图像处理方法和设备与流程

本申请涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法和设备。

背景技术：

目前，电视产业高速发展，智能化已成为了当前电视行业的必然趋势，越来越多的用户选择使用电视观看网络视频。目前网络上视频内容种类丰富、数量较多，但质量参差不齐，例如图像亮暗层次不佳等，影响观看效果，如图1所示。

目前，采用动态对比度调整算法提升对比度，根据图像的平均亮度以及低亮、中亮和高亮时的响应曲线对图像的亮度进行调整，但当平均亮度处于两个阈值之间时，会有两条响应曲线同时作用，响应曲线之间的耦合在一些场景中会产生冲突，最终导致图像对比度提升效果较差。

技术实现要素：

本申请提供一种图像处理方法和设备，以提高图像对比度，提高图像显示效果。

第一方面，本申请提供一种图像处理方法，包括：

根据图像中各个像素点之间的亮度差异，对所述图像进行区域划分，得到平坦区和非平坦区；

根据所述平坦区和非平坦区各自的亮度等级以及亮度等级对应的亮度调整策略，分别对所述平坦区和非平坦区的亮度进行调整，以得到调整后的图像；

显示所述调整后的图像。

第二方面，本申请提供一种图像处理装置，包括：

预处理模块，用于根据图像中各个像素点之间的亮度差异，对所述图像进行区域划分，得到平坦区和非平坦区；

处理模块，用于根据所述平坦区和非平坦区各自的亮度等级以及亮度等级对应的亮度调整策略，分别对所述平坦区和非平坦区的亮度进行调整，以得到调整后的图像；

显示模块，用于显示所述调整后的图像。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种显示设备，包括：

处理器、显示器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

所述显示器用于显示图像；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行第一方面中任一项所述的方法。

本申请实施例提供的图像处理方法、设备和存储介质，根据图像中各个像素点之间的亮度差异，对图像进行区域划分，得到平坦区和非平坦区；根据平坦区和非平坦区各自的亮度等级以及亮度等级对应的亮度调整策略，分别对平坦区和非平坦区的亮度进行调整，以得到调整后的图像，上述通过将图像按照亮度差异进行区域划分，并根据划分后的区域以及各自的不同亮度等级对应的调整策略进行亮度调整，对比度提升的精度更高，使得图像的对比度提升效果较好，提高了图像显示效果。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为图像示意一；

图2为低亮响应曲线；

图3为中亮响应曲线；

图4为高亮响应曲线；

图5是本申请提供的图像处理方法一实施例的流程示意图；

图6为图像示意二；

图7是本申请提供的图像处理方法一实施例的原理示意图；

图8a是本申请提供的一实施例的直方图统计示意；

图8b是本申请提供的另一实施例的直方图统计示意；

图9是本申请提供的图像处理装置一实施例的结构示意图；

图10是本申请提供的显示设备实施例的结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先对本申请所涉及的应用场景进行介绍：

本申请实施例提供的方法，应用于图像处理场景中，例如显示设备在对图像进行显示前对图像的对比度进行调整，以提高图像显示效果。

本申请提供的方法可由显示设备如处理器执行相应的软件代码实现，也可由显示设备在执行相应的软件代码的同时，通过和服务器进行数据交互来实现，例如服务器控制显示设备实现该图像处理方法。显示设备和服务器之间可以通过网络连接。

其中，显示设备例如包括：电视、个人电脑、平板电脑等终端设备。

如图2所示，为低亮响应曲线，主要针对低亮图像，图像整体亮度低，容易引起暗场细节丢失进行补偿。通过该曲线提高图像的亮度。若图像的平均亮度小于某一阈值l，该图像的平均亮度较低，则采用该低亮响应区域提高图像的亮度。例如对图1的图像进行处理，最终的图像仍然是对比度较差，层次不佳。

如图3所示，为中亮响应曲线，主要针对中亮图像，图像的亮度差小，层次差问题进行补偿。使得图像中较暗的像素点的亮度更暗，较亮的像素点的亮度更亮。如图4所示，为高亮响应曲线，主要针对高亮图像，图像整体亮度高，容易引起亮场细节丢失进行补偿。

图2-图4中横坐标x为输入亮度，纵坐标y为输出亮度，

若图像的平均亮度大于某一阈值l，且小于某一阈值m，通过低亮响应曲线和中亮响应曲线一起作用实现对比度调整。

若图像的平均亮度大于某一阈值m，且小于某一阈值h，通过高亮响应曲线和中亮响应曲线一起作用实现对比度调整。

但是，平均亮度不能完全代表图像当前的亮度分布信息，在相同的平均亮度下，图像的亮度分布会有明显差异，同时，当亮度处于两个阈值之间时，会有两条响应曲线同时作用，静态曲线之间的耦合在部分场景时会产生冲突，最终导致图像对比度提升效果较差。

本申请实施例的方法，将图像中划分平坦区和非平坦区，分别根据平坦区和非平坦区以及各自的亮度等级对应的调整策略，进行不同的对比度提升处理，改善图像中暗场景浮白(黑色背景附近星空)、亮场景暗部浮白层次较差等问题。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图5是本申请提供的图像处理方法一实施例的流程示意图。如图5所示，本实施例提供的方法，包括：

步骤101、根据图像中各个像素点之间的亮度差异，对图像进行区域划分，得到平坦区和非平坦区。

在对图像进行对比度调整之前，可以划分当前图像中的平坦区和非平坦区，平坦区例如是该区域内的像素点之间的亮度差异较小，非平坦区例如是该区域内的像素点之间的亮度差异较大，特别是相邻的像素点之间的亮度差异较大。

在一实施例中，如图7所示，步骤101之前还可以进行如下操作：

根据图像中最小亮度值和最大亮度值，确定图像中各个像素点的亮度值是否处于预设亮度范围内；

若否，则将图像中各个像素点的亮度值进行预处理，以使图像中各个像素点的亮度值处于预设亮度范围内。

具体的，如图6所示，图像中上下黑边信号输入的亮度不为0时，上下黑边会过亮，画面整体层次浮白。因此本申请实施例中可以对非标信号进行处理。

首先获取图像的信息，例如该图像对应的标准信号的预设亮度范围，例如rgblimit信号的预设亮度范围为16-235，rgbfull信号的预设亮度范围为0-255，yuv信号的预设亮度范围为16-235。

对图像的亮度进行提取，获取图像中最小亮度值minlv和最大亮度值maxlv。

若该最小亮度值或最大亮度值不属于预设亮度范围，例如针对rgblimit信号和yuv信号，最小亮度值小于16或最大亮度值大于235则该图像的信号属于非标信号，则进行预处理，使得图像中各个像素点的亮度值处于所述预设亮度范围内。

或者，例如针对rgbfull信号，最小亮度值不是0等情况也属于非标信号。

例如通过如下公式处理：

yout＝{(yin-minlv)/(maxlv-minlv)}×219+16

其中，yin表示像素点的原始亮度值，yout表示像素点处理后的亮度值。

步骤102、根据平坦区和非平坦区各自的亮度等级以及亮度等级对应的亮度调整策略，分别对平坦区和非平坦区的亮度进行调整，以得到调整后的图像；

步骤103、显示调整后的图像。

具体的，不同的区域可以按照相同或不同的调整策略调整，不同区域的不同亮度等级也可以对应相同或不同的亮度调整策略。

针对平坦区或非平坦区，若该区域的亮度均值小于或等于第一预设值，则确定所述任一区域的亮度等级为第一亮度等级；

若所述任一区域的亮度均值大于第一预设值且小于或等于所述第二预设值，则确定所述任一区域的的亮度等级为第二亮度等级；

若所述任一区域的亮度均值大于所述第二预设值，则确定所述任一区域的的亮度等级为第三亮度等级。

例如第三亮度等级为高亮度等级，第二亮度等级为中亮度等级，第一亮度等级为低亮度等级。

在本申请实施例的方法中，还可以划分更多的亮度等级，从而实现更细粒度的图像对比度调整。

例如某一平坦区或非平坦区的亮度等级为低亮度等级，则可以降低该平坦区或非平坦区的像素点的亮度值。例如某一非平坦区的亮度等级为高亮度等级，则可以将该非平坦区的亮度进行延伸，例如多增加一些亮度值，即将某些像素点的亮度值进行改变，提高亮度层次。

本实施例的方法，根据图像中各个像素点之间的亮度差异，对图像进行区域划分，得到平坦区和非平坦区；根据平坦区和非平坦区各自的亮度等级以及亮度等级对应的亮度调整策略，分别对平坦区和非平坦区的亮度进行调整，以得到调整后的图像，上述通过将图像按照亮度差异进行区域划分，并根据划分后的区域以及各自的不同亮度等级对应的调整策略进行亮度调整，对比度提升的精度更高，使得图像的对比度提升效果较好，提高了图像显示效果。

在上述实施例的基础上，进一步的，步骤101具体可以通过如下方式实现：

将图像中与相邻的像素点的亮度差异小于第一预设阈值的像素点，划分到平坦区中；

将图像中与相邻的像素点的亮度差异大于或等于第一预设阈值的像素点，划分到非平坦区中。

具体的，平坦区中相邻像素点的亮度差异较小，非平坦区中相邻像素点的亮度差异较大，可以将图像中亮度差异小于第一预设阈值的相邻像素点，划分到平坦区中；将图像中亮度差异大于或等于第一预设阈值的相邻像素点，划分到非平坦区中。

进一步的，对于平坦区的亮度调整可以采用如下方式：

若平坦区的亮度等级为第一亮度等级，则对平坦区的像素点进行压暗处理；其中当平坦区的亮度均值小于或等于所述第一预设值，平坦区的亮度等级为第一亮度等级。

在一实施例中，对平坦区的像素点进行压暗处理，具体可以通过如下方式实现：

将平坦区的各个像素点的亮度值减去平坦区的最小亮度值，得到平坦区的各个像素点调整后的亮度值。

具体的，对于平坦区的第一亮度等级对应的调整策略如下：

第一亮度等级例如为低亮度等级，低亮度等级的平坦区域类似电影上下黑边或黑夜背景，将该平坦区中各个像素点的亮度值压暗，例如减去该平坦区中的最小亮度值，将暗场压黑，提高整个图像对比度。可以按照该公式处理yout＝yin-minlv1。其中，yin表示像素点的原始亮度值，yout表示像素点处理后的亮度值。minlv1表示该平坦区中的最小亮度值。

对于中亮度等级和高亮度等级的平坦区可以保持原有亮度，不进行处理。

进一步的，对于非平坦区的亮度调整可以采用如下方式：

若非平坦区的亮度等级为第一亮度等级或第二亮度等级，则对非平坦区的像素点进行压暗处理，其中当非平坦区的亮度均值小于或等于第一预设值，非平坦区的亮度等级为第一亮度等级，当非平坦区的亮度均值大于第一预设值且小于或等于第二预设值，非平坦区的亮度等级为第二亮度等级；

在一实施例中，对非平坦区的像素点进行压暗处理，具体可以通过如下方式实现：

将非平坦区中亮度值小于第二预设阈值的像素点的亮度值，减去非平坦区的最小亮度值，得到非平坦区的各个像素点调整后的亮度值；

若非平坦区的亮度等级为第三亮度等级，则对所述非平坦区的像素点进行亮度值扩展处理，其中当所述非平坦区的亮度均值大于所述第二预设值，所述非平坦区的亮度等级为第三亮度等级；

在一实施例中，对非平坦区的像素点进行亮度值扩展处理，具体可以通过如下方式实现：

将非平坦区的各个像素点的亮度值减去非平坦区的最小亮度值，得到第一中间值，将第一中间值除以亮度差值，得到第二中间值，将第一中间值乘以非平坦区的最大亮度值，得到非平坦区的各个像素点调整后的亮度值；亮度差值为非平坦区的最大亮度值和最小亮度值之差。

具体的，对于非平坦区的第一亮度等级和第二亮度等级对应的调整策略如下：

第一亮度等级例如为低亮度等级，第二亮度等级例如为中亮度等级，对当前非平坦区中的低亮度像素点进行压暗处理，以提高对比度，设置低亮阈值y1，对当前非平坦区中亮度小于y1的像素进行压暗处理，其他像素不进行处理。例如该非平坦区可能是星空，背景时夜空黑色，有很多星星，则将背景压暗，使得星星和夜空的对比更明显。

进一步的，若非平坦区的亮度等级为第一亮度等级，例如低亮度等级，则在亮度调整之前可以进行如下操作：

对非平坦区的亮度信息进行直方图统计，获取非平坦区的亮度分布，亮度分布包括至少两个亮度值；

若亮度分布中亮度值的数量小于第三预设阈值，且亮度分布中各个亮度值之间的亮度差异大于第四预设阈值，则将非平坦区中亮度值小于第二预设阈值的像素点的亮度值，减去非平坦区的最小亮度值。

具体的，对该非平坦区的亮度信息进行直方图统计，得到亮度分布，亮度分布包括多个亮度值，以及各个亮度值对应的像素点的个数(图8a中横坐标表示亮度值，纵坐标表示像素点的个数)，如果亮度分布中各个亮度值分布较为均匀或无规律，则不进行处理；如图8a所示，如果亮度值较少(例如小于第三预设阈值)，分布较为规律，亮暗差异较为明显(例如亮度差异大于第四预设阈值)，则对当前非平坦区中的低亮度像素点进行压暗处理，以提高对比度，设置低亮阈值y1，对当前非平坦区中亮度小于y1的像素进行压暗处理，其他像素不进行处理。例如该非平坦区可能是星空，背景时夜空黑色，有很多星星，则将背景压暗，使得星星和夜空的对比更明显。

对于非平坦区的第三亮度等级对应的调整策略如下：

第三亮度等级例如为高亮度等级，则该非平坦区则可能亮度饱和、低亮层次较差，可以对该非平坦区的亮度值进行扩展，提升亮暗层次。

例如该非平坦区中最大亮度值不变，其他像素点的亮度值减小。例如参见如下公式：

yout＝{(yin-minlv2)/(maxlv2-minlv2)}×maxlv2

其中，yin表示像素点的原始亮度值，yout表示像素点处理后的亮度值。minlv2表示该非平坦区中的最小亮度值，maxlv2表示该非平坦区中的最大亮度值。yin-minlv2得到第一中间值，(yin-minlv2)/(maxlv2-minlv2)得到第二中间值。

如图8b所示，例如可以将小于最大亮度值的亮度值对应的像素点的亮度进行均衡化处理，以增加该非平坦区中小于最大亮度值的亮度值的像素点，图8b中左边为处理前的直方图统计结果，右边为处理后的直方图统计结果。

本实施例中，对于划分的平坦区或非平坦区，改变不同区域的图像亮度分布，使得图像的对比度更显著，提升了显示效果。

图9为本申请提供的图像处理装置一实施例的结构图，如图9所示，本实施例的图像处理装置，包括：

预处理模块901，用于根据图像中各个像素点之间的亮度差异，对所述图像进行区域划分，得到平坦区和非平坦区；

处理模块902，用于根据所述平坦区和非平坦区各自的亮度等级以及亮度等级对应的亮度调整策略，分别对所述平坦区和非平坦区的亮度进行调整，以得到调整后的图像；

显示模块903，用于显示所述调整后的图像。

在一种可能的实现方式中，预处理模块901，用于：

将所述图像中与相邻的像素点的亮度差异小于第一预设阈值的像素点，划分到平坦区中；

将所述图像中与相邻的像素点的亮度差异大于或等于第一预设阈值的像素点，划分到非平坦区中。

在一种可能的实现方式中，处理模块902，用于：

若所述平坦区的亮度等级为第一亮度等级，则对所述平坦区的像素点进行压暗处理，其中当所述平坦区的亮度均值小于或等于所述第一预设值，所述平坦区的亮度等级为第一亮度等级。

在一种可能的实现方式中，处理模块902，用于：

将所述平坦区的各个像素点的亮度值减去所述平坦区的最小亮度值，得到所述平坦区的各个像素点调整后的亮度值。

在一种可能的实现方式中，处理模块902，用于：

若所述非平坦区的亮度等级为第一亮度等级或第二亮度等级，则对所述非平坦区的像素点进行压暗处理，其中当所述非平坦区的亮度均值小于或等于所述第一预设值，所述非平坦区的亮度等级为第一亮度等级，当所述非平坦区的亮度均值大于所述第一预设值且小于或等于第二预设值，所述非平坦区的亮度等级为第二亮度等级；

若所述非平坦区的亮度等级为第三亮度等级，则对所述非平坦区的像素点进行亮度值扩展处理，其中当所述非平坦区的亮度均值大于所述第二预设值，所述非平坦区的亮度等级为第三亮度等级。

在一种可能的实现方式中，处理模块902，用于：

将所述非平坦区中亮度值小于第二预设阈值的像素点的亮度值，减去所述非平坦区的最小亮度值，得到所述非平坦区的各个像素点调整后的亮度值。

在一种可能的实现方式中，处理模块902，用于：

将所述非平坦区的各个像素点的亮度值减去所述非平坦区的最小亮度值，得到第一中间值，将所述第一中间值除以亮度差值，得到第二中间值，将所述第二中间值乘以所述非平坦区的最大亮度值，得到所述非平坦区的各个像素点调整后的亮度值；所述亮度差值为所述非平坦区的最大亮度值和所述最小亮度值之差。

在一种可能的实现方式中，处理模块902，用于：

对所述非平坦区的亮度信息进行直方图统计，获取所述非平坦区的亮度分布，所述亮度分布包括至少两个亮度值；

若所述亮度分布中亮度值的数量小于第三预设阈值，且所述亮度分布中各个所述亮度值之间的亮度差异大于第四预设阈值，则对所述非平坦区的像素点进行压暗处理。

在一种可能的实现方式中，预处理模块901，还用于：

根据所述图像中最小亮度值和最大亮度值，确定所述图像中各个像素点的亮度值是否处于预设亮度范围内；

若否，则将所述图像中各个像素点的亮度值进行预处理，以使所述图像中各个像素点的亮度值处于所述预设亮度范围内。

本实施例的装置，可以用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图10为本申请提供的显示设备实施例的结构图，如图10所示，该显示设备包括：

处理器101、显示器103，以及，用于存储处理器101的可执行指令的存储器102。显示器103用于显示图像。

上述部件可以通过一条或多条总线进行通信。

其中，处理器101配置为经由执行所述可执行指令来执行前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，此处不再赘述。

本申请实施例中还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述方法实施例中对应的方法，其具体实施过程可以参见前述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。