適應(yīng)性對(duì)比度調(diào)整技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了涉及圖像的對(duì)比度調(diào)整的技術(shù)。例如，基于在輸入亮度直方圖中所表示的輸入圖像的像素值特性來(lái)分類該輸入圖像。根據(jù)這種分類，可指定用于對(duì)應(yīng)的輸出圖像的目標(biāo)直方圖分布(即，輸入圖像的對(duì)比度調(diào)整變換)。利用所指定的輸出圖像的目標(biāo)直方圖，可推導(dǎo)出變換函數(shù)，所述變換函數(shù)將輸入圖像值映射到輸出圖像值。此外，可平滑這種變換函數(shù)的轉(zhuǎn)換。這種平滑可提供諸如減少與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的閃爍的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】適應(yīng)性對(duì)比度調(diào)整技術(shù)
【背景技術(shù)】
[0001]對(duì)比度調(diào)整是在處理媒體內(nèi)容的多種產(chǎn)品及應(yīng)用中的重要特征。對(duì)比度調(diào)整技術(shù)旨在強(qiáng)調(diào)圖像的視覺(jué)特性差異，以使該圖像中的對(duì)象彼此可區(qū)別以及與它們的背景可區(qū)別。
[0002]對(duì)比度調(diào)整技術(shù)通常涉及將輸入像素值映射到輸出像素值的變換函數(shù)應(yīng)用。變換函數(shù)旨在生成期望特性的輸出像素值。這種期望的輸出像素特性通常以直方圖(也稱作目標(biāo)直方圖)的形式來(lái)表不。
[0003]可根據(jù)輸入圖像的直方圖信息及其所對(duì)應(yīng)變換的輸出圖像的直方圖信息自動(dòng)確定變換函數(shù)。盡管如此，針對(duì)已變換的輸出圖像正確地指定目標(biāo)直方圖從而能夠預(yù)期獲得令人視覺(jué)上舒適的輸出圖像仍然存在挑戰(zhàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0004]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常指示相同的、功能上相似的、和/或結(jié)構(gòu)上相似的元件。元件首次出現(xiàn)的附圖由附圖標(biāo)記的最左位數(shù)字來(lái)表示。將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中:
[0005]圖1是與常規(guī)的圖像變換相關(guān)聯(lián)的一對(duì)圖像；
[0006]圖2A和2B是圖1中的圖像的直方圖；
[0007]圖3是與常規(guī)的圖像變換相關(guān)聯(lián)的另一對(duì)圖像；
[0008]圖4A和4B是圖3中的圖像的直方圖；
[0009]圖5是示例性實(shí)現(xiàn)的視圖；
[0010]圖6A-6D是直方圖的曲線圖；
[0011]圖7是不例性邏輯流程圖；
[0012]圖8A-8C是涉及直方圖分離比(HSR)的曲線圖；
[0013]圖9是示例性設(shè)備的視圖；以及
[0014]圖10A-10D是與本文描述的對(duì)比度調(diào)整技術(shù)相關(guān)聯(lián)的一對(duì)輸入和輸出圖像?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]本文說(shuō)明書中所述的“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”表示與該實(shí)施例有關(guān)的所述特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性都被包含在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”在貫穿于本說(shuō)明書的不同位置的出現(xiàn)并非必須都涉及相同的實(shí)施例。此夕卜，這些特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以以任一種合適的方式組合于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。
[0016]實(shí)施例提供了基于其像素值特性來(lái)表現(xiàn)任何輸入圖像的特性的方法。例如，由YUV色彩空間中的像素所表示的輸入圖像可基于其Y (亮度)直方圖分布來(lái)表現(xiàn)其特征。
[0017]更明確地，可將這種輸入直方圖劃分成不同的分布類型。示例性的分布類型包括(但不限于):非稀疏、均勻稀疏、以及非均勻稀疏。根據(jù)這種分類(例如，根據(jù)其Y直方圖的類別標(biāo)志)，可指定對(duì)應(yīng)的輸出圖像(即，輸入圖像的對(duì)比度調(diào)整變換)的目標(biāo)直方圖分布。利用所指定的輸出圖像的目標(biāo)直方圖，可推導(dǎo)出變換函數(shù)，該變換函數(shù)將輸入圖像的亮度值(例如，Y值)映射到輸出圖像的亮度值(例如，Y值)。
[0018]此外，實(shí)施例可對(duì)這種變換函數(shù)的時(shí)間過(guò)渡進(jìn)行平滑。這可基于多種因素，例如歷史信息和相應(yīng)的內(nèi)容(或者輸入圖像)分類的置信度分?jǐn)?shù)。這種時(shí)間平滑可提供諸如減少與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的閃爍的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]Integrated Device Technology有限公司提供了被稱為HQV基準(zhǔn)測(cè)試2.0版的圖像測(cè)試能力。HQV基準(zhǔn)測(cè)試2.0涉及視頻剪輯和測(cè)試模式，其被特別設(shè)計(jì)用來(lái)評(píng)估和評(píng)分各種視頻信號(hào)處理任務(wù)。在實(shí)施例中，當(dāng)根據(jù)本文描述的技術(shù)來(lái)執(zhí)行對(duì)比度增強(qiáng)時(shí)，可獲得由HQV2.0基準(zhǔn)測(cè)試提供的滿分。
[0020]傳統(tǒng)的對(duì)比度調(diào)整技術(shù)采用被稱為直方圖均衡化的方法。直方圖均衡化自動(dòng)確定產(chǎn)生輸出圖像的變換函數(shù)，該輸出圖像具有均衡每個(gè)輸入直方圖分布的均勻直方圖。不幸的是，這種方法對(duì)于某些圖像，尤其是那些具有稀疏分布直方圖的圖像可能會(huì)導(dǎo)致非期望的結(jié)果。
[0021]圖1到圖4B提供了通過(guò)直方圖均衡化方法進(jìn)行對(duì)比度調(diào)整的示例。例如，圖1示出了根據(jù)該技術(shù)(從“原始圖像”到“輸出圖像”)來(lái)變換的圖像。圖2A和2B分別示出了該原始圖像和輸出圖像的亮度直方圖。類似地，圖3示出了根據(jù)直方圖均衡化技術(shù)(從“原始圖像”到“輸出圖像”)來(lái)變換的圖像。圖4A和4B分別示出了該原始圖像和輸出圖像的
亮度直方圖。
[0022]這些示例示出了盡管直方圖均衡化可產(chǎn)生視覺(jué)上逼真的輸出圖像(例如，如圖1所示)，但是對(duì)于某些圖像而言，對(duì)目標(biāo)直方圖進(jìn)行盲目地均等分配并非是合適的對(duì)比度調(diào)整方法。例如，圖3所示的對(duì)比度調(diào)整獲得了具有低劣對(duì)比度特性的輸出圖像。
[0023]直方圖均衡化的這種缺點(diǎn)可由本文描述的技術(shù)來(lái)克服。這些技術(shù)可確定輸入圖像的分類類別，并且選擇對(duì)應(yīng)于所確定的分類類別的目標(biāo)亮度直方圖。由此，可獲得變換函數(shù)。此外，可對(duì)變換函數(shù)在時(shí)間上進(jìn)行平滑。這種平滑可用在涉及圖像序列(例如視頻幀)的情況中。
[0024]圖5是采用本文描述的技術(shù)的示例性實(shí)現(xiàn)500的框圖。如圖5所示，實(shí)現(xiàn)500包括直方圖生成模塊502、內(nèi)容分類模塊504、目標(biāo)直方圖指定模塊506、變換函數(shù)生成模塊508、時(shí)間平滑模塊510、和變換函數(shù)應(yīng)用模塊512?？梢岳糜布?或軟件的任意結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)這些元件。
[0025]在實(shí)施例中，圖5的元件可包括在各種部件和/或裝置中。示例包括:微處理器、圖形處理器或引擎、微控制器、專用集成電路(ASIC)等。另外的示例包括:相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人計(jì)算裝置(例如桌上型裝置、膝上型裝置、平板裝置等)、服務(wù)器、可佩戴裝置等。然而，實(shí)施例并不限于這些示例。
[0026]如圖5所示，實(shí)現(xiàn)500接收輸入圖像520 (在模塊502)，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出圖像522 (在模塊512)。輸出圖像522可以是輸入圖像520的變換，從而將其對(duì)比度特性進(jìn)行調(diào)整(例如增強(qiáng))。在實(shí)施例中，圖像520和522可以是部分的圖像序列(例如，視頻圖像或者中貞)。
[0027]輸入圖像520以及輸出圖像522均可包括多個(gè)像素值。這些像素值可表示為YUV色彩空間坐標(biāo)。然而，可采用其它像素值表示(例如，Y’UV色彩空間坐標(biāo))。[0028]直方圖生成模塊502接收輸入圖像520。直方圖生成模塊502轉(zhuǎn)而生成輸入亮度直方圖530，該輸入亮度直方圖530與輸入圖像520的亮度值(或Y值)有關(guān)。在實(shí)施例中，該直方圖是標(biāo)準(zhǔn)化累積直方圖。將在下面提供關(guān)于這種標(biāo)準(zhǔn)化累積直方圖530的示例性生成的細(xì)節(jié)。
[0029]如圖5所示，將直方圖530發(fā)送到內(nèi)容分類模塊504?；谶@種直方圖，內(nèi)容分類模塊504可將該直方圖分類為多種分布類別中的一個(gè)。如本文所述，示例性的類別可以是非稀疏、均勻稀疏、和非均勻稀疏。然而，實(shí)施例并不限于這些類別。圖5示出了將分類指示532提供給目標(biāo)直方圖指定模塊506。
[0030]目標(biāo)直方圖指定模塊506轉(zhuǎn)而確定用于輸出圖像522的對(duì)應(yīng)的目標(biāo)直方圖534。圖5示出了這種確定可基于分類指示532和直方圖530。如圖5所示，目標(biāo)直方圖534指向變換函數(shù)生成模塊508。[0031]變換函數(shù)生成模塊508產(chǎn)生用于從輸入圖像520生成輸出圖像522的變換函數(shù)。這至少基于所確定的輸出直方圖(例如，如指示534所指定的)。另外，該變換函數(shù)的產(chǎn)生也可基于直方圖530。該變換函數(shù)(如非平滑的變換函數(shù)536)被發(fā)送到時(shí)間平滑模塊510。
[0032]一旦接收到，時(shí)間平滑模塊510可對(duì)非平滑變換函數(shù)536執(zhí)行平滑操作。這產(chǎn)生了平滑的變換函數(shù)538，其被發(fā)送到變換函數(shù)應(yīng)用模塊512。圖5示出了這種操作可基于分類指示532的各種輸入，以及一個(gè)或多個(gè)之前平滑的變換函數(shù)535。
[0033]圖5示出了變換函數(shù)應(yīng)用模塊512接收輸入圖像520和平滑的變換函數(shù)538。變換函數(shù)應(yīng)用模塊512轉(zhuǎn)而將函數(shù)538應(yīng)用到輸入圖像520。這產(chǎn)生了輸出圖像522。
[0034]如本文所述，實(shí)施例可生成輸入圖像的亮度直方圖。例如，在圖5的情況中，可以由直方圖生成模塊502生成這種直方圖。
[0035]對(duì)于跨度在[0，2b_1]范圍內(nèi)的B位YUK圖像I，N組(bin)，等間隔Y直方圖可表示為h[k]。I的標(biāo)準(zhǔn)化累積直方圖hjk]可如以下在等式(I)中所表示的來(lái)計(jì)算。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 生成輸入圖像的輸入亮度直方圖； 至少基于所述輸入亮度直方圖來(lái)確定所述輸入圖像的分類類別，所確定的分類類別來(lái)自多個(gè)分類類別； 指定與所述輸入圖像的分類類別相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)亮度直方圖； 至少基于所述輸入亮度直方圖和所述目標(biāo)亮度直方圖，來(lái)生成變換函數(shù)；以及 至少基于所述變換函數(shù)來(lái)從所述輸入圖像產(chǎn)生輸出圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 對(duì)所述變換函數(shù)進(jìn)行平滑。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述平滑基于所確定的分類類別的置信水平。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述平滑還基于一個(gè)或多個(gè)之前的變換函數(shù)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述輸入圖像是視頻幀序列中的幀。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)分類類別包括:非稀疏類別、均勻稀疏類另U、和非均勻稀疏類別。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸入圖像包括多個(gè)YUV像素值，并且所述輸出圖像包括多個(gè)YUV像素值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定與所述輸入亮度直方圖相對(duì)應(yīng)的分離指示符; 其中所述確定所述輸入圖象的分類類別是基于所述分離指示符進(jìn)行的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸入亮度直方圖是標(biāo)準(zhǔn)化累積輸入亮度直方圖。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述分離指示符基于所述標(biāo)準(zhǔn)化累積輸入亮度直方圖的二階導(dǎo)數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述目標(biāo)亮度直方圖是分段線性函數(shù)。
12.—種設(shè)備,包括: 直方圖生成模塊，其生成輸入圖像的輸入亮度直方圖； 內(nèi)容分類模塊，其至少基于所述輸入亮度直方圖來(lái)確定所述輸入圖像的分類類別；目標(biāo)直方圖指定模塊，其指定與所述輸入圖像的分類類別相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)亮度直方圖；變換函數(shù)推導(dǎo)模塊，其至少基于所述輸入亮度直方圖和所述目標(biāo)亮度直方圖來(lái)生成變換函數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括變換函數(shù)應(yīng)用模塊，所述變換函數(shù)應(yīng)用模炔基于所述變換函數(shù)來(lái)從所述輸入圖像產(chǎn)生輸出圖像。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括對(duì)所述變換函數(shù)進(jìn)行平滑的平滑模塊。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述平滑模塊將基于所確定的分類類別的置信水平來(lái)對(duì)所述變換函數(shù)進(jìn)行平滑。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述平滑模塊將基于一個(gè)或多個(gè)之前的變換函數(shù)來(lái)對(duì)所述變換函數(shù)進(jìn)行平滑。
17.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述輸入亮度直方圖是標(biāo)準(zhǔn)化累積亮度直方圖。
18.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述輸入亮度直方圖基于所述輸入圖像的亮度信道。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述亮度信道是Y信道。
20.一種物件，包括其上存儲(chǔ)有指令的計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)介質(zhì)，所述指令在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，使所述計(jì)算機(jī): 生成輸入圖像的輸入亮度直方圖； 至少基于所述輸入亮度直方圖來(lái)確定所述輸入圖像的分類類別，所確定的分類類別來(lái)自多個(gè)分類類別； 指定與所述輸入圖像的分類類別相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)亮度直方圖； 至少基于所述輸入亮度直方圖和所述目標(biāo)亮度直方圖來(lái)生成變換函數(shù)；以及 至少基于所述變換函數(shù)來(lái) 從所述輸入圖像產(chǎn)生輸出圖像。
【文檔編號(hào)】G06T5/40GK103534728SQ201180069731
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】Y-t·彭, Y-J·秋 申請(qǐng)人:英特爾公司