[发明专利]图像增强方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及基于输入图像计算输出图像，其中输入图像可以 是例如静止图像或视频序列的一部分。

背景技术

可以用多种多样的图像增强技术来改善由静止图像和视频序列二者 的观看者察觉到的图像质量。

一类重要的增强技术是由对比度增强功能构成的。在US 5,717,789 中公开了实现对比度增强功能的被称为Burt-pyramid算法的一种算法的 实例。这一算法能够实现从组分子频谱图像合成出原始的高分辨率图像， 而不会因为重叠的缘故而引入虚假的空间频率。根据Burt-pyramid算法， 按照分离组分图像的层次，将原始图像分为多个子图像。每个子图像可 以是由原始图像的不同空间频率范围构成的拉普拉斯图像加上残余高斯 图像。

图像增强通常导致改变相应频率范围内的像素值。可以将原始图像 G₀增强为增强图象G₀’：

G₀’＝g₀D₀+g₁D₁+g₂D₂+...+g_n-1D_n-1+G_n，                    (1)

其中g_n≥1，g是像素增强系数，并且D_n是在原始图像的相应频谱频率 范围内的子图像或导出的子图像。可以将D_n理解为从“原生”子图像G_n导出的一组子图像。在本公开文本中，可以将D_n和G_n二者都理解为子图 像，其中D_n是通过下采样从G_n导出的。增强除了最低频率范围之外的所有 频率范围内的像素值，能够增强对比度很小的平滑图像区域内的锐度和 对比度。

然而，不考虑图像内容而改变像素值可能会造成过调(overshoot)， 将具有边缘的区域中的像素值增强到高于期望值，以及需要削峰或其它 措施来防止图像失真，失真通常会导致图像质量变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于增强输入图像对比度的解决方案，该 解决方案减轻了上述问题并且防止或限制了过调量以及由此的削峰量。

该目的是由权利要求1中定义的方法以及权利要求13中定义的设备 而实现的。

本发明提出在多尺度法中使用来自输入图像的像素值来改变输入图 像中的像素。在根据本发明的方法中，将输入图像分成多个子图像，每 个子图像对应于输入图像的一个频带。虽然典型地将会处理所有的子图 像，但是本发明并不局限于此。

通过确定(quantify)可用于增强输入图像中的像素的像素值的余 量的数量来计算像素上限储备(headroom)信号。虽然像素上限储备信 号可以单独基于输入图像，但是下面将会介绍包括使用其它信息的其它 变体。

使用像素上限储备信号来为所要改变的多个子图像的各个子图像内 的像素计算像素增强系数。典型地，将会针对各子图像中的每个像素来 计算这些像素增强系数。像素增强系数是以这样一种方式计算的：在所 要改变的各子图像间分摊像素上限储备信号所确定了数量的余量。之后， 通过使用相应的像素增强系数来增强子图像中的像素值，使像素增强系 数用于改变所要改变的各子图像。随后使用改变过的子图像来生成输出 图像。

通过使用多尺度法并且在像素增强系数计算中通过利用像素上限储 备信号在子图像间分摊可用像素上限储备来明确地考虑可用于输入图像 中的像素的像素上限储备，可以增强各子图像以及输出图像，而没有或 仅有有限数量过调，从而不需要或者仅需要有限数量的削峰。因此本发 明提供了精确的削峰控制。

通过使用多尺度法进行增强，可以使用可用上限储备来增强特定子 图像内的特征。可以通过为单独的子图像分配较大比例的上限储备来优 待这些子图像，从而能够实现在维持同样的控制水平的同时允许在受到 优待的子图像内使用较大的像素增强系数。