明涉及图像处理设备和方法以及程序。一种图像处理设备，所述图像处理设备基于图像数据中的像素位置的像素值和周围区域的像素的像素值之间的差值来计算权重值，在针对周围区域中的像素而计算出的权重值的基础上计算周围区域的像素值的期望值，并且使得所述期望值作为所述像素位置的计算结果，所述图像处理设备包括用于计算权重值的多个归一化加权函数；针对多个归一化加权函数来计算周围区域中的所有像素的权重值的总和的单元；在权重值的总和的基础上选择归一化加权函数的单元；以及基于所选择的归一化加权函数来计算周围区域中的像素值的期望值的单元。
文档编号G06T7/00GK102737363SQ20121008081
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月23日 优先权日2011年3月31日
发明者光永知生 申请人:索尼公司