[发明专利]直方图的调整和图像处理方法、可读存储介质和电子设备

说明书

一种直方图的调整和图像处理方法、可读存储介质和电子设备，所述直方图的调整方法包括：第一调整步骤。所述第一调整步骤包括：在直方图中删除各bin超过自身限定值的像素数以获得第一中间直方图，计算删除的像素数总量以获得第一删除总量；计算所述第一中间直方图中各个未达到自身限定值的bin的像素数总量，以获得第一剩余总量；在所述第一中间直方图中，将所述第一删除总量按分配比例补充至各个未达到自身限定值的bin，以获得调整后的直方图；其中，所述分配比例为：各个未达到自身限定值的bin对应的像素数占所述第一剩余总量的比例。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种直方图的调整和图像处理方法、可读存储介质和电子设备。

背景技术

近年来，越来越多的相机、摄像机、手机摄像头可以拍摄高动态图像。高动态图像可以同时记录场景中明亮区域和昏暗区域的内容，例如拍摄晴天室内窗前的人时，高动态图像可以同时记录窗前昏暗的人像和窗外明亮的风景。然而，目前大多数显示设备仍然是动态范围255的低动态(LDR)设备，无法直接显示高动态(HDR)图像，需要先通过图像处理对高动态图像进行动态范围压缩，通常使用色调映射(tone mapping)的方法，使其转变为低动态图像。

基于直方图调整的色调映射可以提高图像的对比度，使图像更符合人眼的观察习惯，提升图像质量。然而，对高动态图像进行直方图调整实现起来具有技术难度，因为统计直方图所需的竖条(bin)数量远大于低动态图像。例如，对于20bit的高动态图像，如果为每一个可能的DN值(像素值)都分配1个bin，那么将需要2²⁰≈100万个bin来进行直方图统计，如此数量庞大的bin将导致运算速度缓慢、甚至在FPGA、DSP等硬件中难以实现。

现有技术存在多种直方图的调整方法，例如，图1所示，对原直方图hist1设置一条限定高度曲线limit_curve_1，将原直方图hist1中大于限定高度曲线limit_curve_1的bin截断，然后，将被截掉的像素数总数平均加到每一个bin上，得到调整后的直方图hist1-1。限定高度曲线limit_curve_1可以是一条横线，也可以是曲线，本领域技术人员可以根据实验或经验对其进行设定，目的是防止图像的对比度过度增强。更多的技术细节可以参考公开号为CN113691739A的中国专利申请。

上述现有技术对低动态图像(LDR)可以达到比较好的直方图调整效果，但对高动态图像的调整效果不佳。如图2所示的20bit高动态图像，图像中明亮的部分是一个透射式分辨力靶，黑暗的部分放置了反射式分辨力靶等背景。

公开号为CN113691739A的中国专利申请提出一种采用分段直方图调整的方法，对暗区做细致的直方图bin的划分，对亮区做较粗的直方图bin的划分。由此，在压缩高动态图像的动态范围的同时，使压缩后的图像具有较高的对比度，而且可以用较少数量的bin完成这一过程，使其易于硬件实现。然而，该专利申请中的技术对高动态图像中的昏暗区域具有较为细致的对比度拉伸效果，对于明亮区域细节的对比度拉伸效果不够充分。

图3为图2所示图像的直方图，从直方图可以看出，大部分像素集中在暗区，亮区的像素数量相对较少。采用现有技术对该直方图进行调整：被限定高度曲线limit curve截断的bin，将其被截掉的部分均匀分配到每一个bin上，如图4所示。由于要分配的bin的数量较多，因此分配到靠右侧的代表图像明亮区域的bin的像素数量很少。直方图调整后，右侧像素集中的各个bin仍较低，这将导致计算出的映射曲线无法充分拉伸亮区的细节。

发明内容

本发明解决的问题是:现有技术对直方图的调整会导致对比度的拉伸不足。

为解决上述问题，本发明提供一种直方图的调整方法，包括：第一调整步骤。

所述第一调整步骤包括：

在直方图中删除各bin超过自身限定值的像素数以获得第一中间直方图，计算删除的像素数总量以获得第一删除总量；