本發(fā)明涉及一種電視和視頻的圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種基于水平方向像素的圖像銳化方法。

背景技術(shù)：

在攝像頭產(chǎn)品中，cmos傳感器透過色卡采集基于像素的bayerrgb或者是rgbraw的圖像；圖像經(jīng)過前處理轉(zhuǎn)為yuv的圖像，但轉(zhuǎn)化后的圖像邊界變化模糊，噪聲大；在顯示或者視頻壓縮前，必須要經(jīng)過圖像增強(qiáng)處理來提高畫質(zhì)，銳化就是圖像增強(qiáng)的一個重要環(huán)節(jié)；同樣，在視頻處理系統(tǒng)中，圖像經(jīng)過縮放后，畫質(zhì)相比于原來圖像，會出現(xiàn)退化和模糊，需要對縮放后的做銳化增強(qiáng)處理，提高畫質(zhì)。

常用的圖像銳化方法是對圖像做帶通濾波，分別找到低到高的邊沿和高到低的邊沿，乘以增益系數(shù)，并補(bǔ)償?shù)皆磮D像上，最后再對增益后的圖像做中值濾波降噪處理；但是，這種方法在得到銳化效果的同時帶來一些不想要的結(jié)果，如細(xì)節(jié)的丟失和過沖；本文提到的方法用計算得到的三次諧波分量補(bǔ)償圖像得到銳化效果，并根據(jù)當(dāng)前像素的delta值增益亮度分量，實(shí)現(xiàn)對低頻變化區(qū)域的銳化，同時保留圖像細(xì)節(jié)，減少色度不連續(xù)效應(yīng)，跳變過渡也更加平滑。

傳統(tǒng)銳化方法通過濾波器獲得高頻分量，確定有用的高頻圖像分量并做處理，處理后的結(jié)果補(bǔ)償原圖像，可以實(shí)現(xiàn)高頻降噪和銳化圖像高頻區(qū)域；這種處理方法只能實(shí)現(xiàn)高頻圖像區(qū)域的銳化，不能對低頻圖像區(qū)域做處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于水平方向像素的圖像銳化方法，其采用諧波補(bǔ)償?shù)乃惴ǎ瑢斎氲膱D像的高頻跳變區(qū)域和低頻跳變區(qū)域做增益補(bǔ)償，在得到銳化圖像效果的同時，亮度和色度過度更加平滑，提高圖像質(zhì)量。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種基于水平方向像素的圖像銳化方法，其包括以下步驟：

步驟一，算法對色度分量，做圖像邊沿區(qū)域色度銳化處理；

步驟二，算法對亮度分量，先做圖像邊沿區(qū)域亮度銳化處理，再做圖像增強(qiáng)處理；圖像邊沿區(qū)域色度銳化處理和圖像邊沿區(qū)域亮度銳化處理對圖像的高頻邊沿區(qū)域做增強(qiáng)圖像增強(qiáng)處理對圖像的低頻區(qū)域做增強(qiáng)。

優(yōu)選地，所圖像邊沿區(qū)域色度銳化處理和圖像邊沿區(qū)域亮度銳化處理常用的算法主要有三種：所述圖像邊沿區(qū)域銳化處理常用的算法主要有三種：帶通濾波邊沿補(bǔ)償、高頻濾波補(bǔ)償、諧波分量補(bǔ)償。

優(yōu)選地，所述圖像增強(qiáng)處理作用在圖像的y分量，銳化圖像的低頻區(qū)域；圖像增強(qiáng)處理的圖像增強(qiáng)算法通過帶通濾波確定需要處理的低頻圖像區(qū)域，根據(jù)對應(yīng)像素點(diǎn)的δ值增益計算補(bǔ)償值，并修正到原圖像y分量；具體處理過程包括：帶通濾波、δ值計算、δ值分段修正、峰化增益、修正值補(bǔ)償?shù)皆瓐D像y分量。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明采用諧波分量補(bǔ)償圖像的邊沿區(qū)域，并通過帶通濾波算法確定低頻邊緣區(qū)域，根據(jù)對應(yīng)區(qū)域的三次諧波分量對該區(qū)域進(jìn)行增益補(bǔ)償，達(dá)到圖像增強(qiáng)的效果。

附圖說明

圖1為算法對色度分量的流程示意圖。

圖2為諧波分量補(bǔ)償?shù)牟襟E示意圖。

圖3為圖像peaking處理的流程示意圖。

圖4為delta分段修正的函數(shù)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1所示，基于水平方向像素的圖像銳化方法包括以下步驟：

步驟一，算法對色度分量，做圖像邊沿區(qū)域色度銳化處理（dcti）；

步驟二，算法對亮度分量，先做圖像邊沿區(qū)域亮度銳化處理（dlti），再做圖像增強(qiáng)（peaking）處理；圖像邊沿區(qū)域色度銳化處理和圖像邊沿區(qū)域亮度銳化處理對圖像的高頻邊沿區(qū)域做增強(qiáng)，圖像增強(qiáng)處理對圖像的低頻區(qū)域做增強(qiáng)。

一、圖像邊沿區(qū)域色度銳化處理、圖像邊沿區(qū)域亮度銳化處理常用的算法主要有三種：帶通濾波邊沿補(bǔ)償、高頻濾波補(bǔ)償、諧波分量補(bǔ)償；

帶通濾波邊緣補(bǔ)償，使用用9-tap像素窗口，中心像素，pix[4]（變量的名字，表示第4個像素值），補(bǔ)償為：

pix_adj=gain_lpf*result_lpf+gain_hpf*result_hpf+pix[4]

gain_lpf：低帶通濾波增益

gain_hpf：高帶通濾波增益

result_hpf：低帶通濾波結(jié)果

result_hpf：高帶通濾波結(jié)果

補(bǔ)償后的值經(jīng)過中值濾波處理，以去除圖像振鈴和過沖效應(yīng)：

pix_final=median(pix_adj，pix[0]，pix[8])，ormedian(pix_adj，pix[2]，pix[6])

這種方法的缺點(diǎn)：當(dāng)亮度或色度分量的跳變頻率小于中值濾波時，這部分區(qū)域的銳化效果就會衰弱。

二維高通濾波補(bǔ)償，使用3x3或5x5的濾波算子得到高頻分量，增益后補(bǔ)償?shù)皆瓐D像；同樣存在方法十一的缺點(diǎn)，非高頻區(qū)域銳化效果減弱。

諧波分量補(bǔ)償，與帶通濾波邊緣補(bǔ)償比較，諧波分量補(bǔ)償沒有振鈴效應(yīng)，同時對非高頻區(qū)域的圖像銳化效果也比較好；dcti和dlti計算出圖像的二次諧波分量和三次諧波分量，再將修正后的三次諧波分量補(bǔ)償?shù)皆瓐D像，實(shí)現(xiàn)邊緣增強(qiáng)的效果，如圖2所示；計算使用5-tap窗口，具體步驟如下：一、計算像素的δ值和曲率值；二、插值計算左邊點(diǎn)和當(dāng)前點(diǎn)的δ和曲率值；插值計算當(dāng)前點(diǎn)和右邊點(diǎn)的δ和曲率值；三、計算左邊插值結(jié)果的三次諧波分量；計算右邊插值結(jié)果的三次諧波分量計算當(dāng)前像素的三次諧波分量；四、對步驟三的結(jié)果做低通濾波；五、低通濾波的結(jié)果補(bǔ)償?shù)皆瓐D像上。

二、圖像增強(qiáng)處理

圖像增強(qiáng)處理作用在圖像的y分量，銳化圖像的低頻區(qū)域，比如，森林，紡織紋路等；圖像的低頻區(qū)域變化相對緩慢，不能夠被上一步的銳化過程處理,影響圖像質(zhì)量；peak算法通過帶通濾波確定需要處理的低頻圖像區(qū)域，根據(jù)對應(yīng)像素點(diǎn)的δ值增益計算補(bǔ)償值，并修正到原圖像y分量；如圖3所示，具體處理過程包括：帶通濾波、δ值計算、δ值分段修正、峰化增益、修正值補(bǔ)償?shù)皆瓐D像y分量。

圖像增強(qiáng)處理過程描述為：

2.1帶通濾波

帶通濾波算法用于確定需要圖像增強(qiáng)處理的低頻圖像區(qū)域；算法處理使用兩組濾波函數(shù)：低帶通濾波和高帶通濾波；根據(jù)不同的應(yīng)用可以選擇四種不同的濾波計算組合：

bfp=highbandpassfilter

bfp=0.75*highbandpassfilter+0.25*lowbandpassfilter

bfp=0.5*highbandpassfilter+0.5*lowbandpassfilter

bfp=0.25*highbandpassfilter+0.75*lowbandpassfilter

帶通濾波為9-tap像素窗口，濾波參數(shù)分別為：

lowbandpassfilter=[-1/16，-1/8，-1/16，1/8，1/4，1/8，-1/16，-1/8，-1/16]

highbandpassfilter=[1/4，0，0，0，1/，0，0，0，-1/4]

2.2δ計算

δ計算使用5-tap像素窗口，計算的結(jié)果給分段修正函數(shù)做分段修正；δ算法為：

f(y)=（1/2*|p2–p0|+

|p2–p1|+

|p2–p3|+

1/2*|p2–p4|)/3

p0，p1，p3，p4是鄰近像素的亮度分量，中心像素是p2。

2.3δ值分段修正

δ值分段修正是3段線性函數(shù)，中部區(qū)間是值為“1”的常值，如圖4所示；分段修正是為了根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景，增大和減少δ變化對增益倍數(shù)的影響；線性函數(shù)的修正參數(shù)可以調(diào)節(jié)：一、δ值小對應(yīng)著跳變區(qū)域，修正放大；δ值大對應(yīng)平坦區(qū)域，修正減??；二、修正高低閾值可以設(shè)置調(diào)整。

圖4中，前段高峰值是高δ修正閾值，后端高峰值是低δ修正閾值。

2.4峰化增益值調(diào)整

算法后端峰化增益值用于放大δ修正過后的bpf結(jié)果；通過增大峰化增益值，可以加大在低頻邊緣區(qū)域的圖像修正效果；但這個值需要正確設(shè)置以防止出現(xiàn)不想要的振鈴效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：采用諧波分量補(bǔ)償圖像的邊沿區(qū)域，并通過帶通濾波算法確定低頻邊緣區(qū)域，根據(jù)對應(yīng)區(qū)域的三次諧波分量對該區(qū)域進(jìn)行增益補(bǔ)償，達(dá)到圖像增強(qiáng)的效果；對圖像低頻區(qū)域做圖像邊沿區(qū)域銳化處理和圖像增強(qiáng)處理；在銳化增強(qiáng)圖像的同時，使得處理后的圖像色度和灰度的變化過度更加平滑。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。