專利名稱：圖像細節(jié)增強時沖出抑制的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圖像細節(jié)增強，尤其涉及圖像細節(jié)增強時抑制過沖/下沖(overshoot/undershoot)。
背景技術：
為了減少引入到增強圖像中的人為失真，在圖像細節(jié)增強處理中沖出(shoot)抑制很重要。圖1示出了沒有沖出抑制的傳統(tǒng)圖像細節(jié)增強系統(tǒng)10的系統(tǒng)框圖。這樣的系統(tǒng)典型地公知為“不清晰”濾波器，其中輸入信號f(代表由像素形成的視頻圖像的至少一部分)被處理并輸出為信號g。信號f提供到低通濾波器(LPF)12產(chǎn)生低通信號f1。接著在差分連接點/節(jié)點14確定信號f和f1之間的差，作為細節(jié)(差分)信號(f-f1)。細節(jié)信號接著在相乘連接點/節(jié)點16乘以常數(shù)K(K＞1)來增強，在相加連接點/節(jié)點18與信號f1相加以產(chǎn)生輸出信號g。這樣，輸出信號g和輸入信號f之間的關系能夠用以下的等式表示g＝(f-f1)*K+f1(1)等式(1)也能夠表示為g＝(f-f1)*(K-1)+f (2)因此，系統(tǒng)框圖的等效形式能夠如圖2所示。在等式(2)中，積(f-f1)*(K-1)是細節(jié)增強項。因此，細節(jié)來自細節(jié)信號(f-f1)。只要信號f和f1之間有非零差，在細節(jié)增強處理中就有可以增強的細節(jié)。
但是，在實際圖像中，并不是f和f1之間有差值的所有區(qū)域都希望被增強。一個例子在圖3a-b中示出，其中圖3a是原始圖，圖3b是沒有過沖/下沖抑制的細節(jié)增強圖像。能夠看到，在圖3b中增強圖像的邊緣區(qū)域周圍引入了不希望的人為失真。這就是眾所周知的過沖/下沖，圖3b中的箭頭表示一些“沖出區(qū)域”。
為了從細節(jié)增強圖像中除去這樣的不希望的人為失真，需要沖出抑制機構。圖4中的系統(tǒng)框圖示出了這樣的機構的例子。該系統(tǒng)包括沖出抑制塊15，其中沖出抑制塊15的輸出是沖出抑制因子s，其中0≤s≤1。s值越低，提供的抑制越高。抑制因子應用到細節(jié)信號(f-f1)，形成細節(jié)增強項，其結果與輸入信號f合并以產(chǎn)生細節(jié)增強輸出信號g。圖4中輸出信號g和輸入信號f之間的關系能夠表示為g＝(f-f1)*(K-1)*s+f (3)存在試圖抑制不希望的沖出人為失真的幾種方法和系統(tǒng)。但是，很多這樣的沖出抑制方法也通過抑制非沖出區(qū)域中的增強降低了整個增強質量。結果，雖然抑制了沖出人為失真，但是產(chǎn)生的圖像也沒有多大增強。因此，需要一種只在沖出區(qū)域中提供抑制，而保持非沖出區(qū)域中的良好增強的沖出抑制方法和裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明致力于滿足上述需要。本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于圖像細節(jié)增強的沖出抑制方法和系統(tǒng)。這樣的方法和系統(tǒng)能夠與不同長度的低通濾波器一起使用。進而這樣的方法和系統(tǒng)提供需要的在沖出區(qū)域的沖出抑制，而在非沖出區(qū)域保持增強(抑制很小或沒有抑制)。
這樣，在一個實現(xiàn)方式中，本發(fā)明提供一種利用一個對稱檢測器和可選地利用一個強度檢測器。對稱檢測器檢測在濾波范圍內與當前圖像像素相鄰的像素的亮度改變。根據(jù)檢測結果，能夠對當前像素的相鄰部分亮度改變的不同模式進行分類。因此，較高的抑制能夠被指定給那些更有可能引起過沖/下沖的模式。
而且，可選地，強度檢測器檢測細節(jié)信號的大小。如果在一個像素位置細節(jié)信號弱，則不可能由于增強而在該像素位置出現(xiàn)明顯的沖出人為失真。這樣，較低的或沒有沖出抑制被應用。因此，沖出抑制能夠與每個像素位置的細節(jié)信號的強度相關聯(lián)。
這樣的方法和系統(tǒng)只在沖出區(qū)域提供沖出抑制，而在非沖出區(qū)域保持良好增強。


參照隨后的說明，隨附的權利要求和相應附圖，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將被理解，其中
圖1示出了傳統(tǒng)的細節(jié)增強系統(tǒng)的框圖；圖2示出了與圖1所示的系統(tǒng)等效的細節(jié)增強系統(tǒng)的框圖；圖3a-b示出了沒有沖出抑制的圖像細節(jié)增強的結果，其中圖3a示出了原始圖像，圖3b示出了增強的結果；圖4示出了能夠實現(xiàn)本發(fā)明的細節(jié)增強系統(tǒng)的框圖；圖5a-5d示出了有可能在圖像細節(jié)增強中產(chǎn)生沖出人為失真的四種典型的像素亮度模式；圖6示出了沖出人為失真隨普通增強細節(jié)而變化的例子；圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的沖出抑制的方法的一個實施例的步驟的流程圖；圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明的沖出抑制的方法的另一個實施例的步驟的流程圖；圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個沖出抑制系統(tǒng)的實施例的框圖；圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個沖出抑制系統(tǒng)的實施例的框圖；圖8C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個包括沖出抑制系統(tǒng)的細節(jié)增強系統(tǒng)的框圖；圖9示出了使用根據(jù)本發(fā)明的沖出抑制系統(tǒng)的圖6的例子的增強結果；和圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的具有沖出抑制的圖像細節(jié)增強的另一個結果。
具體實施例方式
本發(fā)明容許很多不同形式的實施例，它們顯示在附圖中并將在這里詳細說明，本發(fā)明的優(yōu)選實施例應當這樣理解，即本公開文件看作發(fā)明的原理的范例，并不意圖限制本發(fā)明保護范圍為所述實施例。
從上文可知，本發(fā)明提供一種用于圖像細節(jié)增強的沖出抑制方法和系統(tǒng)。這樣的方法和系統(tǒng)能夠由不同長度的低通濾波器(LPF)來使用。根據(jù)本發(fā)明利用對稱檢測器和可選地使用強度檢測器，提供在沖出區(qū)域中的必要的抑制，同時保留在非沖出區(qū)域中的增強(抑制很小或沒有抑制)。
對稱檢測器檢測濾波范圍內相鄰于當前像素的像素的亮度變化。根據(jù)檢測結果，當前像素相鄰部分的亮度變化的不同模式能夠被分類。因此，高抑制能夠指定給更可能要引起過沖/下沖的那些模式。接著，可選地，強度檢測器檢測細節(jié)信號的大小(例如圖1中的(f-f1))。如果細節(jié)信號在像素位置弱，可觀察到的沖出人為失真不太可能出現(xiàn)在那樣的像素位置。因此，抑制能夠與每個像素位置細節(jié)信號的強度相關聯(lián)?，F(xiàn)在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
在圖像細節(jié)增強中，沖出人為失真通常出現(xiàn)在邊緣區(qū)域周圍。更特別的是，沖出人為失真通常出現(xiàn)在從相對平滑的區(qū)域轉折的像素亮度的明顯轉折點周圍。圖5a-5d示出了典型的最有可能在細節(jié)增強期間產(chǎn)生沖出人為失真的四種示例的像素亮度模式。為了說明的目的，在圖5a-5d每個中，在每種模式中示出了八個像素的特性。實際包含的像素數(shù)能夠根據(jù)在為細節(jié)信號f-f1產(chǎn)生前述的f1信號時使用的低通濾波器(LPF)的濾波抽頭數(shù)量而改變。在該例子中使用的示例LPF濾波器能夠是5抽頭有限脈沖響應(FIR)濾波器。也能夠使用本領域普通技術人員所公知的其它濾波器。
能夠看到圖5a-5d中的四個模式中一個共同點就是它們全都在像素亮度電平上包含“轉折”區(qū)域和大的“平坦”區(qū)域。為了說明沖出人為失真的原因，圖5a-d中示出的模式能夠與其它模式相比較，這樣的例子在圖6中表示。在圖6中，實心圓20表示原始像素亮度電平。當像素的增強亮度值與原始值不同時，空心圓21在相同的位置但以增強的亮度電平示出。由虛線表示的曲線22通過連接所有增強后的像素值獲得。
從圖6中能夠看出，陰影區(qū)A、B和C都明顯增強了。但是，僅區(qū)A和B是希望增強的，C區(qū)中的增強是不希望的。這是因為，對于區(qū)A和B，增強后，明亮的區(qū)域(在A區(qū)中)變得更亮，而陰暗區(qū)域(在B區(qū)中)變得更暗。從而，這些細節(jié)(即，像素亮度曲線的細微變化)變得更顯眼。但是，對于C區(qū)，增強在大平坦區(qū)域中建立了較亮的部分，這在增強明顯時會讓人不舒服。這就是沖出人為失真是如何產(chǎn)生的，和圖5a-5d中的模式為什么可能產(chǎn)生這些類型的人為失真的原因(圖3b中的結果是這些沖出人為失真的實際例子)。
因此，本發(fā)明在處理圖像數(shù)據(jù)中的一個目的是主要檢測至少圖5a-5d中的例子表示的模式，并且在濾波范圍內，如果圖像像素亮度曲線與圖5a-5d中的任意模式接近，則在那些像素位置的增強從本質上被抑制。
圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像細節(jié)增強中的沖出抑制方法的實施例的示例步驟。示例的方法包括步驟在濾波范圍內，根據(jù)當前像素附近的像素的圖像特性(例如亮度)值計算對稱因子α(步驟24)；分別比較α與諸如為0和1的上和下閾值(步驟26)，當α接近于例如1時，表示這些像素的亮度曲線基本關于當前像素位置對稱(步驟28)，當α接近于例如0時，表示這些像素的亮度曲線基本上不關于當前像素位置對稱(步驟30)；接著根據(jù)對稱因子α計算沖出抑制因子s(步驟32)，其中對于對稱亮度曲線，需要小沖出抑制，而對于非對稱亮度曲線，需要更大的沖出抑制；以及接著在增強期間應用或合并(例如相乘)沖出抑制因子s和細節(jié)信號以抑制沖出人為失真(步驟34)。
在這里的例子中，盡管最好亮度被用作圖像像素特性值，但是根據(jù)本發(fā)明的應用也能夠使用諸如色度等的其它特性值。
圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像細節(jié)增強中的沖出抑制方法的另一個實施例的示例的步驟。示例的方法包括步驟；在濾波范圍內，根據(jù)當前像素附近的像素的圖像特性(例如亮度)值計算對稱因子α(步驟36)；將α與例如0到1的閾值相比較(步驟38)，當α接近于例如1時，表示這些像素的亮度曲線接近于關于當前像素位置對稱(步驟40)，當α接近于例如0時，表示這些像素的亮度曲線基本上不關于當前像素位置對稱(步驟42)；對當前像素位置的細節(jié)信號確定強度因子β(步驟44)；將β與例如0到1的閾值相比較(步驟46)，當β接近于例如1時，表示細節(jié)信號強(步驟48)，當β接近于例如0時，表示細節(jié)信號弱(步驟50)；接著根據(jù)對稱因子α和強度因子β計算沖出抑制因子s(步驟52)，其中例如如果細節(jié)信號弱，抑制越低，允許越好的圖像增強；以及接著在增強期間應用或合并(例如相乘)沖出抑制因子s和細節(jié)信號以抑制沖出人為失真(步驟54)。
圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的沖出抑制系統(tǒng)(沖出抑制器)60的實施例的框圖，它能夠用在例如圖4所示的增強系統(tǒng)中的傳統(tǒng)的沖出抑制塊15中。在圖8A中，沖出抑制器60包括對稱檢測器62和計算塊64。對稱檢測器62用于檢測濾波范圍內當前圖像像素的相鄰像素的亮度變化。對稱因子α(0≤α≤1)根據(jù)當前像素的相鄰位置中的像素的亮度變化模式來確定。對稱因子α接著被計算塊64使用以獲得抑制因子s。在該例子中，當α越接近于1時，則當前像素的相鄰位置中的所述像素的亮度模式越接近于對稱模式。這樣就需要較小的抑制。當α越接近于0時，當前像素的相鄰位置的像素的亮度模式類似于圖5a-5d所示的模式中的一種(即不對稱)，其中需要更多的抑制。
為了簡化，隨后的描述假定將被增強的數(shù)據(jù)是一維的。但是，將數(shù)據(jù)分別沿著每一維處理，本發(fā)明能夠同樣應用于二維數(shù)據(jù)。
一維信號數(shù)據(jù)輸入用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L表示，其中X
是當前將被增強的像素，L是一個常數(shù)，從而值(2*L+1)是前述的LPF的長度(或LPF的濾波器抽頭數(shù))。因此，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L是當像素X
被增強時，包含在濾波中的所有像素。
為了檢測像素亮度曲線關于X
的位置的對稱性，首先由對稱檢測器62確定以下兩個值M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)(4)Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0) (5)其中函數(shù)max(p1，p2，...)從輸入?yún)?shù)獲得最大值，dm，n表示像素X[m]和X[n]之間的絕對差值，即dm，n＝|X[m]-X[n]|(6)這樣，M1是X
和濾波范圍內在它左側的任意像素之間的最大絕對亮度差。同樣，Mr是X
和濾波范圍內在它右側的任意像素之間的最大絕對亮度差。
如果M1和Mr都等于零，則X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L都具有相同值，其中不需要有抑制，因為細節(jié)信號(f-f1)是零。這是對稱因子α能夠被設置為0和1之間的任意值的特殊情況(例如，對這種情況α設置為0)。
如果M1和Mr中的一個并只有一個等于零，X[i]的像素亮度模式接近于圖5a-5d所示的情況之一。因此，沖出人為失真非?？赡艹霈F(xiàn)在這樣的位置。這樣，對這種情況α被設為0，表示應用最大抑制。
如果M1和Mr都不等于零，則再如下計算兩個值Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,---(7)]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0---(8)]]>其中A1是在X
左側的絕對亮度差值的平均值，Ar是在X
右側的絕對亮度差值的平均值。
對稱因子α能夠接著確定為α＝min(A1/Mr，Ar/M1) (9)其中函數(shù)min(p1，p2，...)從輸入?yún)?shù)中獲得最小值。
這樣，給定像素位置的對稱因子α根據(jù)如下的等式計算 其中M1是當前像素和濾波范圍內在它的左側的任意像素之間的最大絕對亮度差，Mr是當前像素和濾波范圍內在它的右側的任意像素之間的最大絕對亮度差，A1是當前像素的左側的絕對差值的平均值，Ar是當前像素的右側的絕對差值的平均值。
根據(jù)對稱因子α，抑制因子s根據(jù)如下示例的關系式由計算塊64確定s＝min(1，K1α) (11)其中K1是常數(shù)(K1≥1)。
根據(jù)以上的關系式(10)和(11)，基本上圖6所示的區(qū)域C中所有的像素位置都具有抑制因子零，表示應用最大抑制，并因此沖出人為失真能夠在那些像素位置被抑制。但是，對于圖6所示的區(qū)域A和B中的像素位置，抑制因子不都是零。仍然假定LPF是5抽頭FIR濾波器，并且K1＝2，使用根據(jù)本發(fā)明的沖出抑制，圖6中的像素的增強結果在圖9中示出。在圖9的例子中，實心圓66表示原始像素亮度電平。當像素的增強亮度值與它的原始值不同時，空心圓67在相同的位置但以增強的亮度電平示出。由虛線表示的曲線68通過連接所有增強后的亮度值獲得。從圖9的結果能夠看出，區(qū)域C中的沖出人為失真被完全抑制，同時區(qū)域A和B中的細節(jié)被有效地增強。
圖10a-10b示出了圖3a中的示例圖像增強時沖出抑制方法的應用。圖10a示出了原始圖像，圖10b示出了根據(jù)本發(fā)明具有沖出抑制的增強圖像。把圖10b與圖3b中的結果相比較，由本發(fā)明的方法獲得結果沒有明顯的沖出人為失真，同時細節(jié)仍然良好地增強。
圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的沖出抑制系統(tǒng)60的另一個實施例的框圖。在該實施例中，沖出抑制器60包括一個對稱檢測器72，一個強度檢測器74和一個計算塊76。沖出抑制器60能夠代替諸如圖4所示的增強系統(tǒng)中的傳統(tǒng)沖出抑制塊15來使用。對稱檢測器72以與圖8A的對稱檢測器62相同的方式操作。強度檢測器76檢測當前像素位置的細節(jié)信號(f-f1)的幅度。當細節(jié)信號弱時，對該像素位置的沖出抑制可以較小地施加或不施加，從而允許在這樣的位置有較好的增強。這是因為，如果細節(jié)信號弱，在該像素位置不可能引入明顯的沖出人為失真。因此，對該像素位置不需要沖出抑制。把沖出抑制因子與細節(jié)信號強度相關聯(lián)的目的是允許在細節(jié)信號弱的地方有較好的增強。
這樣，細節(jié)信號在強度檢測器74中被首先確定。假定LPF的系數(shù)是Ci，i＝-L，...L，則C(0)是LPF濾波器的中心抽頭。則在當前像素位置的細節(jié)信號能夠表示為dd=X[0]-Σi=-LLCiX[i]=Σi=-LLDiX[i]---(12)]]>其中，Di，i＝-L，...L能夠被看作高通濾波器(HPF)的系數(shù)。Di和Ci之間的關系能夠表示為 獲得細節(jié)信號后，它用來確定強度因子β。如果β值接近于例如0，意味著當前位置的細節(jié)信號被認為弱。如果β值接近于1，意味著當前位置的細節(jié)信號被認為強。在一個例子中，細節(jié)信號與一對預定閾值T1和T2(0≤T1＜T2)結合在一起使用，以根據(jù)以下關系式確定強度檢測器74中的強度因子ββ＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))(14)其中0≤β≤1。
選擇T1和T2的值，從而當根據(jù)關系式(14)認為細節(jié)信號弱時，在增強期間基本上沒有明顯的沖出人為失真引入。β越大，細節(jié)信號越強。同時使用對稱因子α和強度因子β，抑制因子s由計算塊76確定為s＝1-(1-min(1，K1α))*β。
(15)當β＝1時，細節(jié)信號強，等式(15)等效于等式(11)。因此，沖出抑制按通常執(zhí)行。當β＝0時，認為細節(jié)信號非常弱，根據(jù)等式(15)抑制因子s取例如1的值，表示不施加抑制。
如圖8C所示，在根據(jù)本發(fā)明的示例的沖出抑制系統(tǒng)70中，沖出抑制器60的輸出接著應用到差信號f2＝(f-f1)，在例如乘法節(jié)點16使用增強因子(K-1)，結果在例如相加節(jié)點18與輸入信號f合并，來產(chǎn)生細節(jié)增強的輸出信號g，其中，在該例子中g＝(f-f1)*(K-1)*s+f。(16)元件16和/或18可以形成一個組合器。
因此，在示例的沖出抑制系統(tǒng)60中，抑制因子通過檢測濾波范圍內當前像素周圍的相鄰像素的亮度模式和可選地檢測細節(jié)信號的強度而確定。對稱檢測器計算當前像素和相鄰像素(例如，分別為在它左側和右側的像素)之間的最大絕對亮度差值和平均絕對亮度差值。根據(jù)這些最大和平均絕對差值，確定對稱因子α的值，其中α表示相鄰像素的亮度曲線關于當前像素對稱性如何。對稱因子能夠接著用于獲得沖出抑制因子的值。
可選的強度檢測器檢測當前像素位置/處的細節(jié)信號的強度。當可獲得強度檢測器時，強度因子β被計算并在確定沖出抑制因子s的值時與對稱因子α一起使用。β的值表示當前像素處的細節(jié)信號有多強。如上所述，當細節(jié)信號弱時，對該位置的沖出抑制可以少量應用或不應用，從而允許在這樣的位置有較好的增強。
根據(jù)本發(fā)明的前述裝置/系統(tǒng)能夠用由處理器執(zhí)行的程序指令實現(xiàn)，處理器可以是本領域技術人員所公知的邏輯電路、ASIC、固件等。因此，本發(fā)明不限于這里所述的示例性的實施例。
本發(fā)明已經(jīng)參照某種優(yōu)選的版本以相當多的細節(jié)進行了說明；但是，其它版本也是有可能的。因此，隨附的權利要求的精神和范圍不應當限于這里包含的優(yōu)選版本的描述。
權利要求
1.一種用于圖像細節(jié)增強時沖出抑制的方法，包括步驟(a)選擇要增強的圖像細節(jié)，其中選擇的圖像細節(jié)用細節(jié)信號表示；(b)根據(jù)當前圖像像素的相鄰像素的圖像特性確定每個像素位置的細節(jié)信號的沖出抑制因子s，以便基本上抑制增強的圖像細節(jié)中的沖出人為失真；和(c)對細節(jié)信號應用沖出抑制因子s。
2.權利要求1的方法，其中步驟(b)還包括步驟根據(jù)與當前圖像像素相鄰的像素的亮度值確定對稱因子α，其中對稱因子表示相鄰像素的亮度曲線關于當前像素位置的對稱量，和根據(jù)對稱因子α確定沖出抑制因子s，其中對基本上對稱的亮度曲線，選擇較低的沖出抑制，和對基本上不對稱的亮度曲線，選擇較高的沖出抑制。
3.權利要求2的方法，其中在像素位置的對稱因子α根據(jù)下式確定 這里，M1是當前像素和在它的左側的任意像素之間的最大絕對亮度差，Mr是當前像素和在它的右側的任意像素之間的最大絕對亮度差，A1是當前像素的左側的絕對亮度差值的平均值，Ar是當前像素的右側的絕對亮度差值的平均值。
4.權利要求3的方法，其中細節(jié)信號是表示圖像的圖像信號f和表示應用低通濾波器之后的信號f的濾波信號fl之間的差的函數(shù)，從而每個像素位置的信號fl根據(jù)濾波范圍內的信號f的像素確定，它用以當前像素為中心的像素的一維序列表示，其中信號f的取樣用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，從而X
是將被增強的當前像素，L是一個常數(shù)，值(2*L+1)是濾波器長度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是當X
被增強時包含在濾波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之間的絕對亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
5.權利要求2的方法，其中像素位置的沖出抑制因子s表示為s＝min(1，K1α)，其中K1是常數(shù)，K1≥1。
6.一種用于圖像細節(jié)增強時沖出抑制的方法，其中選擇的沖出細節(jié)用細節(jié)信號表示，包括步驟(a)根據(jù)與當前圖像像素相鄰的像素的亮度值確定對稱因子α，其中對稱因子表示相鄰像素的亮度曲線關于當前像素位置的對稱量；(b)根據(jù)當前像素位置的細節(jié)信號的強度確定細節(jié)信號強度因子β；(c)根據(jù)對稱因子α和強度因子β確定沖出抑制因子s，其中如果所述亮度曲線基本上對稱，則選擇較低的沖出抑制，如果所述亮度曲線基本上不對稱，則選擇較高的沖出抑制，如果細節(jié)信號強度弱，則選擇較低的沖出抑制或不進行沖出抑制，以允許在該像素位置有較好的增強；和(d)對細節(jié)信號應用沖出抑制因子s，以便基本上抑制增強的圖像細節(jié)中的沖出人為失真。
7.權利要求6的方法，其中如果β接近于0，則當前像素位置的細節(jié)信號被認為弱，如果β接近于1，則當前像素位置的細節(jié)信號被認為強，從而β＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))，其中dd是當前像素位置的細節(jié)信號，選擇閾值T1和T2(0≤T1＜T2)從而在細節(jié)信號被認為弱時，在增強期間基本上沒有引入明顯的沖出人為失真。
8.權利要求6的方法，其中沖出抑制因子s表示為s＝1-(1-min(1，K1α))*β，其中K1是常數(shù)，K1≥1。
9.權利要求6的方法，其中像素位置的對稱因子α確定為 這里，M1是當前像素和在它的左側的任意像素之間的最大絕對亮度差，Mr是當前像素和在它的右側的任意像素之間的最大絕對亮度差，A1是當前像素的左側的絕對亮度差值的平均值，Ar是當前像素的右側的絕對亮度差值的平均值。
10.權利要求9的方法，其中細節(jié)信號是表示圖像的圖像信號f和表示應用低通濾波器(LPF)之后的信號f的濾波信號f1之間的差的函數(shù)，從而每個像素位置的信號f1根據(jù)濾波范圍內的信號f的像素確定，它用以當前像素為中心的像素的一維序列表示，其中信號f的取樣用X[i]i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，從而X
是將被增強的當前像素，L是一個常數(shù)，值(2*L+1)是濾波器長度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是當X
被增強時包含在濾波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之間的絕對差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
11.一種增強圖像信號f中的圖像細節(jié)的方法，包括步驟(a)產(chǎn)生作為圖像信號f的函數(shù)的細節(jié)信號f2，細節(jié)信號f2表示圖像細節(jié)；(b)根據(jù)與當前像素相鄰的像素的圖像特性確定對每個像素的細節(jié)信號f2的沖出抑制因子s，以便基本上抑制增強的圖像細節(jié)中的沖出人為失真；和(c)向細節(jié)信號f2應用沖出抑制因子s。
12.權利要求11的方法，其中步驟(b)還包括步驟根據(jù)與當前圖像像素相鄰的像素的亮度值確定對稱因子α，其中對稱因子表示相鄰像素的亮度曲線關于當前像素位置的對稱量，和根據(jù)對稱因子α確定沖出抑制因子s，其中對基本上對稱的亮度曲線，選擇較低的沖出抑制，和對基本上不對稱的亮度曲線，選擇較高的沖出抑制。
13.權利要求12的方法，其中在像素位置的對稱因子α根據(jù)下式確定 這里，M1是當前像素和在它的左側的任意像素之間的最大絕對亮度差，Mr是當前像素和在它的右側的任意像素之間的最大絕對亮度差，A1是當前像素的左側的絕對亮度差值的平均值，Ar是當前像素的右側的絕對亮度差值的平均值。
14.權利要求13的方法，其中細節(jié)信號是表示圖像的圖像信號f和表示應用低通濾波器(LPF)之后的信號f的濾波信號f1之間的差的函數(shù)，從而每個像素位置的信號f1根據(jù)濾波范圍內的信號f的像素確定，它用以當前像素為中心的像素的一維序列表示，其中信號f的取樣用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，從而X
是將被增強的當前像素，L是一個常數(shù)，值(2*L+1)是濾波器長度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是當X
被增強時包含在濾波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之間的絕對亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
15.權利要求12的方法，其中像素位置的沖出抑制因子s表示為s＝min(1，K1α)，其中K1是常數(shù)，K1≥1。
16.權利要求11的方法，還包括根據(jù)當前像素位置的細節(jié)信號的強度確定細節(jié)信號強度因子β的步驟；其中在步驟(b)，根據(jù)對稱因子α和強度因子β確定沖出抑制因子s，其中如果所述亮度曲線基本上對稱，則選擇較低的沖出抑制，如果所述亮度曲線基本上不對稱，則選擇較高的沖出抑制，如果細節(jié)信號強度弱，則選擇較低的沖出抑制或不進行沖出抑制，以允許在該像素位置有較好的增強。
17.權利要求16的方法，其中如果β接近于0，則當前像素位置的細節(jié)信號被認為弱，如果β接近于1，則當前像素位置的細節(jié)信號被認為強，從而β＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))，其中dd是當前像素位置的細節(jié)信號，選擇閾值T1和T2(0≤T1＜T2)從而在細節(jié)信號被認為弱時，在增強期間基本上沒有引入明顯的沖出人為失真。
18.權利要求16的方法，其中沖出抑制因子s表示為s＝1-(1-min(1，K1α))*β，其中K1是常數(shù)，K1≥1。
19.一種圖像細節(jié)增強時的沖出抑制裝置，其中選擇的圖像細節(jié)由細節(jié)信號表示，包括沖出抑制器，根據(jù)當前像素的相鄰像素的圖像特性確定細節(jié)信號的沖出抑制因子s，以便基本上抑制增強圖像細節(jié)的沖出人為失真；和組合器，向細節(jié)信號應用沖出抑制因子s。
20.權利要求19的裝置，其中沖出抑制器包括對稱檢測器，根據(jù)與當前圖像像素相鄰的像素的亮度值確定對稱因子α，其中對稱因子表示相鄰像素的亮度曲線關于當前像素位置的對稱量，從而沖出抑制器根據(jù)對稱因子α確定沖出抑制因子s，其中對基本上對稱的亮度曲線，選擇較低的沖出抑制，和對基本上不對稱的亮度曲線，選擇較高的沖出抑制。
21.權利要求20的裝置，其中對稱檢測器根據(jù)以下關系式確定在像素位置的對稱因子α 其中M1是當前像素和在它的左側的任意像素之間的最大絕對亮度差，Mr是當前像素和在它的右側的任意像素之間的最大絕對亮度差，A1是當前像素的左側的絕對亮度差值的平均值，Ar是當前像素的右側的絕對亮度差值的平均值。
22.權利要求21的裝置，其中細節(jié)信號是表示圖像的圖像信號f和表示應用低通濾波器之后的信號f的濾波信號f1之間的差的函數(shù)，從而每個像素位置的信號f1根據(jù)濾波范圍內的信號f的像素確定，它用以當前像素為中心的像素的一維序列表示，其中信號f的取樣用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，從而X
是將被增強的當前像素，L是一個常數(shù)，值(2*L+1)是濾波器長度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是當X
被增強時包含在濾波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之間的絕對亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
23.權利要求20的裝置，其中沖出抑制器根據(jù)以下關系式確定像素位置的沖出抑制因子ss＝min(1，K1α)，其中K1是常數(shù)，K1≥1。
24.一種增強圖像信號f中的圖像細節(jié)的圖像增強裝置，包括(a)細節(jié)信號產(chǎn)生器，產(chǎn)生作為圖像信號f的函數(shù)的細節(jié)信號f2，細節(jié)信號f2表示圖像細節(jié)；(b)沖出抑制器，根據(jù)與當前像素相鄰的像素的圖像特性確定對每個像素的細節(jié)信號f2的沖出抑制因子s，以便基本上抑制增強的圖像細節(jié)中的沖出人為失真；和(c)組合器，向細節(jié)信號f2應用沖出抑制因子s。
25.權利要求24的裝置，其中沖出抑制器包括對稱檢測器，根據(jù)與當前圖像像素相鄰的像素的亮度值確定對稱因子α，其中對稱因子表示相鄰像素的亮度曲線關于當前像素位置的對稱量，和沖出抑制器根據(jù)對稱因子α確定抑制因子s，其中對基本上對稱的亮度曲線，選擇較低的沖出抑制，和對基本上不對稱的亮度曲線，選擇較高的沖出抑制。
26.權利要求25的裝置，其中對稱檢測器根據(jù)以下關系式確定在像素位置的對稱因子α 其中M1是當前像素和在它的左側的任意像素之間的最大絕對亮度差，Mr是當前像素和在它的右側的任意像素之間的最大絕對亮度差，A1是當前像素的左側的絕對亮度差值的平均值，Ar是當前像素的右側的絕對亮度差值的平均值。
27.權利要求26的裝置，其中細節(jié)信號是表示圖像的圖像信號f和表示應用低通濾波器之后的信號f的濾波信號f1之間的差的函數(shù)，從而每個像素位置的信號f1根據(jù)濾波范圍內的信號f的像素確定，它用以當前像素為中心的像素的一維序列表示，其中信號f的取樣用X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L代表，從而X
是將被增強的當前像素，L是一個常數(shù)，值(2*L+1)是濾波器長度，X[i]，i＝-L，...，-1，0，1，...，L基本上是當X
被增強時包含在濾波中的所有像素；和M1＝max(d0，-L，d0，-L+1，...，d0，-1)，Mr＝max(dL，0，dL-1，0，...，d1，0)，Al=1LΣi=0L-1d0,-L+i,]]>Ar=1LΣi=0L-1dL-i,0,]]>其中dm，n表示位置m的像素X[m]和位置n的像素X[n]之間的絕對亮度差，即dm，n＝|X[m]-X[n]|。
28.權利要求25的裝置，其中沖出抑制器根據(jù)以下關系式確定像素位置的沖出抑制因子ss＝min(1，K1α)，其中K1是常數(shù)，K1≥1。
29.權利要求24的裝置，其中沖出抑制器還包括強度檢測器，根據(jù)當前像素位置的細節(jié)信號的強度確定細節(jié)信號強度因子β；和沖出抑制器根據(jù)對稱因子α和強度因子β確定沖出抑制因子s，其中如果所述亮度曲線基本上對稱，則選擇較低的沖出抑制，如果所述亮度曲線基本上不對稱，則選擇較高的沖出抑制，如果細節(jié)信號強度弱，則選擇較低的沖出抑制或不進行沖出抑制，以允許在該像素位置有較好的增強。
30.權利要求29的裝置，其中如果β接近于0，則當前像素位置的細節(jié)信號被認為弱，如果β接近于1，則當前像素位置的細節(jié)信號被認為強，從而β＝min(1，max(0，(|dd|-T1)/(T2-T1)))，其中dd是當前像素位置的細節(jié)信號，選擇閾值T1和T2(0≤T1＜T2)從而在細節(jié)信號被認為弱時，在增強期間基本上沒有引入明顯的沖出人為失真。
31.權利要求29的裝置，其中沖出抑制器根據(jù)以下關系式確定抑制因子ss＝1-(1-min(1，K1α))*β，其中K1是常數(shù)，K1≥1。
32.一種增強圖像信號f中的圖像細節(jié)的圖像增強裝置，包括沖出抑制器，通過檢測與當前像素相鄰的圖像像素的亮度模式確定抑制因子s，以便基本上抑制增強的圖像細節(jié)中的沖出人為失真。
33.權利要求32的裝置，還包括細節(jié)信號發(fā)生器，產(chǎn)生作為圖像信號f的函數(shù)的細節(jié)信號f2，細節(jié)信號表示圖像細節(jié)；和組合器，向細節(jié)信號f2應用沖出抑制因子s。
34.權利要求32的裝置，其中沖出抑制器還通過檢測與當前像素相鄰的圖像像素的亮度模式和細節(jié)信號的強度確定抑制因子s，以便基本上抑制增強的圖像細節(jié)中的沖出人為失真。
35.用于圖像細節(jié)增強器的沖出抑制系統(tǒng)，包括沖出抑制器，包括對稱檢測器，確定當前圖像像素和相鄰像素之間的最大絕對差值和平均絕對差值，并根據(jù)所述值確定對稱因子α，它表示所述相鄰像素的亮度曲線關于當前像素位置的對稱性，其中沖出抑制器根據(jù)對稱因子確定抑制因子，以便基本上抑制增強的圖像細節(jié)中的沖出人為失真。
36.權利要求35的系統(tǒng)，其中沖出抑制器還包括強度檢測器，確定當前像素位置的細節(jié)信號的強度因子β，其中細節(jié)信號表示圖像細節(jié)；使得沖出抑制器根據(jù)對稱因子α和強度因子β確定抑制因子s，其中當細節(jié)信號強度弱時，對該像素位置的沖出抑制被降低或旁路，從而允許在這樣的像素位置有較好的增強。
全文摘要
一種用于圖像細節(jié)增強的通用的沖出抑制方法和裝置，在保持非沖出區(qū)的增強(抑制小或沒有抑制)的同時提供沖出區(qū)的良好抑制。非對稱檢測器檢測濾波范圍內的當前像素周圍的像素的亮度變化。根據(jù)檢測結果，對當前像素的相鄰處的亮度變化的不同模式分類。較高的抑制應用到更可能引起過沖/下沖的那些模式?？蛇x地，抑制還與每個像素位置的細節(jié)信號的強度有關聯(lián)。強度檢測器檢測細節(jié)信號的幅度。如果細節(jié)信號在當前像素位置弱，則明顯沖出人為失真不可能出現(xiàn)在該位置，應用很小的抑制或不應用抑制。這樣的方法和系統(tǒng)只在沖出區(qū)提供沖出抑制，而保持非沖出區(qū)的良好增強。
文檔編號G06T5/20GK1517941SQ20041000528
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權日2003年1月16日
發(fā)明者金永鐸, 王祥林 申請人:三星電子株式會社