图像处理设备、图像处理方法以及程序技术

本发明专利技术公开了一种图像处理设备、图像处理方法以及程序，所述图像处理设备包括：特征值计算单元，用于计算块亮度平均值和块亮度离差，其中，该块亮度平均值是通过在空间方向上分割输入图像获得的每个空间块内的亮度值的平均值，以及该块亮度离差是每个空间块内的亮度值的离差；以及边缘保留平滑化单元，用于通过将如下获得的值设置为关注像素的全局亮度值来计算输入图像的像素的全局亮度值：假设每个空间块的亮度值的分布符合基于每个空间块的块亮度平均值和块亮度离差的高斯分布，近似计算包含输入图像的关注像素的关注块的亮度值的加权平均值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像处理设备、图像处理方法以及程序，并且更特别地，涉及适合用于对图像执行边缘保留平滑化和灰度校正的图像处理设备、图像处理方法和程序。
技术介绍
边缘保留平滑化处理用作根据现有技术的图像处理技术之一。边缘保留平滑化处理是指为了在图像中的物体的边界等的显著亮度级差仍存在的同时使灰度平滑化而执行的非线性滤波器处理。由于在通过边缘保留平滑化处理保留对可见性具有影响的物体的轮廓的同时去除了微小的亮度变化，因此，过去在噪声降低处理中使用边缘保留平滑化处理(例如，参见 A. Lev, S. W. Zucker, A. Rosenfeld, ‘‘ Iterative enhancement of noiseimages() “ ， IEEE Trans. Systems, Man, andCybernetics, Vol.SMC-7,1977 ；D. C. C. Wang, A. H. Vagnucci, C.C. Li, " Gradient inverse weighted smoothing scheme and the evaluation of itsperformance (梯度侄ij数力口权平滑化方案及其性能的评价)“，CVGIP, Vol. 15，pp. 167-181，1981 ；Μ. Nagao, Τ. Matsuyama, “ Edge preservingsmoothing(边缘保留平滑化)“，CGIP，Vol. 9，pp. 394-407，1978 ；以及 D. T. Kuan, A. A. Sawchuk, Τ. C. Strand, P. Chavel, " Adaptive noise smoothingfilter for images with signal-dependent noise (用于具有取决于信号的噪声的图像的自适应^ ! ^) “ ， IEEE Trans. Pattern Analysis andMachine Intelligence, Vol. Pami-7, No.2 1985)此外，还将边缘保留平滑化处理用在灰度校正处理中，其中，利用以下特性来在不改变细节分量的情况下压缩除诸如纹理(texture)的细节分量外的其他分量的亮度差其能够将物体内的纹理的微小亮度变化与物体的轮廓的显著亮度级差区分开(例如，参见 F. Durand, J. Dorsey, “ Fastbilateral filtering for the display of high-dynamic-range images (用于显示高动态范围图像的快速双边滤波)〃，Proc. Of ACM SIGGRAPH 2002，2002 ；以及 S. N. Pattanaik，H. Yee，“ Adaptive gain control for highdynamic range image display (用于高动态范围图像显示的自适应增益控制)〃， Proc. of Spring Conference in Computer Graphics 2002,2002)。当执行边缘保留平滑化处理时，可以通过扩大在一个像素附近所使用的周边像素的区域(下文中，也称为平滑化区域)来改进使用边缘保留平滑化处理执行的灰度校正处理的能力。另一方面，当扩大平滑区域时，增大了计算量。相应地，提出了一种以更少的计算量执行边缘保留平滑化处理的方法(例如，参见日本未审查专利申请公布第2009-177558 号)。在下文中，将描述日本未审查专利申请公布第2009-177558号中所公开的边缘保留平滑化处理的概述。在日本未审查专利申请公布第2009-177558号中所公开的边缘保留平滑化处理中，在空间方向上将对应于一帧的亮度图像分割成多个空间块(区域)，并且在亮度方向上将每个空间块进一步分割成多个亮度块。然后，对属于每个空间块的每个亮度块的像素的数量进行计数，并且生成块直方图。另外，对于每个空间块，计算属于每个亮度块的像素的亮度值的总和来作为块积分值。通过以下表达式(1)来计算通过平滑化亮度图像的像素的亮度值L而获得的全局亮度值Ll。权利要求1.一种图像处理设备，包括特征值计算装置，用于计算块亮度平均值和块亮度离差，其中，所述块亮度平均值是通过在空间方向上分割输入图像获得的每个空间块内的亮度值的平均值，以及所述块亮度离差是所述每个空间块内的亮度值的离差；边缘保留平滑化装置，用于通过将通过下述处理获得的值设置为关注像素的全局亮度值，来计算所述输入图像的像素的全局亮度值假设所述每个空间块的亮度值的分布符合基于所述每个空间块的所述块亮度平均值和所述块亮度离差的高斯分布，近似计算关注块的亮度值的加权平均值，其中，所述关注块是所述输入图像的关注像素所属的空间块，所述加权平均值是使用权函数计算的，在所述权函数中，所述亮度值的权重随着所述亮度值接近所述关注像素的亮度值而增大；色调曲线计算装置，用于基于所述输入图像的像素的全局亮度值，针对所述输入图像的每个像素计算色调曲线的形状；以及亮度值灰度校正装置，用于使用对于所述输入图像的每个像素的所述色调曲线，来校正所述输入图像的每个像素的亮度值的灰度。2.根据权利要求1所述的图像处理设备， 其中，所述权函数是高斯函数，以及其中，所述边缘保留平滑化装置使用线性函数来计算所述关注像素的全局亮度值，在所述线性函数中，将基于所述权函数的离差和所述关注块的所述块亮度离差的值设置为斜率，并且将基于所述斜率和所述关注块的所述块亮度平均值的值设置为截距。3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，假设所述权函数的所述离差为Va，所述关注块的所述块亮度离差为Vb，所述关注块的所述块亮度平均值为U，所述斜率为a，所述截距为b，所述关注像素的亮度值为L，以及所述关注像素的全局亮度值为Li，则所述线性函数为 Ll = aXL+b，其中，满足 a = Vb+ (Va+Vb)和 b = (l_a) Xu04.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，所述特征值计算装置还针对每个空间块计算所述线性函数的斜率和截距， 其中，所述图像处理设备还包括保持装置，用于仅在与所述输入图像的一帧相对应的时段期间保持每个空间块的所述线性函数的斜率和截距，以及其中，所述边缘保留平滑化装置基于由所述保持装置保持的每个空间块的所述线性函数的斜率和截距，计算所述输入图像的像素的全局亮度值。5.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述边缘保留平滑化装置通过使用每个邻近块的所述块亮度平均值和所述块亮度离差、以及对于所述关注像素的所述权函数来计算邻近块内的全局亮度值、并且通过基于所述邻近块与所述关注像素之间的距离对每个邻近块的全局亮度值进行加权平均，来计算所述关注像素的全局亮度值，其中，所述邻近块是在所述关注像素附近的预定数量的空间块。6.根据权利要求1所述的图像处理设备，还包括缩小图像生成装置，用于生成通过缩小所述输入图像形成的缩小图像； 其中，所述特征值计算装置计算通过在所述空间方向上分割所述缩小图像获得的每个空间块的所述块亮度平均值和所述块亮度离差，以及其中，所述边缘保留平滑化装置使用所述缩小图像的所述块亮度平均值本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种图像处理设备，包括：特征值计算装置，用于计算块亮度平均值和块亮度离差，其中，所述块亮度平均值是通过在空间方向上分割输入图像获得的每个空间块内的亮度值的平均值，以及所述块亮度离差是所述每个空间块内的亮度值的离差；边缘保留平滑化装置，用于通过将通过下述处理获得的值设置为关注像素的全局亮度值，来计算所述输入图像的像素的全局亮度值：假设所述每个空间块的亮度值的分布符合基于所述每个空间块的所述块亮度平均值和所述块亮度离差的高斯分布，近似计算关注块的亮度值的加权平均值，其中，所述关注块是所述输入图像的关注像素所属的空间块，所述加权平均值是使用权函数计算的，在所述权函数中，所述亮度值的权重随着所述亮度值接近所述关注像素的亮度值而增大；色调曲线计算装置，用于基于所述输入图像的像素的全局亮度值，针对所述输入图像的每个像素计算色调曲线的形状；以及亮度值灰度校正装置，用于使用对于所述输入图像的每个像素的所述色调曲线，来校正所述输入图像的每个像素的亮度值的灰度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：城坚诚，野村宜邦，光永知生，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP