[發明專利]直方圖局部影像對比增強的方法與裝置

在審

• 申請號: 201310300964.3
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN104299204A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 王壘;吳孟庭;葉書豪
• 申請（專利權）人: 王壘;吳孟庭;葉書豪
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;王穎

技術領域

本發明一種增強影像對比的裝置，尤指一種擴展局部影像的直方圖范圍以增強影像對比的裝置。

背景技術

現有單張影像(照片)或連續影像(影片)的對比度對于人眼區分該影像質量的好壞占有相當重要的地位，若拍攝的環境不理想，可能造成所取得影像的對比度不足，產生整體影像表現疲乏的情形，為解決影像對比度不足的問題，各種增強對比度的運算法便應運而生。

利用對影像對比度的擴張，可使影像在視覺上產生較強烈的感受，進而達到增進影像清晰度的目的。常見的灰階直方圖（Histogram）其灰階(Gray)級的函數是反應影像中像素在每種灰階級出現的次數。如圖1的所示的原始影像，圖2是圖1的原始影像的灰階直方圖統計結果，其中該灰階直方圖的橫坐標是灰階級，縱坐標是該灰階級出現的像素個數，從圖2的灰階直方圖中可知圖1中的像素大部分是坐落于灰階級20至200之間，因此，該灰階直方圖的標示方法是影像最基本的統計特征。而影像對比增強的原理，是通過拓展相鄰像素其直方圖之間的對比，使人眼在視覺上能夠感知到更多的影像細節紋理以及邊緣部份。

現有以影像的直方圖為對比增強處理基礎的影像對比增強技術主要分成兩個類別，分別是直方圖展伸對比增強法(Histogram?Stretching?Based?Methods)以及直方圖均衡對比增強法(Histogram?Equalization?Based?Methods)的影像對比增強技術，其技術內容分別說明如下。

直方圖展伸對比增強法(Histogram?Stretching?Based?Methods)是利用原始影像直方圖以其全域性灰階范圍，重新拉伸分配其新的影像直方圖分布，其中較著名的方法有Histogram?Stretching?(HS)以及Improved?Histogram?Stretching?method(IHS)等技術，此類技術的優點在于僅只是對原直方圖的灰階分布做拉伸而不會改變原圖像的亮度分布曲線，因而演算法較簡單且不會改變各像素的亮度差異關系，不會產生圖像失真的情況；然而因大部份圖像的直方圖在亮度灰階值范圍內很少有一整段亮度區域均無像素分布的情況，因而此法往往因此而找不到可供拉伸的亮度范圍而無法產生效果。

前述HS方法利用原始影像的灰階值做直方圖分析，之后將其直方圖拉伸擴展至全動態區域，如圖3至5所示，圖3所示為原始的直方圖，圖4為將圖3的直方圖減去最小值(0至130)，圖5為圖4的刪減后的直方圖通過HS方法后，產生擴展的直方圖。該HS方法適合使用直方圖集中的影像，利用方程式(1)獲得新的輸出像素值，其中該數值255為在8-bit輸入影像的最大亮度值。

【數1】

NewPixel=Inputpixel-LowpixelHigh-lowpixel×255---(1)]]>

基于HS方法，Hee-Chul?Kim提出IHS方法，可應用于實現在硬件上影像處理的方法，由方程式(2)表示：

【數2】

New?pixel＝(Inputpixel-Low?pixel)×(M+US)????(2)

此IHS方法是經由權重參數M(Multiple)及US(User?Select)來決定擴展直方圖的強度而取得輸出影像的像素值，權重參數M的值決定主要的擴展強度，權重參數US為使用者設定參數，主要在微調該權重參數M的強度，該IHS方法改良了原有HS會有除法公式的產生，其優點為更容易在硬件上實現。