用于减少图像中的伪像的设备和方法技术

本公开的设备和方法提供了用于对具有颜色强度的平滑线性转变并且在图像处理中易于具有条带化伪像的图像区域进行检测的自动条带化区域检测功能。所述设备和方法使用基于参数模型的方法来检测条带化区域。所述设备和方法提供了：将至少一幅第一图像分割为至少一个均质颜色区域（３０４）；估计所述至少一个均质颜色区域的颜色强度的线性转变（３０８）；以及在颜色强度的线性转变实质上平滑的情况下，将所述至少一个均质颜色区域归类为条带化区域（３１０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般地涉及数字图像处理和显示系统，并且更具体地，涉 及，其中，在没有用户干预的情况下自动检测图像中包括伪像的区域，例如条带化(banding)区域。
技术介绍
在数字图像、或者如电影中的图像序列之类的图像的处理期间， 注意到图像伪像。 一种常见的伪像现象是条带化，其中在图像的原始 平滑线性转变区域上显示具有变化强度和颜色等级的条带。类似于颜 色校正、縮放、颜色空间转换以及压缩之类的处理可以引入条带化效 应。条带化在动画材料中最为普遍，在动画材料中，图像是具有高频 分量和最小噪声的人造图像。使用有限带宽进行的任何处理将不可避 免地引起混叠、"振荡(ringing)"或者条带化。当前最新技术是添加噪声(如抖动以及误差扩散)，以减少图像中 的伪像。噪声将该现象掩蔽至一定程度，但是在图像其它部分上引入 不期望的噪声，并且引入对其他处理(如压縮)的额外负担。在相关领域中，由于产生数字采样的图像的高质量表示所需的数 据文件的大小较大，常用手段是对数据文件应用各种形式的压縮，以 尝试在不对所感知的图像质量产生不利影响的情况下减小数据文件的 大小。各种众所周知的技术和标准己经演进以应对这种需要。这些技 术的代表是用于图像编码的联合图像专家组(JPEG)标准。类似于 JPEG，但是加入帧间编码以利用运动序列中连续帧的相似性的技术是 运动图像专家组(MPEG)标准。已经基于小波变换开发出其它标准 和专有系统。在商业电影DVD/HD-DVD发布的过程中，从传统胶片或者从计 算机动画电影中扫描的数字图像典型地具有10比特数据，并且在特定应用中具有多至16比特数据。需要将该数据转换为8比特YUV格式 用于压縮。由于比特深度精度的减少，通常在具有平滑颜色改变的图 像区域中或者图像中出现条带化伪像。如上所述，抖动和误差扩散算 法通常用于减少条带化伪像。在大多数抖动算法中，向图像添加具有 高空间频率的数字信号以掩蔽条带化效应。然而，DVD/HD-DVD内 的压縮是去除具有高空间频率的信号的有损压縮。因此，即使在压縮 前通过抖动处理来掩蔽条带化，在压縮后，条带化伪像也经常出现。用于抖动或者颜色深度减少的传统方法是针对显示应用和打印服 务。由于抖动是处理链中最后的步骤，很好地保持了所添加的高空间 频率，并且当减少颜色深度时，所添加的高空间频率起到掩蔽条带化 效应的作用。误差扩散是另一种常用方法，其中，在相邻像素周围分 发量化误差以生成掩蔽效应并且保持整体图像强度。然而，这些方法 未考虑到有损压縮(如MPEG1、 2、 4或者H.264)的效应，这些有损 压缩倾向于减少或者截断高频率信号。因此，由于压縮编码器将使用 多个比特来表示所添加的抖动噪声或者量化误差并且使用较少的比特 来表示图像，因此大多数抖动和误差扩散方法将减少压縮过程中的比 特率效率。同时，由于己经减少或者截断了掩蔽信号，在压縮之后，条带化伪像较容易出现。此外，通过要求用户干预来确定在图像中何处出现伪像，使伪像 减少过程更加复杂。这使得伪像减少过程对于用户或者操作者来说成 为耗时的过程。因此，需要用于减少图像中的伪像的技术，其中，在图像处理(例 如有损压縮处理)之后伪像将保持减少或者抑制。此外，需要用于自 动检测图像中包括伪像的区域以减少操作者干预的技术。
技术实现思路
本公开的设备和方法提供了一种用于对具有颜色强度的平滑线 性转变并易于在图像处理中出现条带化伪像的图像区域进行检测的自 动条带化区域检测算法或函数。该设备和方法使用基于参数模型的 法来检测条带化区域。将条带化区域定义为具有平滑的强度或颜色转变的区域。该类型的区域倾向于在图像处理(如量化、颜色校正等) 之后具有条带或伪轮廓。使用线性表面模型来对该区域中的像素的强 度进行建模。如果可以使用线性表面模型来近似表示该区域，则可以 将该区域归类为条带化区域。该设备和方法首先将图像分为均质颜色区域。由于在相同图像中 可能存在不同类型的区域，如边缘区域、纹理区域以及平滑区域，该 设备和方法基于其颜色或亮度强度将图像分割为多个区域。如果所分 割的区域满足特定准则(如大小、统计颜色分布等)，则将该分割的区 域选择为条带化区域的候选。将该区域中的像素的强度或者颜色与线 性表面进行拟合，以验证该区域是否是条带化区域。使用参数模型来 估计每一个区域的颜色线性转变。如果在区域中存在颜色强度的平滑 线性转变，则将该区域归类为条带化区域。根据本公开的一个方面，提供了一种用于检测图像中的条带化区 域的方法。所述方法包括将至少一幅第一图像分割为至少一个均质 颜色区域；估计所述至少一个均质颜色区域的颜色强度的线性转变； 以及在颜色强度的线性转变实质上平滑的情况下，将所述至少一个均 质颜色区域归类为条带化区域。在另一个方面中， 一种用于检测图像中的条带化区域的设备包 括图像分割模块，被配置用于将至少一幅第一图像分割为至少一个 均质颜色区域；线性转变估计器，被配置用于估计所述至少一个均质 颜色区域的颜色强度的线性转变；以及区域检测模块，被配置用于在 颜色强度的线性转变实质上平滑的情况下，将所述至少一个均质颜色 区域归类为条带化区域。根据本公开的另一个方面， 一种用于检测图像中的条带化区域的 设备包括用于将至少一幅第一图像分割为至少一个均质颜色区域的 装置；用于估计所述至少一个均质颜色区域的颜色强度的线性转变的 装置；以及用于在颜色强度的线性转变实质上平滑的情况下将所述至 少一个均质颜色区域归类为条带化区域的装置。在另一个方面中，提供了一种机器可读的程序存储设备，有形实 现了机器可执行指令的程序，以执行用于检测图像中的条带化区域的方法步骤，所述方法包括将至少一幅第一图像分割为至少一个均质 颜色区域；估计所述至少一个均质颜色区域的颜色强度的线性转变； 以及在颜色强度的线性转变实质上平滑的情况下，将所述至少一个均 质颜色区域归类为条带化区域。附图说明通过下面结合附图来阅读的优选实施例的详细描述，将描述本公 开的这些和其它方面、特征以及优点，并且使其变得显而易见。 在附图中，贯穿视图，相似的参考标号表示相似的元件 图1是根据本公开的方面的用于减少图像中的伪像的设备的示例二^^不思；图2是根据本公开的方面的用于在图像中进行基于区域的跟踪的 示例方法的流程图3是根据本公开的方面的用于检测图像中的条带化区域的示例 方法的流程图4是根据本公开的方面的用于对图像的区域中的像素的强度进 行建模的示例方法的流程图；以及图5是根据本公开的方面的用于减少图像中的伪像的示例方法的 流程图。具体实施例方式应理解，可以按照硬件、软件或其结合的各种形式来实现附图所 示的元件。优选地，通过一台或多台适当编程的通用设备上的硬件和 软件的结合，来实现这些元件，所述通用设备可以包括处理器、存储 器和输入/输出接口。本描述说明了本公开的原理。因此，可以认识到，本领域技术人 员能够想到各种实施本公开的原理的设置，虽然这里没有显式地描述 或示出这些设置，但是，这些设置包括在本公开的精神和范围中。这里阐述的所有示例和条件语言是为了教导的目的，以帮助读者 理解本公开的原理以及专利技术人为了改进现有技术而贡献的概念，这些应被解释为并非将本专利技术局限于这样具体阐述的示例和条件。此外，这里阐述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测图像中的条带化区域的方法，所述方法包括：　　　　将至少一幅第一图像分割为至少一个均质颜色区域（３０４）；　　　　估计所述至少一个均质颜色区域的颜色强度的线性转变（３０８）；以及　　　　在颜色强度的线性转变实质上平滑的情况下，将所述至少一个均质颜色区域归类为条带化区域（３１０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭居，张东庆，
申请(专利权)人：汤姆森许可贸易公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]