[發(fā)明專(zhuān)利]圖像處理裝置及圖像處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010188576.7
• 申請(qǐng)日: 2010-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101902550A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅田清;井口良介
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H04N1/56
• 分類(lèi)號(hào): H04N1/56;H04N1/60
• 代理公司: 北京怡豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11293
• 代理人: 遲軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種校正輸入圖像的光亮度(brightness)的圖像處理裝置及圖像處理方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，討論了對(duì)數(shù)字照相機(jī)拍攝的照片圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種校正，以顯示并打印合適的照片圖像的各種方法?？梢詫⑦@類(lèi)圖像校正方法大致劃分為兩種方法。一種是對(duì)整個(gè)圖像執(zhí)行統(tǒng)一校正的統(tǒng)一校正，另一種是校正量根據(jù)圖像的局部性質(zhì)而改變的局部校正。

前一種統(tǒng)一校正的示例包括日本特開(kāi)2000-013616號(hào)公報(bào)論述的色彩平衡校正。在日本特開(kāi)2000-013616號(hào)公報(bào)中，計(jì)算圖像的亮度(luminance)直方圖，并根據(jù)累積頻率計(jì)算圖像中的高亮/陰影點(diǎn)。如果高亮/陰影點(diǎn)的色差分量為0，則確定圖像數(shù)據(jù)的色彩平衡適當(dāng)。另一方面，如果高亮/陰影點(diǎn)的色差分量不為0，則確定失去色彩平衡，并將在亮度/色差空間中使高亮/陰影點(diǎn)的色差為0的旋轉(zhuǎn)矩陣統(tǒng)一應(yīng)用到圖像中。

另一方面，關(guān)于后一種局部校正，示例包括以遮光(dodging)處理為代表的類(lèi)型的圖像處理，其中，校正量根據(jù)圖像的空間位置而改變。遮光處理是：例如在諸如人物的被攝體暗、而背景亮的情況下，通過(guò)大幅增加暗的人物區(qū)域的亮度而不怎么改變亮的背景區(qū)域的亮度，以在抑制背景的過(guò)度曝光的同時(shí)適當(dāng)?shù)匦Ｕ宋飬^(qū)域的光亮度。日本特開(kāi)2001-298619號(hào)公報(bào)以及日本特許第3233114號(hào)公報(bào)論述了這種遮光處理。二者都通過(guò)對(duì)輸入圖像執(zhí)行濾波生成低頻圖像(即模糊圖像)、并使用模糊圖像作為空間光亮度控制因素，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字處理中的遮光處理。

近年來(lái)的打印機(jī)具有各種功能，除了打印之外，還配備有復(fù)印功能以及從存儲(chǔ)卡中直接打印照片數(shù)據(jù)的功能作為標(biāo)準(zhǔn)功能。此外，近年來(lái)，打印速度的提高也很顯著，并在未來(lái)需要繼續(xù)提高。另一方面，近年來(lái)，打印機(jī)中安裝的硬件資源還不像個(gè)人計(jì)算機(jī)中安裝的硬件資源那樣豐富。中央處理單元(CPU)速度、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)容量以及RAM的存取速度通常具有有限的能力。此外，打印機(jī)主體的成本降低的需求是苛刻的，因此，期望圖像處理能夠使用盡量少的資源。換句話說(shuō)，打印機(jī)主體的硬件性能面對(duì)一個(gè)相互矛盾的狀況，即期望打印機(jī)速度等的性能提高，但同時(shí)維持或降低其能力。

在這種情況下，提出了使用三維查找表(下文中稱(chēng)為“3DLUT”)的圖像處理作為以高速執(zhí)行圖像處理的有效單元。下面描述使用3DLUT系統(tǒng)的圖像處理的有效性。例如，考慮如下情況，即對(duì)輸入圖像同時(shí)執(zhí)行如日本特開(kāi)2000-013616號(hào)公報(bào)中論述的色彩平衡校正、亮度灰度級(jí)(gradation)校正以及飽和度校正。比較當(dāng)對(duì)整個(gè)圖像的所有像素中的各個(gè)執(zhí)行以上處理時(shí)的計(jì)算量和當(dāng)通過(guò)構(gòu)造校正后的紅綠藍(lán)(RGB)3DLUT而由插值計(jì)算來(lái)校正整個(gè)圖像的像素時(shí)的計(jì)算量。

首先，考慮前一種對(duì)整個(gè)圖像的各像素執(zhí)行處理的情況。如果以RGB表達(dá)輸入圖像的各像素值，則將像素值轉(zhuǎn)換為例如作為亮度色差空間的YCbCr值。該處理需要9次乘法運(yùn)算。將日本特開(kāi)2000-013616號(hào)公報(bào)中論述的用于校正的三維旋轉(zhuǎn)矩陣應(yīng)用到Y(jié)CbCr值，以獲得色彩平衡校正后的Y′Cb′Cr′值。該處理需要9次乘法運(yùn)算。接下來(lái)，對(duì)Y′值執(zhí)行預(yù)定的灰度級(jí)校正，以獲得Y″值。此外，將Cb′Cr′值乘以飽和度增強(qiáng)系數(shù)，以獲得Cb″Cr″值。該處理需要2次乘法運(yùn)算。最后，使用公知的公式將校正后的Y″Cb″Cr″值轉(zhuǎn)換為R″G″B″值。該處理需要9次乘法運(yùn)算。因此，該處理序列總共需要29次乘法運(yùn)算。如果對(duì)各像素重復(fù)執(zhí)行該處理，則例如3000×2000像素的圖像需要17400萬(wàn)次乘法運(yùn)算。

另一方面，描述使用3DLUT的情況。眾所周知，根據(jù)使用3DLUT的系統(tǒng)，將3DLUT劃分為其中具有預(yù)定間隔的網(wǎng)格圖案，并針對(duì)各網(wǎng)格點(diǎn)計(jì)算校正后的RGB值，并存儲(chǔ)該RGB值。假設(shè)例如網(wǎng)格間隔為32且存在9^3＝729個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)。如果對(duì)各網(wǎng)格點(diǎn)處的RGB值執(zhí)行以上處理，則需要29×729次乘法運(yùn)算。通過(guò)公知的插值計(jì)算將以此方式生成的3DLUT應(yīng)用到各像素。如果例如使用四面體插值(tetrahedralinterpolation)，則可以通過(guò)每個(gè)像素5次乘法運(yùn)算獲得校正后的RGB值。更具體地說(shuō)，通過(guò)以下公式表達(dá)針對(duì)整個(gè)圖像的3DLUT的乘法運(yùn)算次數(shù)：乘法運(yùn)算次數(shù)＝29×729+(3000×4000)×5＝約6002萬(wàn)次。

以上二者的總乘法運(yùn)算次數(shù)的比較顯示出后者的計(jì)算次數(shù)大約是前者的計(jì)算次數(shù)的1/3，從而證明3DLUT系統(tǒng)是非常有效的。