使用数字景象分析实行图像的亮度调节制造技术

处理表示一个图像的数字图像信号的系统，所述图像既包括亮度数据，也包括色度数据，所述系统最优映射亮度数据到一个最终应用的色调再现能力，所述系统包括： 获取图像信号并从图像信号中分离亮度数据的设备； 一个存储所述亮度数据的输入缓冲器； 从所述输入缓冲器中读取和分配所述亮度数据到多个具有预定大小的图像块的设备； 为每一所述图像块确定一个块亮度平均值的设备； 将预先选定的具有所述亮度数据的所述图像块有选择地组合为段的设备； 确定每一段中最大所述块亮度平均值和最小所述块亮度平均值之间的差、并比较所述差与一个预定阈值的设备； 标识所述差超过所述预定阈值的段为活动段的设备； 为每一活动段确定一个段亮度平均值作为每一段最大和最小块亮度平均值的平均值的设备； 加权和计数相应于每一所述段亮度平均值的活动段的数目的设备； 生成所述活动段数目相对于所述段亮度平均值的直方图的设备； 选择相应于最终应用的色调再现能力的一个色调再现范围的设备； 映射所述段亮度平均值到所述最终应用的所述色调再现范围和产生相应于所述映射的一个数字输出信号的设备。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及的是一个改进的图像处理系统以及用于该系统的方法，特别地说，本专利技术涉及的是调节使用数字方式表示的图像亮度的系统以及用于该系统的方法。要想获得图像就需要有一个持久的纪录，它能忠实地再现原来的物体或者景象，或者至少被认为是原物体或景象最重要的那些方面。在硬拷贝几乎立即可用时，再现的质量是用视觉比较硬拷贝与原景进行判断的，否则通过比较记忆中的景象进行判断。在进行这种判断时，观察者比较在主要的观察条件下由该硬拷贝产生的视觉的量级与在实际亮度条件下由原景产生的视觉的量级或记忆中的样子，亦即观察者比较硬拷贝中各点的亮度与原景中的相应点的亮度，从而形成关于这一复制的质量的主观印象。精确的主观色调再现需要在硬拷贝中的每一点的亮度等于原景中相应点的亮度。然而，熟悉本
的人都知道，精确的主观色调再现极为困难而且极不方便，因为硬拷贝介质一般是在比产生原景低得多的亮度下观察的 原始照片一般为其原景的1/100。这一事实以及大多数硬拷贝介质如其色调标度特性所指示的那样只具有有限的捕获一般存在于自然界中的色调范围的能力的事实都似乎指出，一个观察者永远不会满足用现在的再现技术水平复制的作品。然而，显然不是这么一种情况，其原因为，如果在一般观察条件下物体的亮度与相应的景象亮度近似成比例，如果皮肤色调的亮度近似等于主要观察条件下真实皮肤色调的亮度，如果物体颜色的明显的色彩和浓度相对于原景而保持，以及如果介质再现的色调多多少少相应于由景象的重要物体代表的色调范围的话，那么满意的主观色调再现是可以得到并且能取悦观察者的。为保证上述条件多少得到满足，在考虑到特殊的景象特性、主要景象的照明条件和介质特性下，最终取决于适当使景象亮度值与介质的色调标度匹配。在给定各种可能的景象和照明条件时，适当的匹配只能通过理解整个再现系统和典型景象出现概率的某些可能性估计之间复杂的相互关系后才能经常实现。这例如包括了解期望捕获的景象亮度模式最可能的分布和强度，期望再现的共同复发物体的谱反射性，可能的景象亮度的谱内容，和介质的谱响应和色调标度特性。在当今可用的业余照相机产品中，所有这些相互关系一般由一个照相机自动曝光控制系统自动地相关以获得最优曝光，这一自动曝光控制系统通常使用一个用于曝光预测目的的内置式“平均”或“中心加权”型测量计。另外，在电子成像中，图像的获取和再现是作为数字信号实现的，后者可以通过使用计算机或者其它特殊目的的电子硬件而操作、处理或显示。这些数字信号的处理包括诸如用于自动曝光控制的亮度平均或中心加权等公知技术。尽管各种公知的色调匹配技术被证明适合多种目的，但是它们明显没有考虑作为可能出现在物体中的细节的函数的色调。因而本专利技术的基本目的是提供一种改进的系统及相应方法，来执行与大面积亮度平均无关的数字图像的亮度调节。在阅读下面的说明书、附图和权利要求书后，这一目的以及其它目的将十分明显。处理表示一个图像的数字图像信号的系统和方法，它可以相对于一个最终应用的色调再现能力最佳地变换亮度值。特别是，系统包括一个分割图像成块、然后组合一些块成段的设备。为每一块确定一个块亮度平均值，并为每一段确定最大和最小亮度块平均值之间的差。如果这一差超过一个预定的阈值，则将该段标记为活动段(active sector)，并从最大和最小亮度块平均值得到一个段亮度平均值。把图像所有的活动段相对于该段亮度平均值以直方图形式绘制，然后把该直方图经过某个预定的准则平移，使得感兴趣的段亮度平均值落在相应于最终应用的色调再现能力的一个最终窗口内。下面结合附图详细说明本专利技术的上述方面以及其它特征，在所有附图中使用同样的参考标号表示相应的元件，其中附图说明图1表示本专利技术的图像处理系统的一个实施例；图2表示根据本专利技术的一个图像处理系统的一个方框图，使用该系统可以实现一个数字图像的亮度调节；图3是表示单个像素、8×8图像块、2×2段的一个图像的放大部分；图4A是一个以对数标度绘制的相应于平均段亮度值的活动段数目的直方图4B是把图4A的直方图重新映射以使该直方图的一个希望的部分对准一个特定的色调再现区域。本专利技术涉及图像处理系统和相关的图像处理方法，使用所述系统和方法可以使在原景中的亮度内容与一个最终应用诸如电子输出显示设备、硬拷贝打印机或相片复制设备的色调再现能力最优地匹配。图1表示了这种系统的一个实施例。可以看到，图1表示一个电子图像处理系统，其中一个图像信号源，例如一个电子静物照相机10或扫描仪12，提供一个表示物体(未示出)图像的电子图像信号。计算机18从图像信号源接收电子信号，之后用电子方式处理该图像信号，提供任何数目的已知图像处理功能，例如亮度调节。被处理的图像可以传输(即输出)到任何最终设备或最终应用，例如软盘16，用户监视器20，打印机14或远程监视器26。使用键盘22或鼠标24方便了操作员与系统的交互。当然，图1中所示的部件仅仅是示例性的，并不包括熟悉本
的人所熟知的许多等价的设备。例如，图像信号源可以包括任何可以作为图像信号源的设备，例如电子照相机、扫描仪、凸轮磁带回线自动纪录器(camcorder)、电荷耦合器件(charge coupleddevice)、电荷注入设备(charge injected device)等。另外，值得注意的是图像的处理不一定必须唯一发生在计算机18内。的确，图像处理的不同阶段或不同方面可以发生在图像信号源、计算机或最终输出设备中。电子图像处理可以发生在不同的域(domain)，例如空间域(spatial domain)或频域(frequency domain)。当描述图像使用的参数值例如亮度与空间位置直接关联时就说该图像驻留在空间域。一个图像的亮度定义为一个观察者感觉到发光差别的感觉属性。在频域中，图像是作为频率系数的矩阵表示的，这些频率系数是通过各种变换方法，例如傅立叶变换，离散余弦(DCT)变换等得到的。与已知调节数字图像亮度的系统关联的一个问题是缺乏最优曝光控制。最简单的曝光控制方法是取一个景象的总亮度平均并设定该平均与成像系统的参考灰度值一致。这对于主要物体的平均亮度与总平均相同的景象非常适合。然而，这一方法对于包含过度背光或迎光或者具有镜面反射系数的困难景象无效，镜面反光能够过度影响作为简单的曝光表基础的总平均值。在过度背光的场合，背景的亮度明显高于景象的物体的亮度，而在过度迎光的场合，背景比物体暗得多。更高级的曝光控制系统通常使用更复杂的平均策略来扩展上述简单的曝光方法。一个最通用的曝光控制平均方法使用一个中心加权亮度平均，因为主要物体常常置于靠近相片的中心。对于这一方法，最高加权加在几何中心稍微偏下，以便减少可能存在于背景中的亮空(brightskv)的影响。其它公知的方法把景象分为具有中心区域和外围区域的图形，并从这些区域的亮度平均值的某个逻辑组合确定一个控制尺度。这些完善虽然代表了相当的改进，但是当它们用在困难的景象时仍然存在上面指出的错误，这些错误是任何依赖于大面积亮度平均的方法所固有的。图2是调节数字图像亮度的图像处理系统各种元件的方框图。可以理解，图像处理系统的每一元件可以另外用一个板上专用集成电路(ASIC)，场可编程门阵列，其它形式的固件实现，它们驻留在图1系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·波雅克，A·K·云格尔，
申请(专利权)人：宝丽来公司，
类型：发明
国别省市：