直方图局部影像对比增强的方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种直方图局部影像对比增强的方法与装置，取得一图像或影像的直方图分布后，通过选择亮度范围的方式，压缩该直方图的非重点亮度区域的灰阶空间，使非重点亮度区域的像素挤压到小范围，而重点亮度区域的像素可取得更大的亮度灰阶值均衡化空间，再通过特定的直方图展伸对比增强法(HS)或直方图均衡对比增强法(HE)技术，将图像重点区块的灰阶值范围的扩大，而取得更明显的对比增强及影像清晰的效果，解决现有整张图像或影像欲局部增强其亮度灰阶值时，该图像或影像其他区域的像素的亮度灰阶值会同时分配失衡而造成整张图像内容失真的问题。
【专利说明】直方图局部影像对比增强的方法与装置
【技术领域】
[0001] 本发明一种增强影像对比的装置，尤指一种扩展局部影像的直方图范围以增强影 像对比的装置。
【背景技术】
[0002] 现有单张影像（照片）或连续影像（影片）的对比度对于人眼区分该影像质量的 好坏占有相当重要的地位，若拍摄的环境不理想，可能造成所取得影像的对比度不足，产生 整体影像表现疲乏的情形，为解决影像对比度不足的问题，各种增强对比度的运算法便应 运而生。
[0003] 利用对影像对比度的扩张，可使影像在视觉上产生较强烈的感受，进而达到增进 影像清晰度的目的。常见的灰阶直方图（Histogram)其灰阶（Gray)级的函数是反应影像 中像素在每种灰阶级出现的次数。如图1的所示的原始影像，图2是图1的原始影像的灰 阶直方图统计结果，其中该灰阶直方图的横坐标是灰阶级，纵坐标是该灰阶级出现的像素 个数，从图2的灰阶直方图中可知图1中的像素大部分是坐落于灰阶级20至200之间，因 此，该灰阶直方图的标示方法是影像最基本的统计特征。而影像对比增强的原理，是通过拓 展相邻像素其直方图之间的对比，使人眼在视觉上能够感知到更多的影像细节纹理以及边 缘部份。
[0004] 现有以影像的直方图为对比增强处理基础的影像对比增强技术主要分成两个类 另1J，分别是直方图展伸对比增强法（Histogram Stretching Based Methods)以及直方图均 衡对比增强法（Histogram Equalization Based Methods)的影像对比增强技术，其技术内 容分别说明如下。
[0005] 直方图展伸对比增强法（Histogram Stretching Based Methods)是利用原始影 像直方图以其全域性灰阶范围，重新拉伸分配其新的影像直方图分布，其中较著名的方法 有 Histogram Stretching (HS)以及 Improved Histogram Stretching method(IHS)等技 术，此类技术的优点在于仅只是对原直方图的灰阶分布做拉伸而不会改变原图像的亮度分 布曲线，因而演算法较简单且不会改变各像素的亮度差异关系，不会产生图像失真的情况； 然而因大部份图像的直方图在亮度灰阶值范围内很少有一整段亮度区域均无像素分布的 情况，因而此法往往因此而找不到可供拉伸的亮度范围而无法产生效果。
[0006] 前述HS方法利用原始影像的灰阶值做直方图分析，之后将其直方图拉伸扩展至 全动态区域，如图3至5所示，图3所示为原始的直方图，图4为将图3的直方图减去最小 值（0至130)，图5为图4的删减后的直方图通过HS方法后，产生扩展的直方图。该HS方 法适合使用直方图集中的影像，利用方程式（1)获得新的输出像素值，其中该数值255为在 8-bit输入影像的最大亮度值。
[0007] 【数1】
[0008]
【权利要求】
1. 一种直方图局部影像对比增强方法，其特征在于，包含有： 取得一图像； 统计该图像的直方图分布，将图像各像素按灰阶值区分为重点区域及非重点区域； 对该直方图分布的非重点区域进行压缩，取得足够的灰阶空间以对特定的灰阶区域提 供该重点区域进行延展性的对比增强；以及 将此区域灰阶级度拉大而提高亮度差异，并增强其区域影像对比，以提高图像的细节 及清晰化。
2. 如权利要求1所述的直方图局部影像对比增强方法，其特征在于，对直方图两端的 非重点区域进行压缩，通过公式
，使重点区域向两端延伸扩展。
3. 如权利要求2所述的直方图局部影像对比增强方法，其特征在于，压缩非重点区域 的非重点亮度范围的灰阶空间，使非重点区域的像素挤压到小范围，而大量像素集中的重 点亮度范围取得更大的亮度灰阶值均衡化空间，并由HS技术做灰阶值的拉伸，通过公式
转换至较大区段的灰阶，使灰阶值范围扩大。
4. 如权利要求1-3中任一所述的直方图局部影像对比增强方法，其特征在于，将图像 各像素按灰阶值区分为重点区域及两端非重点区域后，使用者通过操作模式的选择采用指 定画面特定位置的灰阶为基准灰阶，由一伫列（Queue)储存已确定与参考点相同区块/物 件的坐标，逐一比较相邻的像素是否隶属同一区块/物件，并将满足同一区块/物件的相邻 坐标再存入该伫列（Queue)中，并反复处理直到确定所有隶属同一区块/物件的像素坐标。
5. 如权利要求4所述的直方图局部影像对比增强方法，其特征在于，比较相邻的像素 是否隶属同一区块/物件，是先判断相邻像素的灰阶值与相邻的参考点灰阶值的差是否小 于一亮度差门槛，若不满足则将该像素的灰阶值与周边像素的灰阶值做平均，以根据环境 关调整其灰阶值，若该灰阶值与相邻的参考点灰阶值的差小于亮度差门槛，则亦算是隶属 同一区块/物件，并根据其原始亮度值调整重点灰阶范围，该调整重点灰阶范围是指根据 所判定的区块/物件中的像素，选择其中的最小灰阶值为L参数，最大灰阶值为Η参数。
6. -种直方图局部影像对比增强装置，其特征在于，包含有： 一输入影像转换模块，其用以输入一影像并转换为一 YCbCr信号； 一区域亮度增强模块，其与输入影像转换模块电连接，该区域亮度增强模块群依据多 数个控制信号，转换并产生一调整后的YCbCr信号； 一输出影像转换模块，其与区域亮度增强模块电连接，该输入影像转换模块输出经区 域亮度增强模块调整后的YCbCr信号； 一影像亮域输入界面，其与区域亮度增强模块电连接，该影像亮域输入界面用以选定 一个以上欲增强的灰阶度范围（H、L)，或输入一个以上的像素坐标（X、Y)及其灰阶范围门 槛⑵； 一坐标区域亮度分析单元，其与影像亮域输入界面电连接，该坐标区域亮度分析单元 依据影像亮域输入界面的像素坐标（X、Y)及灰阶范围门槛（Z)产生一可扩展范围值（Hnew、 Lnew)； 一亮域产生器，其分别与输入影像转换模块、区域亮度增强模块、坐标区域亮度分析单 元及影像亮域输入界面电连接，该亮域产生器根据YCbCr信号中的明亮度（Y)，建立该影像 信号的机率密度函数，影像亮域输入界面或坐标区域亮度分析单元产生的灰阶度范围（H、 L)，依该可扩展的范围（Hnew、Lnew)提供区域亮度增强模块进行对比增强处理。
【文档编号】G06T5/40GK104299204SQ201310300964
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】王垒, 吴孟庭, 叶书豪 申请人:王垒, 吴孟庭, 叶书豪