一种背光补偿的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于图像采集和处理技术，具体涉及一种背光补偿的方法及系统。该方法通过背光检测确定图像的背光状态，并对背光状态图像进行全局曝光调整，通过统计图像亮度的直方图分布，如果暗端像素点数目占图像总像素个数比例大于设定阈值，则停止全局曝光调整，切换到分区域有限对比度直方图均衡的背光补偿模块，通过自适应的直方图规定化技术以及区域插值等过程，使得源图像中较暗部分变亮，凸现出更多的细节，同时又能够保证较亮部分不会因此过曝而丢失图像细节。本发明专利技术计算方法简便，硬件代价低，可以嵌入硬件芯片中，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像采集和处理技术，具体涉及一种背光补偿的方法及系统。
技术介绍
实际拍摄环境中，主要目标后面存在非常亮的背景或一个点光源是不可避免的，例如在户外摄影中，拍摄的目标背景可能是晴朗的天空，反光耀眼的雪地等；或者室内情况下，面对镜头的目标背景是明亮的窗户或者天花板的灯。在这些情况下，如果直接根据镜头获取到的光线的亮度平均值来决定曝光的等级，由于背景区域的亮度高于所述目标的亮度，容易导致所采集的图像中主要目标变得太黑，细节模糊甚至无法识别。为了克服这种直接成像的方式所带来的缺陷，就需要有效曝光补偿，以提高图像的主观视觉效果。 背光补偿是对单一图像中最亮和最暗部分的平衡进行调试，通常情况下以镜头获取到的所有光线的亮度平均值为基准，来决定曝光的等级，消除在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗以及细节模糊现象。现有的摄像装置中进行背光补偿时，或者根据用户的判断来进行手工设置，或者自动背光检测，决定是否进行背光补偿。背光补偿中，基于的主要技术手段还是为主要目标区域和背景区域分配权值，然后根据加权后的图像亮度来决定曝光等级。如中国专利申请一种背光补偿的方法和装置200810105688. 4，该专利申请公开的背光补偿方法是将待成像区域分成多个子区域并分别计算各子区域的平均亮度，根据各子区域的平均亮度确定待成像区域中的目标区域和背景区域；按照为目标区域和背景区域预设的权值求出所述待成像区域的加权亮度值，并根据所述加权亮度值调整曝光等级的设置进行背光补偿。这种方法虽然能够保证在一定程度上对各类型的待成像区域进行相对有效的背光补偿，但是，曝光调整后的图像不可避免地存在使某些区域变得可视，图像中的另一些区域过曝或者细节消失的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的背光检测和背光补偿技术的不足，提供一种智能 的背光补偿方法及系统，从而快速有效的实现图像的背光补偿，并保证硬件成本的代价低廉 为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种背光补偿的方法，包括如下步骤 (1)采集视频图像并进行数字化处理； (2)对所采集图像的灰度直方图分布进行统计； (3)根据图像灰度直方图分布的统计结果，确定图像暗端的比例以及图像亮端的 比例，从而判断图像是否处于背光状态； (4)当图像处于背光状态时，进行全局曝光调整，并随时统计图像灰度直方图分 布，根据设定的条件，适时停止全局曝光调整； (5)对全局曝光调整后的图像进行分区域有限对比度直方图调整； (6)对步骤(5)调整后的图像进行邻域间插值处理。4 进一步，如上所述的背光补偿的方法，在进行步骤(2)的操作之前，先对数字化的 视频图像进行预先降噪处理。 进一步，如上所述的背光补偿的方法，步骤(2)中，将一帧图像分成若干个区域， 对每个区域进行灰度直方图统计，然后将每个区域的灰度直方图累加得到整帧图像的灰度 直方图分布。 进一步，如上所述的背光补偿的方法，步骤(3)中，所述的图像暗端是指灰度值在 0 64之间的像素点，所述的图像亮端是指灰度值在192 255之间的像素点。 更进一步，如上所述的背光补偿的方法，步骤(3)中，判断图像是否处于背光状态 的条件是Thl《(black_Rate+white_Rate)《Th2， 并且，abs(black_Rate_white_Rate) < Th3 ; 其中，black—Rate为图像暗端的比例，white—Rate为图像亮端的比例，abs ()为绝 对值函数，Thl、 Th2、 Th3为门限值。 上述门限值中，Thl = 1/2， Th2 = 31/32， Th3 = 1/2*(black_Rate+white_Rate)。 进一步，如上所述的背光补偿的方法，步骤(4)中，停止全局曝光调整的条件是 wh i t e_Rat e > Th4 ， 其中，white—Rate为图像亮端的比例，Th4为门限值，Th4 = 1/4。 进一步，如上所述的背光补偿的方法，步骤(5)中，对图像进行分区域有限对比度直方图调整的方法如下 (a)统计图像灰度直方图中每个灰度区间内超过对比度门限CIip_Lim的像素个 数总禾口 Num—TotalExcess ; (b)计算每个灰度区间的平均溢出像素，即待分配像素个数Num_AVgBinIncr，以 及修正上限Upper_Lim ; (c)修正直方图，重新分配溢出像素到各个灰度区间内； (d)将修正后的直方图各区域进行累加，生成递增序列HistSum ; (e)对递增序列HistSum进行均匀分布处理。 进一步，如上所述的背光补偿的方法，步骤(6)中，将源图像各区域块再次分为 2X2的子块，每个子块的像素值由其相邻的4个大区域的映射关系插值得到。 —种背光补偿的系统，包括-视频图像采集模块，用于采集视频图像并进行数字化处理；-直方图统计模块，用于对所采集图像的灰度直方图分布进行统计；-背光状态检测模块，用于判断图像是否处于背光状态；-全局曝光调整模块，当图像处于背光状态时，对图像进行全局亮度调整； _曝光调整判定模块，用于根据设定的条件，适时停止全局曝光调整；-直方图调整模块，用于对图像进行分区域有限对比度直方图调整-邻域插值模块，用于对调整后的图像进行邻域间插值处理。进一步，如上所述的背光补偿的系统，该系统还包括-图像预处理模块，用于对数字化的视频图像进行预先降噪处理。 进一步，如上所述的背光补偿的系统，其中，所述的直方图统计模块将一帧图像分成若干个区域，对每个区域进行灰度直方图统计，然后将每个区域的灰度直方图累加得到 整帧图像的灰度直方图分布。 进一步，如上所述的背光补偿的系统，其中，所述的曝光调整判定模块在全局曝光 调整模块进行全局亮度调整时，随时统计图像灰度直方图分布，当图像亮端的比例大于设 定的门限值时，停止全局曝光调整。 进一步，如上所述的背光补偿的系统，其中，所述的直方图调整模块包括-有限对比度调整子模块，用于对灰度直方图进行限定对比度调整，改变直方图的分布；-直方图均衡子模块，用于对有限对比度调整子模块生成的直方图进行累加，生成 递增序列，并对递增序列进行均匀分布处理。 本专利技术的有益效果如下本专利技术通过背光检测确定图像的背光状态，并对背光状 态图像进行全局曝光调整，通过统计图像亮度的直方图分布，如果暗端像素点数目占图像 总像素个数比例大于设定阈值，则停止全局曝光调整，切换到分区域有限对比度直方图均 衡的背光补偿模块，通过自适应的直方图规定化技术以及区域插值等过程，使得源图像中 较暗部分变亮，凸现出更多的细节，同时又能够保证较亮部分不会因此过曝而丢失图像细 节。基于分区域直方图均衡化技术模块结构清晰，各部分分工明确，独立性强，便于提高整 体的稳定性和可靠性；背光检测策略方法简单，与背光图像空间特征匹配，判断准确率高。 本专利技术计算方法简便，硬件代价低，可以嵌入硬件芯片中，实用性强。附图说明 图1为本专利技术的方法流程图； 图2为本专利技术的系统结构示意图； 图3为分区域插值示意图； 图4为分区域插值系数分布示意图； 图5为修正直方图并重新分配溢出像素前后的效果图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进行详细的描述。 本专利技术所提供的背光补偿方法结合了灰度直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背光补偿的方法，包括如下步骤：（１）采集视频图像并进行数字化处理；（２）对所采集图像的灰度直方图分布进行统计；（３）根据图像灰度直方图分布的统计结果，确定图像暗端的比例以及图像亮端的比例，从而判断图像是否处于背光状态；（４）当图像处于背光状态时，进行全局曝光调整，并随时统计图像灰度直方图分布，根据设定的条件，适时停止全局曝光调整；（５）对全局曝光调整后的图像进行分区域有限对比度直方图调整；（６）对步骤（５）调整后的图像进行邻域间插值处理。

【技术特征摘要】
一种背光补偿的方法，包括如下步骤(1)采集视频图像并进行数字化处理；(2)对所采集图像的灰度直方图分布进行统计；(3)根据图像灰度直方图分布的统计结果，确定图像暗端的比例以及图像亮端的比例，从而判断图像是否处于背光状态；(4)当图像处于背光状态时，进行全局曝光调整，并随时统计图像灰度直方图分布，根据设定的条件，适时停止全局曝光调整；(5)对全局曝光调整后的图像进行分区域有限对比度直方图调整；(6)对步骤(5)调整后的图像进行邻域间插值处理。2. 如权利要求l所述的背光补偿的方法，其特征在于在进行步骤(2)的操作之前，先 对数字化的视频图像进行预先降噪处理。3. 如权利要求1或2所述的背光补偿的方法，其特征在于步骤(2)中，将一帧图像分 成若干个区域，对每个区域进行灰度直方图统计，然后将每个区域的灰度直方图累加得到 整帧图像的灰度直方图分布。4. 如权利要求3所述的背光补偿的方法，其特征在于步骤(3)中，所述的图像暗端是 指灰度值在0 64之间的像素点，所述的图像亮端是指灰度值在192 255之间的像素点。5. 如权利要求4所述的背光补偿的方法，其特征在于步骤(3)中，判断图像是否处于 背光状态的条件是Thl《(black_Rate+white_Rate)《Th2， 并且，abs (black—Rate-white—Rate) < Th3 ;其中，black—Rate为图像暗端的比例，white—Rate为图像亮端的比例，abs ()为绝对值 函数，Thl、Th2、Th3为门限值。6. 如权利要求5所述的背光补偿的方法，其特征在于所述门限值中，Thl = 1/2， Th2 =31/32， Th3 = l/2*(black_Rate+white_Rate)。7. 如权利要求3所述的背光补偿的方法，其特征在于步骤(4)中，停止全局曝光调整 的条件是white—Rate > Th4，其中，white—Rate为图像亮端的比例，Th4为门限值。8. 如权利要求7所述的背光补偿的方法，其特征在于所述的门限值Th4 = 1/4。9. 如权利要求3所述的背光补偿的方法，其特征在于步骤(5)中，对图像进行分区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓鹏，
申请(专利权)人：北京中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]