图像对比度和锐度增强制造技术

本发明专利技术涉及一种用于图像增强的方法。可以通过以下操作来防止在具有边缘的区域内的图像提升的过冲：把图像分解成至少三个子图像，其中每个子图像表示该图像的相应的空间频率范围；至少根据另一个频率范围的像素细节信号来计算至少其中一个所述子图像的像素细节信号；根据相应的像素细节信号来计算所述子图像内的像素的像素改变值；通过根据相应的像素改变值改变所述子图像内的像素值来计算改变后的子图像；以及把所述改变后的子图像组合成输出图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容总体涉及改变图像内的像素值，例如改变静止图像或视频图像内的像素值。
技术介绍
从当前的应用中可以获知通过利用局部对比度提升或者其他算法的图像增强。例如，可以通过“提升”图像特征来增强图像内容，所述图像特征比如是在除了最低频率之外的空间频谱的所有频率上的像素值。已经开发了多种用于对信号进行处理和滤波的技术，所述信号例如表示二维图像(比如静止图像或视频图像)。由于传输噪声或其他因素，可能需要改进图像的清晰度、对比度和锐度。还有可能出现的情况是原始图像本身不够清楚并且需要被锐化。可以通过增强图像的高频空间分量来增强模糊的图像或者感知上模糊的图像。例如，在传输期间，高频分量的质量通常比低频分量下降得更厉害。因此，在补偿于传输期间损失的高频分量方面，增强高频分量可能是有效的。迄今为止，已经开发了对图像的高空间频率分量进行修改或补充的图像处理技术。 例如在US 5,717,789中提到的用于增强图像的一个可能的例子是Burt金字塔算法，其允许在不引入由于混叠而造成的乱真信号频率的情况下从分量子谱图像合成原始高分辨率图像。该Burt金字塔算法允许按照单独分量图像的分级结构把原始图像分解成多个子图像。每一个子图像可以是包括原始图像的不同空间频率范围的拉普拉斯图像加上残余的高斯图像。 所述提升可以导致改变相应的频率范围内的像素值。原始图像G0可以通过下式被增强成增强图像G0’ G0’＝g0D0+g1D1+g2D2+...+gn-1Dn-1+Gn， 其中gn≥1，g是像素改变值，并且Dn是在原始图像的相应的谱频率范围内的子图像或所导出的子图像。Dn可以被理解为从“主”子图像Gn导出的一组子图像。在本公开内容的上下文中，Dn和Gn都可以被理解为子图像，其中Dn是从Gn导出的，这在下面将进行更加详细的描述。与通常仅仅对表示边缘的最高空间频率进行操作的锐化技术相对，对于除了最低频率范围之外的所有频率下的像素值的所述提升可以在具有很小对比度的平滑图像区域内同时增强锐度和对比度。 然而，在不管图像内容的情况下改变所有频率范围内的像素值可能会导致过冲，即在具有边缘的区域内提升像素值的程度高于所期望的程度，从而导致较差的图像质量。在具有低对比度的区域内，所述增强可能会导致图像改进，但是具有高对比度和边缘的区域可能被改变成使得它们导致“发光”效应，即像素值在某些区域内过高从而无法得到图像改进。在邻近边缘的区域内，像素值可能会被提升得过多，从而导致这些像素看起来太亮。 因此，本专利技术的一个目的是提供一种考虑到不同图像区域内的不同对比度的图像增强。本专利技术的另一个目的是提供仅仅在必要的情况下才改变像素值的图像增强。本专利技术的另一个目的是提供图像增强，其中在计算较低频率范围内的像素改变值时考虑到较高频率范围的像素改变值。本专利技术的另一个目的是减轻局部对比度提升技术的“发光”效应。
技术实现思路
根据实施例，上述和其他目的是通过一种改变图像内的像素值的方法而实现的，该方法包括把图像分解成至少三个子图像，其中每个子图像表示该图像的相应的空间频率范围；至少根据另一个频率范围的像素细节信号来计算至少其中一个所述子图像的像素细节信号；根据相应的像素细节信号来计算所述子图像内的像素的像素改变值；通过根据相应的像素改变值改变所述子图像内的像素值来计算改变后的子图像；以及把所述改变后的子图像组合成输出图像。 所述子图像例如可以通过利用卷积滤波器进行卷积和抽样来产生。所述卷积滤波器可以是FIR滤波器。例如，利用具有1d系数的可分离FIR滤波器来增强5×5或7×7图像段是有可能的。所述滤波器系数可以例如是(1，4，6，4，1)/16或(1，6，15，20，15，6，1)/64。例如在经过了因数为2的水平和垂直下采样之后，这种滤波器的输出可以被反馈到输入。例如，原始的256×256图像给出128×128的经过滤波和下采样的图像，而不是64×64的图像等等。所述FIR滤波器的输出可以被反馈到其输入，从而导致具有较小对比度的图像序列，这是由于高频分量的数量被减少。 根据实施例，所述子图像可以表示处在相应的空间频率范围内的所述原始图像的单独分量图像。对于每一个子图像，可以计算至少取决于另一个频率范围内的子图像的像素细节信号的像素细节信号。这样允许产生已经考虑了在更高频率的子图像内检测到的像素细节的像素细节信号。因此就已经能够考虑到更高频率下的像素提升。 可以从相应的像素细节信号来计算允许改变对应的频率范围内的像素值的像素改变值。利用所述像素改变值，可以改变相应的频率范围(例如相应的子图像)内的像素值。改变后的子图像可以被组合成具有增强的锐度和对比度特性的输出图像。 根据一个实施例，所述像素细节信号可以是至少取决于相邻频率范围的像素细节信号的累积像素细节信号。例如，在计算所述像素细节信号时，可以产生一个环路来输入更高频率的像素细节信号，以便计算下一个频率范围的像素细节信号。这样允许考虑到更高频率范围内的所检测到的像素细节。 在计算所述像素细节信号时，实施例可以包括计算另一个频率范围内的像素细节信号的K×L像素的孔径内的最大像素值，该孔径围绕所述相应的像素。K和L可以表示整数。例如，该孔径可以表示一个5×5像素滤波器。在围绕先前频率范围的像素细节信号中的对应像素的5×5像素的区域内，可以获得所述最大值。 由于每个较低频率具有更大的工作区域，因此必须利用一个在类似的更大区域上散步所述值的函数把来自更高频段的像素细节信号累加到该工作区域。例如，在计算所述最大像素值之前对所述像素细节信号进行上采样。所述上采样可以通过例如把像素数增大1倍来实施，这例如是通过内插进行的。 针对在利用经过上采样的像素细节信号计算了所述最大像素值之后计算相应的频率范围内的像素细节信号，实施例可以规定在计算了所述最大像素值之后对所述像素细节信号进行下采样。所述下采样的数量可以与先前的上采样相同。 针对提升较高频率下的像素值，实施例可以规定计算所述像素改变值包括随着增大的累积像素细节信号而减小所述像素改变值。所述像素细节信号考虑到所述像素改变值。 根据实施例，所述像素改变值被计算为 其中，g是像素改变值，f是增益因数，T是阈值，CATS是像素细节信号，i是表示相应的频率范围的整数。MAX()导致在 与0之间的最大值，从而仅仅具有正数值。如果CATS值是0，即尚未检测到累积像素细节信号，则可以用完全增益因数f来提升该频段。随着CATS增大，所述增益过渡到1，其中当该CATS值超出阈值T时该增益到达1。全局增益因数f例如可以在2到3之间。所述阈值可以典型地在64附近。 根据实施例，可以对于所述至少三个子图像的至少其中之一计算导出的子图像。所述导出的子图像可以例如是高斯差分(DOGS)图像。可以从下一个更高频率范围的子图像中减去所述子图像，从而产生所述高斯差分图像。 根据一个实施例，所述像素细节信号可以被计算为CATSi＝absDi(x，y)+max CATSi-1。较高频率范围的像素细节信号(CATS)的最大像素值(max)可以被加到所导出的子图像(D)的绝对值上，从而获得相应的频率范围的像素细节信号(CATS)。整数i可以表示相应的频率范围。 根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于改变图像内的像素值的方法，该方法包括：－把图像分解成至少三个子图像，其中每个子图像表示该图像的相应的空间频率范围；－至少根据另一个频率范围的像素细节信号来计算至少其中一个所述子图像的像素细节信号；－根据相应的像素 细节信号来计算所述子图像内的像素的像素改变值；－通过根据相应的像素改变值改变所述子图像内的像素值来计算改变后的子图像；以及－把所述改变后的子图像组合成输出图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-3-3 05101656.61.用于改变图像内的像素值的方法，该方法包括-把图像分解成至少三个子图像，其中每个子图像表示该图像的相应的空间频率范围；-至少根据另一个频率范围的像素细节信号来计算至少其中一个所述子图像的像素细节信号；-根据相应的像素细节信号来计算所述子图像内的像素的像素改变值；-通过根据相应的像素改变值改变所述子图像内的像素值来计算改变后的子图像；以及-把所述改变后的子图像组合成输出图像。2.权利要求1的方法，其中，计算所述像素细节信号包括至少根据相邻频率范围的像素细节信号来计算累积像素细节信号。3.权利要求1的方法，其中，计算像素细节信号包括计算另一个频率范围内的像素细节信号的KxL像素的孔径内的最大像素值，该孔径围绕所述相应的像素。4.权利要求3的方法，其中，在计算所述最大像素值之前对所述像素细节信号进行上采样。5.权利要求3的方法，还包括在计算了所述最大像素值之后对所述像素细节信号进行下采样。6.权利要求1的方法，其中，计算所述像素改变值包括随着增大的累积像素细节信号而减小所述像素改变值。7.权利要求6的方法，其中，计算所述像素改变值包括计算下式其中，g是所述像素改变值，f是增益因数，T是阈值，CATS是所述像素细节信号，i是表示相应的频率范围的整数。8.权利要求1的方法，还包括对于所述至少三个子图像的至少其中之一计算所导出的子图像。9.权利要求8的方法，其中，计算所导出的子图像包括组合不同频率范围内的至少两个子图像。10.权利要求8的方法，其中，把所述像素细节信号计算为CATSi＝absDi(x，y)+maxCATSi-1其中，CATS是所述像素细节信号，D是所述所导出的子图像，x、y是像素坐标，i是表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：HWP范德黑登，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]