專利名稱：一種視頻圖像對比度改善方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種視頻圖像對比度改善的方法。
背景技術(shù)：
液晶電視相對于傳統(tǒng)CRT以及等離子電視，具有對比度不足的先天弱點(diǎn)， 雖然很多液晶電視廠家宣傳的對比度達(dá)到令人難以置信的數(shù)字，但其采用的指 標(biāo)是瞬時(shí)最大對比度，這一數(shù)據(jù)并不能真正體現(xiàn)液晶電視圖像的對比度，實(shí)際 視覺效果尚不理想，因此改善視頻圖像對比度是業(yè)界研究的一個(gè)重點(diǎn)。
直方圖均衡是目前常見的改善圖像視頻對比度的方法，其原理是通過預(yù)處 理增加圖像的動(dòng)態(tài)范圍來增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力。該方法屬于全局處理的方 法，對所有畫面都進(jìn)行灰度擴(kuò)展，但在對灰度呈現(xiàn)兩端分布、同時(shí)圖像的低灰 度區(qū)域有較多像素點(diǎn)分布的圖像進(jìn)行處理時(shí)會(huì)出現(xiàn)過曝光的效果。為了克服這 個(gè)缺陷， 一般需要對圖像作進(jìn)一步的處理如直方圖匹配處理，但是直方圖匹配 的運(yùn)算相當(dāng)于一次直方圖均衡的運(yùn)算，使運(yùn)算量至少增加一倍，復(fù)雜度大大增 加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可改善視頻圖像對比度的方法，以豐富圖像層 次感和降低運(yùn)算復(fù)雜度。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種視頻圖像對比度改善方法，所述方法首 先對圖像進(jìn)行直方圖均衡處理，所述方法能根據(jù)識別當(dāng)前圖像像素是否密集在 低灰庋區(qū)域，判斷在直方圖均衡后是否需要進(jìn)一步處理；即當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰 度區(qū)域的像素?cái)?shù)占該圖像總像素?cái)?shù)的比率大于設(shè)定的比例閾值R時(shí)，則表明當(dāng) 前圖像像素密集在低灰度區(qū)域，在對圖像進(jìn)行直方圖均衡后需要進(jìn)一步處理； 當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素占該圖像總像素的比率小于等于設(shè)定的比例閾值J 時(shí)，則表明當(dāng)前圖像像素沒有密集在低灰度區(qū)域，只需直接輸出直方圖均 衡后的圖像灰度值。
所述的當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素?cái)?shù)通過以下方式得到設(shè)定灰度級閾
值C，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定圖像低灰度值Mmin,計(jì)算在低灰度值經(jīng)驗(yàn)值Mmi。向上和向 下c個(gè)灰度級進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)的累積值即為所得。
所述的比例閾值i 的取值范圍為
,所述的c的取值范圍為[IO， 30〗。 進(jìn)一步的，所述的進(jìn)一步處理包括直方圖匹配處理。
本發(fā)明所述的方法根據(jù)灰度直方圖的統(tǒng)計(jì)結(jié)杲，識別圖像是否密集在低灰度 區(qū)，即對圖像進(jìn)行明暗判斷，當(dāng)圖像未處在低灰度區(qū)時(shí)，只需對圖像進(jìn)行直方 圖均衡；否則，在直方圖均衡后需要再進(jìn)行直方圖匹配，從而在改善視頻圖像 對比度、豐富圖像層次感的同時(shí)，降低了運(yùn)算復(fù)雜度，減少了運(yùn)算量。
務(wù)昧實(shí)施方式
以下將對本發(fā)明的一種祝頻圖像對比度改善方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 本發(fā)明的一種視頻圖像對比度改善方法，采用直方圖均衡方法實(shí)現(xiàn)，為了 避免低灰度區(qū)域的像素經(jīng)過直方圖均衡方法后出現(xiàn)過曝光現(xiàn)象，本方法對直方 圖均衡處理后的圖像進(jìn)行直方圖匹配處理；但是直方圖匹配處理運(yùn)算量大，運(yùn) 算復(fù)雜。為了保證視頻圖像對比度改善的前提下，盡可能的降低運(yùn)算復(fù)雜度， 需要在處理過程中識別出當(dāng)前圖像像素是否密集在低灰度區(qū)，然后只對處在低 灰度區(qū)域的圖像做直方圖匹配處理。即當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素?cái)?shù)占該 圖像總像素?cái)?shù)的比率大于設(shè)定的比例閾值及時(shí)，則表明當(dāng)前圖像像素密集在低 灰度區(qū)域，在對圖像進(jìn)行直方圖均衡后需要進(jìn)一步處理；當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰度 區(qū)域的像素占該圖像總像素的比率小于等于設(shè)定的比例閾值i 時(shí)，則表明當(dāng)前 圖像像素沒有密集在低灰度區(qū)域，只需直接輸出直方圖均衡后的圖像灰度值。 為了更好地說明本發(fā)明的特點(diǎn)及技術(shù)效果，特舉如下具體實(shí)施例加以詳迷。 根據(jù)本發(fā)明提供的一種視頻圖像對比度改善方法，對YUV格式圖像文件進(jìn) 行對比度改善處理，其具體步驟如下
步驟1、首先讀入整幅圖像，計(jì)算該圖像的總像素?cái)?shù)，記為S目，輸入該圖 像低灰度值的經(jīng)-瞼4直Afmin-30;步驟2、接著統(tǒng)計(jì)圖像灰度直方圖/f[256];并對直方圖作歸一化處理，得到 概率密度函數(shù)
^)—卯]/
A附"0，1,2…丄-1
其中￡為該圖像灰度等級的個(gè)數(shù)。
步驟3、計(jì)算概率密度函數(shù)戶0 ,)對應(yīng)的累積分布函數(shù)^,利用r(r)進(jìn)行變換，
選擇如下變換法則
&,)=1;尸化)ho,i，2…丄-i
0
步驟4、計(jì)算在灰度級閾值c為30時(shí)，當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素?cái)?shù) gflpr蛐+f];根據(jù)經(jīng)驗(yàn)i 的取值范圍為
，本實(shí)施例中設(shè)定及值為0.4,
然后對當(dāng)前圖像進(jìn)行明暗判斷，即判斷^-與/ 值的大小，其中，若前
者大于后者，則說明當(dāng)前圖像處在偏暗區(qū)，還需要對圖像進(jìn)行直方圖匹配處理， 即進(jìn)行步驟5;若前者小于等于后者，則說明當(dāng)前圖像不是處在偏暗區(qū)，不需要 進(jìn)行直方圖匹配處理，即進(jìn)行步驟6;
步驟5、設(shè)定P:(z,)為輸出圖像期望直方圖，z為輸出圖像的灰度級。計(jì)算該 概率密度函數(shù)PJz》的累積分布函數(shù)G(&):
G(z4) = tpz(z,) = & & = 0,1，2..丄一1
則像素最終輸出灰度值為
z* = G-'[h〗=G-'[r(rj] A = 0，1,2…L — 1
步驟6、計(jì)算像素最終輸出灰度值為
zk=^vn(gmax—gmin)no+gmin+o.5] "o,i,2…p-i
式中g(shù)max， g^分別為原圖像中灰度最大值、最小值，p為直方圖均衡處理
后灰度等級總數(shù)，A為圖像的灰階等級。
權(quán)利要求
1. 一種視頻圖像對比度改善方法，所述方法首先對圖像進(jìn)行直方圖均衡處理，其特征在于，所述方法能根據(jù)識別當(dāng)前圖像像素是否密集在低灰度區(qū)域，判斷在直方圖均衡后是否需要進(jìn)一步處理；即當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素?cái)?shù)占該圖像總像素?cái)?shù)的比率大于設(shè)定的比例閾值R時(shí)，則表明當(dāng)前圖像像素密集在低灰度區(qū)域，在對圖像進(jìn)行直方圖均衡后需要進(jìn)一步處理；當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素占該圖像總像素的比率小于等于設(shè)定的比例閾值R時(shí)，則表明當(dāng)前圖像像素沒有密集在低灰度區(qū)域，只需直接輸出直方圖均衡后的圖像灰度值。
2. 如權(quán)利要求1所述的視頻圖像對比度改善方法，其特征在于，所述的當(dāng)前圖 像在低灰度區(qū)域的像素?cái)?shù)通過以下方式得到設(shè)定灰度級閾值c，根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 設(shè)定圖像低灰度值Mmin ，計(jì)算在低灰度值經(jīng)驗(yàn)值Mmin向上和向下c個(gè)灰度級 進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)的累積值即為所得。
3. 如權(quán)利要求2所述的視頻圖像對比度改善方法，其特征在于，所述的灰度級 閾值c的取值范圍為[10, 30]。
4. 如權(quán)利要求1所述的視頻圖像對比度改善方法，其特征在于，所述的比例閾 值及的取值范圍為
。
5. 如權(quán)利要求4所述的視頻圖像對比度改善方法，其特征在于，所述的比例閾 值i 的取值為0.4。
6. 如權(quán)利要求1所述的視頻圖像對比度改善方法，其特征在于，所述的進(jìn)一步 處理包括直方圖匹配處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種視頻圖像對比度改善的方法，所述方法首先對圖像進(jìn)行直方圖均衡處理，并且能根據(jù)識別當(dāng)前圖像像素是否密集在低灰度區(qū)域，判斷在直方圖均衡后是否需要進(jìn)一步處理；即當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素?cái)?shù)占該圖像總像素?cái)?shù)的比率大于設(shè)定的比例閾值R時(shí)，則表明當(dāng)前圖像像素密集在低灰度區(qū)域，在對圖像進(jìn)行直方圖均衡后需要進(jìn)一步處理；當(dāng)當(dāng)前圖像在低灰度區(qū)域的像素占該圖像總像素的比率小于等于設(shè)定的比例閾值R時(shí)，則表明當(dāng)前圖像像素沒有密集在低灰度區(qū)域，只需直接輸出直方圖均衡后的圖像灰度值。所述方法在改善視頻圖像對比度、豐富圖像層次感的同時(shí)，降低了運(yùn)算復(fù)雜度，減少了運(yùn)算量。
文檔編號H04N5/202GK101453558SQ200810204949
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者安博文 申請人:上海廣電(集團(tuán))有限公司中央研究院