图像亮度提高方法、装置、数据处理设备及存储介质与流程

1.本技术涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种图像亮度提高方法、装置、数据处理设备及存储介质。


背景技术：

2.为了提高图像的视觉效果，需要对图像的亮度进行增强处理，使得处理后的图像呈现美白的效果。然而，目前的图像亮度增强方法处理后的图像，有时会过曝以及图像缺乏层次感等问题。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中的至少一个不足，本技术实施例的目的之一在于提供一种图像亮度提高方法，应用于数据处理设备，所述方法包括：
4.获取待处理的目标图像；
5.从所述目标图像中确定出至少一部分像素作为目标像素；
6.通过非线性函数提高所述目标像素的亮度，得到处理后的目标图像，其中，所述目标像素的亮度越高，该非线性函数对所述目标像素的亮度的提高程度越小。
7.可选地，所述从所述目标图像中确定出至少一部分像素作为目标像素的步骤，包括：
8.针对所述目标图像中的每个像素，将该像素的亮度与参考亮度进行比较，将亮度小于该参考亮度的像素确定为所述目标像素。
9.可选地，所述将该像素的亮度与参考亮度进行比较之前，所述方法还包括：
10.统计该目标图像中各像素的平均亮度，将所述平均亮度作为所述参考亮度。
11.可选地，所述数据处理设备包括中央处理器以及图像处理器；
12.所述统计该目标图像中各像素的平均亮度，将所述平均亮度作为所述参考亮度的步骤，包括：
13.通过该中央处理器统计该目标图像中各像素的平均亮度，将所述平均亮度作为所述参考亮度；
14.所述通过非线性函数提高所述目标图像中的至少一部分目标像素的亮度，得到处理后的目标像素的步骤，包括：
15.通过该图像处理器，根据所述非线性函数提高所述目标图像中目标像素的亮度，得到所述处理后的目标像素。
16.可选地，所述数据处理设备预存有采集一参考图像时的第一环境亮度，所述目标图像为直播视频中的当前图像，所述将该像素的亮度与参考亮度进行比较之前，所述方法还包括：
17.获取采集所述待处理图像时的第二环境亮度，其中，所述参考图像在所述直播视频中的出现时间早于所述待处理图像在所述直播视频中的出现时间；
18.计算所述第一环境亮度与所述第二环境亮度之间的亮度差值；
19.若该亮度差值超过亮度阈值，则将所述待处理图像作为新的参考图像；
20.统计所述新的参考图像中各像素的平均亮度，将所述新的参考图像中各像素的平均亮度作为所述参考亮度。
21.可选地，所述将该像素的亮度与参考亮度进行比较之前，所述方法还包括：
22.响应第一输入操作，获得输入的所述参考亮度。
23.可选地，所述目标像素的亮度由该目标像素的rgb值决定，所述非线性函数为以s为基础的二次函数，其中s为从所述目标像素的rgb值中选取的颜色参数。
24.可选地，所述二次函数的表达式为：
[0025][0026]
式中，t为处理后的颜色参数，e为供用户自行调节的提亮因子，该提亮因子的取值范围为0到1。
[0027]
可选地，所述方法还包括：
[0028]
响应第二输入操作，获得输入的所述提亮因子。
[0029]
可选地，所述方法还包括：
[0030]
响应第三输入操作，将所述处理后的颜色参数与255的比值作为迭代初始值，通过如下表达式进行迭代：
[0031]
m
n+1
＝m
n
+d-m
n
*d；
[0032]
式中，n为迭代次数，d为从所述目标像素的rgb值中选取的颜色参数与255的比值，该选取的颜色参数与所述处理后的颜色参数相对应，m
n+1
为迭代后的比值；
[0033]
将所述迭代后的比值与255相乘得到迭代后的颜色参数值。
[0034]
被申请实施例的目的之二在于提供一种图像亮度提高装置，应用于数据处理设备，所述图像亮度提高装置包括：
[0035]
图像获取模块，用于获取目标图像；
[0036]
亮度提高模块，用于通过非线性函数提高所述目标图像中的至少一部分目标像素的亮度，得到处理后的目标像素，其中，该非线性函数在预设亮度范围内，函数结果的变化率随亮度的增加而减少；
[0037]
目标获取模块，用于根据所述处理后的目标像素，获得处理后的目标图像。
[0038]
可选地，该数据处理设备包括处理器以及存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述机器可执行指令被所述处理器执行时，实现所述的图像亮度提高方法。
[0039]
可选地，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的图像亮度提高方法。
[0040]
相对于现有技术而言，本技术具有以下有益效果：
[0041]
本技术实施例所提供的图像亮度提高方法、装置、数据处理设备及存储介质。通过在预设亮度范围内，函数结果的变化率随亮度的增加而减少的非线性函数提高目标图像中部分目标像素的亮度。由于该非线性函数的函数结果的变化率随亮度的增加而减少，使得亮度较大的像素不会因为该非线性函数产生过于明显的变化。同时，有选择性地对该目标
图像中的部分目标像素的亮度进行调整。因此，能够减少过曝以及缺乏层次感的情况。
附图说明
[0042]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0043]
图1为本技术实施例提供的数据处理设备的硬件结构示意图；
[0044]
图2为本技术实施例提供的图像亮度提高方法的步骤流程图；
[0045]
图3为本技术实施例提供的平均亮度计算步骤示意图；
[0046]
图4为本技术实施例提供的图像亮度提高装置的结构示意图。
[0047]
图标：110-图像亮度提高装置；120-存储器；130-处理器；1101-图像获取模块；1102-像素确定模块；1103-亮度提高模块。
具体实施方式
[0048]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0049]
因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0050]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0051]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0052]
如背景技术所介绍的，为了提高图像的视觉效果，需要对图像的亮度进行增强处理，使得处理后的图像呈现美白的效果。然而，目前的图像亮度增强方法处理后的图像，有时会出现过曝以及图像缺乏层次感等问题。
[0053]
鉴于此，本技术实施例提供一种图像亮度提高方法，应用于数据处理设备。其中，针对该数据处理设备，请参照图1，为本技术实施例提供的数据处理设备的硬件结构示意图。
[0054]
该数据处理设备包括图像亮度提高装置110、存储器120以及处理器130。所述存储器120、处理器130其他各元件相互之间直接或间接地通信连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述图像亮度提高装置110包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器120中或固化在所述数据处理设备的操作系统(operating system，os)中的软件功能模块。所述处理器130用于执行所述存储器120中存储的可执行模块，例如所述图像亮度提高装置110
所包括的软件功能模块及计算机程序等。
[0055]
其中，所述存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序。
[0056]
其中，所述存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，简称ram)，只读存储器(read only memory，简称rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，简称prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，简称eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，简称eeprom)等。其中，存储器120用于存储程序，处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序。所述处理器130以及其他可能的组件对存储器120的访问可在所述存储控制器的控制下进行。
[0057]
所述处理器130可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0058]
请参照图2，为本技术实施例同的应用于图1所示的数据处理设备的一种图像亮度提高方法的流程图，以下将对所述方法包括各个步骤进行详细阐述。
[0059]
步骤s100，获取目标图像。
[0060]
步骤s200，从目标图像中确定出至少一部分像素作为目标像素。
[0061]
步骤s300，通过非线性函数提高目标像素的亮度，得到处理后的目标图像，其中，目标像素的亮度越高，该非线性函数对目标像素的亮度的提高程度越小。
[0062]
应理解的是，针对不同的图像编码方式，图像中反应像素亮度的参数存在一定的区别。
[0063]
以rgb方式编码的图像为例，该图像中的每个像素分别包括rgb三个参数。rgb三个参数共同反应该像素的亮度，即rgb三个参数的值越大，则该像素的颜色越接近白色，相应的该像素的亮度则越高。
[0064]
同理，yuv方式编码的图像中，该图像中的每个像素包括yuv三个参数。其中，参数y用于决定该像素的亮度。
[0065]
该图像亮度提高方法中，通过在预设亮度范围内，函数结果的变化率随亮度的增加而减少的非线性函数提高目标图像中部分目标像素的亮度。由于该非线性函数的函数结果的变化率随亮度的增加而减少，使得亮度较大的像素不会因为该非线性函数产生过于明显的变化。同时，有选择性地对该目标图像中的部分目标像素的亮度进行调整。因此，能够减少过曝以及缺乏层次感的情况。
[0066]
为了避免对亮度已经达到一定程度的像素进行亮度增强，该数据处理设备针对目
标图像中的每个像素，将该像素的亮度与参考亮度进行比较，将亮度小于该参考亮度的像素确定为目标像素。
[0067]
由于通过参考亮度对图像中的像素进行筛选，因此，能够避免对亮度已经达到一定程度的像素再次进行亮度增强，继而出现过曝现象。同时，相较于仅提高目标图像中的某个区域的亮度，通过该参考亮度对目标图像进行全局范围内的筛选，使得处理后的目标图像的亮度表现的更加均匀。
[0068]
针对该参考亮度，作为一种可能的实施方式，该数据处理设备统计该目标图像中各像素的平均亮度，将所述平均亮度作为所述参考亮度。当然，还可以基于该平均亮度做适当的调整，本技术实施例不做过多的限定。
[0069]
例如，针对rgb方式编码的目标图像，可以通过如下方式计算该目标图像的平均亮度：
[0070][0071]
式中，i表示目标图像中的第i个像素，r
i
、g
i
以及b
i
分别表示第i个像素像素的rgb值，l
i
表示第i个像素的亮度值。进一步地，该目标图像的平均亮度可以表示为：
[0072][0073]
式中，l
b
表示该处理图像的平均亮度，n表示该目标图像中的所有像素。
[0074]
针对该参考亮度，作为另外一种可能的实施方式，该数据处理设备提供一输入界面，响应在该输入界面中的第一输入操作，获得该参考亮度。当然，该数据处理设备还可以提供该目标图像的平均亮度供用户参考。通过该输入界面可以为用户提供更多的操作空间。
[0075]
另外，在一种可能的应用场景中，该目标图像为直播视频中的当前图像。在直播场景中，主播为了达到较好的上镜效果，需要提高直播画面的亮度。其中，在户外直播时，直播画面的亮度跟随主播所处位置的变化而变化。虽然针对每帧图像均对其进行平均亮度的计算，能够提高画面亮度调整过程中的实时性，但时会占用过多的计算资源。
[0076]
鉴于此，请参照图3，在直播场景中，该数据处理设备预存有采集一参考图像时的第一环境亮度，该目标图像为直播视频中的当前图像，该数据处理设备通过如下方式确定该参考亮度：
[0077]
步骤s500，获取采集待处理图像时的第二环境亮度，其中，参考图像在直播视频中的出现时间早于待处理图像在直播视频中的出现时间。
[0078]
步骤s600，计算第一环境亮度与第二环境亮度之间的亮度差值。
[0079]
步骤s700，若该亮度差值超过亮度阈值，则将待处理图像作为新的参考图像。
[0080]
步骤s800，统计新的参考图像中各像素的平均亮度，将新的参考图像中各像素的平均亮度作为参考亮度。
[0081]
应理解，该数据处理设备可以通过光线传感器检测直播环境中的亮度，当亮度变化超过设定的亮度阈值时，则说明直播环境发生较大的变化。即主播可能从亮度较强的地方移动到亮度较弱的地方，或者主播可能从亮度较弱的地方移动到亮度较强的地方。
[0082]
以一直播视频为例，由于数据处理设备预存有采集一参考图像时的第一环境亮度，当该数据处理设备在t时刻的第二环境亮度相较于第一环境亮度的变化超过亮度阈值，则将该直播视频在t时刻的当前图像作为新的参考图像，统计该新的参考图中各像素的平均亮度，将新的参考图中各像素的平均亮度作为参考亮度。该直播视频t时刻之后的图像，均通过该参考亮度确定目标像素，直到环境中的亮度变化再次超过该亮度阈值时，重新确定新的参考亮度。
[0083]
由于该参考亮度能够跟随主播所处环境的变化而时应修变化，并且不再需要针对每帧图像均进行平均亮度的计算，因此，不仅提高了对不同环境适应能力，而且能够节约一定的计算资源。
[0084]
其中，针对该非线性函数，作为一种可能的实施方式，该目标像素的亮度由该目标像素的rgb值决定，所述非线性函数为以s为基础的二次函数，其中s为从所述目标像素的rgb值中选取的颜色参数。
[0085]
针对该二次函数，该二次函数的表达式可以为：
[0086][0087]
式中，t为处理后的颜色参数，e为供用户自行调节的提亮因子，该提亮因子的取值范围为0到1。由于该提亮因子能够在一定程度上改变该非线性函数的形状，继而改变对目标图像的亮度增强效果。因此，通过提供该提亮因子，使得用户能够对目标图像的亮度在较小的范围内进行微调。
[0088]
针对该非线性函数的表达式，可以转换成如下形式：
[0089][0090]
即通过255对各rgb值进行归一化处理后，将表示为y，表示为a，则该非线性函数的表达式，可以转换成如下形式：
[0091]
y＝2a-ea2；
[0092]
其中，由于e为供用户自行调节的提亮因子，因此，当e确定之后，函数y＝2a-ea2为一开口朝下，函数斜率随a的增加而减少的一元二次函数，且接近函数的最大值时，斜率趋近于0。
[0093]
进一步地，由于该提亮因子对目标图像的调节范围较小，该数据处理设备还可以响应用户输入的第三操作，将所述处理后的颜色参数与255的比值作为迭代初始值，通过如下表达式进行迭代：
[0094]
m
n+1
＝m
n
+d-m
n
*d；
[0095]
式中，n为迭代次数，d为从所述目标像素的rgb值中选取的颜色参数与255的比值。其中，该选取的颜色参数与所述处理后的颜色参数相对应，即该处理后的颜色参数与选取的颜色参数针对目标像素中的同一颜色。m
n+1
为迭代后的比值；
[0096]
该数据处理设备将所述迭代后的比值与255相乘，即可得到迭代后的颜色参数值。
[0097]
由于对目标图像进行处理时，其计算量与目标图像的分辨率成正相关。为了提高对目标图像进行亮度增强时的效率，该数据处理设备包括中央处理以及图像处理器。其中，
该数据处理设备通过该中央处理器统计该目标图像中各像素的平均亮度，将所述平均亮度作为所述参考亮度；通过该图像处理器，根据所述非线性函数提高所述目标图像中目标像素的亮度，得到所述处理后的目标像素。
[0098]
由于该图像处理器能够对目标图像的各像素进行并行处理，因此，能够提高对带处理图像进行亮度增强时的效率。尤其是在直播时，能够降低直播画面的延迟，提升用户体验。
[0099]
请参照图4，本技术实施例还提供一种图像亮度提高装置110，应用与数据处理设备。图像亮度提高装置110包括至少一个可以软件形式存储于存储器120中的功能模块。从功能上划分，图像亮度提高装置110可以包括：
[0100]
图像获取模块1101，用于获取目标图像。
[0101]
在本技术实施例中，该图像获取模块1101用于执行图2中的步骤s100，关于该图像获取模块1101的详细描述，可以参考步骤s100的详细描述。
[0102]
像素确定模块1102，用于通从所述目标图像中确定出至少一部分像素作为目标像素。
[0103]
在本技术实施例中，该像素确定模块1102用于执行图2中的步骤s200，关于该步骤s200的详细描述，可以参考步骤s200的详细描述。
[0104]
亮度提高模块1103用于根据所述处理后的目标像素，获得处理后的目标图像。
[0105]
在本技术实施例中，该亮度提高模块1103用于执行图2中的步骤s300，关于该步骤s300的详细描述，可以参考步骤s300的详细描述。
[0106]
本技术实施例还提供一种数据处理设备，该数据处理设备包括处理器130以及存储器120，所述存储器120存储有能够被所述处理器130执行的机器可执行指令，所述机器可执行指令被所述处理器130执行时，实现所述的图像亮度提高方法。
[0107]
本技术实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器130执行时，实现所述的图像亮度提高方法。
[0108]
综上所述，本技术实施例所提供的图像亮度提高方法、装置、数据处理设备及存储介质。通过在预设亮度范围内，函数结果的变化率随亮度的增加而减少的非线性函数提高目标图像中部分目标像素的亮度。由于该非线性函数的函数结果的变化率随亮度的增加而减少，使得亮度较大的像素不会因为该非线性函数产生过于明显的变化。同时，有选择性地对该目标图像中的部分目标像素的亮度进行调整。因此，能够减少过曝以及缺乏层次感的情况。
[0109]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于
硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0110]
另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0111]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0112]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0113]
以上所述，仅为本技术的各种实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。