CN100382107C - 逐像素有差别和准正则地修改数字图像的方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于修改由像素组成的数字图像(100)的方法和***。所述数字图像分成区域(103)。每个区域Zi(103)赋给至少一个区域值。每个所述区域(103)赋给至少一个参数值Vpij(203)。对(Zi，Vpij)的集合形成参数图像(201)。本发明的方法在于：(a)为每个区域(103)确定确定参数值Vpir，参数图像(201)称为确定参数图像，(b)通过减少其变化来调整确定参数图像，(c)根据所述调整的参数图像的参数值(203)，修改所述数字图像(100)的确定像素(101)的像素值(102)，由此对每个所述像素有差别地并对邻接区域准正则地修改数字图像。

Description

逐像素有差别和准正则地修改数字图像的方法和***

序言

技术领域

本发明涉及一种逐像素有差别和准正则地修改数字图像的方法和***。

所述方法具体在于局部化任何通常均匀地作用于图像的用于修改特别是改进数字图像的算法，同时控制修改的局部变化，以便于避免出现视觉假象。本发明具体涉及用于改进对比度的算法和用于局部化所述算法的过程。

背景技术

存在非常多的用于根据依赖数字图像的参数修改数字图像的算法，使用相同的参数值来修改图像的全部像素值。例如：

-用于改进对比度的算法，具体如以Vision IQ company的名义在2002年11月27日提交的题为“Method and system for improving the contrast ofdigital images”的国际专利申请FR02/14855中所描述的方法所述。在此申请中，描述了一种用改进数字图像对比度的方法，在其中数字图像的修改可借助于对应表来获得；这个表是根据数字图像的细节量、或暗像素或亮像素的量、或白水平或黑水平、或像素值的直方图等来确定的。在这种方法示例中，数字图像的修改是全局的，也就是说具有相同像素值的两个像素将以同样的方式修改。还在这个例子中，可以将对应表或允许其确定的量看作是全局参数值，因为它们为图像的像素确定了和像素位置无关的处理。

-去模糊算法，在其中，参数或多个参数可以是涉及引起模糊的原因或噪声的量或统计等的信息。

如其所进行的，可以有利地利用不同的参数值来修改数字图像的每个像素，例如依赖于图像中像素的位置。

我们首先规定，我们先验地排除这种算法，对该算法为每个像素都预先确定了所有参数值，并且这些参数值和数字图像的内容无关。这是具体用于补偿失真的算法(见，具体诸如在题为“Method and System forCalculating a Transformed Image from a Digital Image”的专利申请WO03007238中所描述的方法)或用于补偿由设备的光学器件所引起的模糊的算法(见，具体诸如题为“Method and System for Modifying a DigitalImage Taking into Account Its Noise”的专利申请WO03007243中所描述的方法)。在这些情形下，失真和/或由光学器件所引起的模糊量和图像无关，并且它们以与从具有固定光学配置的同一个设备所获得的所有图像的图像内容无关的方式对每个像素预定。

作为本发明目的的方法和***在于局部化这种算法，对于该算法根据图像的内容来确定和/或修改至少参数之一的值。某些传统技术将局部特征给予这种图像修改算法：

首先是有交互工具，其给予用户修剪(crop)待修改图像的部分的选项。这种解决方案并不保证图像所要修改的部分不生成视觉上的“假象”，特别是在修剪部分的边缘。例如两个具有相似值的邻接像素的值将有差别地修改，这两个像素一个在图像修剪的部分，而另一个则不在这部份，由此，产生在这两个像素之间的“边缘”的印记，而其没有在初始图像中出现。

还有一些算法，在其中至少一个参数(隐式或显式)根据每个像素而变化。例如，在摄影型数字图像中，为了补偿图像的部分的曝光不足(或类似地曝光过度)，可从像素x的值中减去一个值，该值是位于像素x的邻近中的像素值的局部平均的函数。在这个例子中，局部平均是将为每个像素确定这些值的修改的参数。因为这样定义的局部平均可逐像素变化，这种算法是局部的。这种算法对图像的作用如下：对应于高像素值的图像的过亮部分的像素值减小。类似地，对应低像素值的图像中过暗部分的像素值增加。这样过亮的部分将“减暗”；而过暗的部分将“增亮”。然而在图像中暗部分和亮部分之间的过渡出现了问题。实际上，这种修改使得沿过渡出现了晕(halo)。晕的出现是由于这一事实，即参数(此情形中为局部平均)是在过渡区域以外变化，并具体在数字图像根本不变或变化很小的区域中。参数化(在此情形中为局部平均)的变化引起数字图像的修改，导致变化出现在数字图像初始不变的地方。

作为本发明目的的方法和***在于避免这种情况，在其中对图像的局部参数化修改生成这类假象。为此，对参数化进行正则化，使得这些变化在某种意义上小于数字图像的变化。

发明内容

方法

本发明涉及用于修改由具有像素值的像素组成的数字图像的方法。将数字图像分解成区域。每个所述像素至少和一个相邻区域相关。对每个区域Zi赋予至少一个区域值。对每个区域Zi赋予至少一个参数值Vpij。由区域Zi和与这个区域相关的参数值Vpij组成的对(Zi.Vpij)的集合构成了参数图像。所述方法包括对于每个区域具体根据数字图像的区域值来确定确定参数值Vpir的步骤(a)。在后面将这样形成的参数图像称为确定参数图像。区域值在至少一个区域和邻接区域之间变化，后面将这种变化称为数字图像的变化。确定参数值在区域和至少一个邻接区域之间变化，后面将这种变化称为确定参数图像的变化。

本方法还包括：通过减少确定参数图像的变化以便于生成具有小于数字图像变化水平的变化水平的参数图像，根据数字图像的变化，正则化确定参数图像的步骤(b)，此后将这种参数图像称为正则化参数图像。

本方法还包括根据关于与确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像的参数值，修改所述数字图像的确定像素的像素值的步骤(c)。

这样，数字图像得以对每个所述像素有差别地且对邻接区域准正则地修改。

优选地，根据本发明，所述方法可以是这种方法，其中每个区域由一个像素组成。

优选地，根据本发明，所述方法可以是这种方法，其中每个区域由一组邻接的像素组成。

优选地，根据本发明，确定参数值是区域值。

优选地，根据本发明，区域值是与区域相关的像素值的最大值和/或与区域相关的像素值的最小值和/或从与区域相关的像素值计算的值。

在一个可替选实施例的情形中，已将单个确定参数值赋予每个区域。这些变化水平小于数字图像变化水平的参数图像，后面被称为受控变化图像。在这个可替选实施例的情形中，优选地为了减小确定参数图像的变化，并为了产生具有小于数字图像变化水平的变化水平的正则化参数图像，本方法还包括从受控变化图像中选择接近(在本发明的意义内)于确定参数图像的参数图像的步骤。这样就获得了构成正则化参数图像的参数图像。

在另一个可替选实施例的情形中，也将单个确定参数值赋予每个区域。这些变化水平小于数字图像变化水平的参数图像，后面被称为受控变化图像。在该另一个可替选实施例的情形中，根据本发明，为了减小确定参数图像的变化并为了生成变化水平小于数字图像变化水平的正则化参数图像，优选地本方法还包括在受控变化图像中选取满足以下条件的参数图像(c)(Zi.Vpi(c))的步骤：

^*至少对于一些区域，任何区域(Zi)的确定参数图像的确定参数值(Vpij)都小于或等于所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))，

^*至少对于一些区域，区域(Zi)的所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))小于或等于多数受控变化图像(q)(Zi.Vpi(q))的参数值(Vpi(q))。

这样由这些技术特征的组合获得了构成正则化参数图像的参数图像。

在另一可替选实施例的情形中，将单个确定参数值赋予每个区域。后面将变化水平小于数字图像变化水平的参数图像称为受控变化图像。在这个可替选实施例的情形中，根据本发明，为了减少确定参数图像的变化，并为了生成具有小于数字图像变化水平的变化水平的正则化参数图像，优选地本方法还包括从受控变化图像中选择满足于以下条件的参数图像(c)(Zi.Vpi(c))的步骤：

^*至少对于一些区域，任何区域(Zi)的确定参数图像的确定参数值(Vpij)都大于或等于所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))，

^*至少对于一些区域，区域(Zi)的所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))大于或等于多数受控变化图像(q)(Zi.Vpi(q))的参数值(Vpi(q))。

这样由这些技术特征的组合获得了构成正则化参数图像的参数图像。

优选地，根据本发明，为了根据数字图像的变化正则化确定参数图像，本方法采用这种算法，其包括对于限定的区域Zi，通过结合下列值确定第n+1个参数图像的所述对(Zi.Vpi(n+1))的参数值Vpi(n+1)的步骤：

^*其区域Zj位于区域Zi的邻近中的第n个图像和/或第n+1个图像的那些对的参数值Vpj(n)和/或Vpj(n+1)，与

^*作为区域Zi和区域Zj间数字图像变化的函数的校正值。

本方法采用的算法还包括逐步迭代前面步骤的步骤。

首先通过将这种算法施加到确定参数图像的对来初始化该算法。

根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，本方法中还优选地包括下列步骤：

-根据关于相邻此确定像素的区域的正则化参数图像的参数值来内插关于确定像素的参数值的步骤，

-通过采用这样内插的参数值修改确定像素值的步骤。

在对每个区域赋予单个确定参数值的可替选实施例的情形中，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，优选地本方法还包括下列的步骤：

-根据关于相邻此确定像素的区域的正则化参数图像的参数值来内插关于确定像素的参数值的步骤，

-通过将预定函数，特别是伽马应用于这样内插的参数值，计算系数的步骤，

-将确定像素的像素值乘以这样计算的系数的步骤。

在另一可替选实施例的情形中，对每个区域赋予两个确定参数值。后面将这些确定参数值称为第一参数值和第二参数值。在这个可替选实施例的情形中，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，优选地本方法还包括下列步骤：

-根据关于相邻此确定像素的区域的正则化参数图像的第一参数值来内插关于确定像素的第一参数值的步骤，

-根据关于相邻此确定像素的区域的正则化参数图像的第二参数值来内插关于确定像素的第二参数值的步骤，

-根据这样内插的第一参数值和第二参数值选择仿射变换的步骤，

-对每个像素值施加仿射变换的步骤。

优选地，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，本发明还包括下列步骤：

-根据正则化参数图像的参数值和像素值计算系数的步骤，

-根据该系数和确定像素的所述像素值计算确定像素的每个像素值的步骤。

优选地，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，本方法还包括下列步骤：

-根据正则化参数图像的参数值和像素值计算系数的步骤。

-将确定像素的每个像素值乘以这样计算的系数的步骤。

在一个可替选实施例的情形中，本发明意图增加数字图像暗部分的亮度。在这种可替选版本的情形中，本方法还更为具体地适于保留数字图像那些暗且范围小的部分的亮度。在这种可替选实施例的情形中，根据本发明，优选地本方法还包括步骤：根据相邻区域的确定参数值计算暗且范围小的部分的区域的确定参数值，从而使讨论中的区域的确定参数值之间的差为小。

***

本发明还涉及一种用于修改由具有像素值的像素所组成的数字图像的***。优选地，根据本发明，将数字图像分解成区域Zi。这些像素中的每个都和至少一个相邻区域相关。对每个区域Zi赋予至少一个区域值。对每个区域Zi赋予至少一个参数值Vpij。由区域Zi和与区域Zi相关的参数值Vpij所组成的对(Zi，Vpij)的集合构成了参数图像。所述***中包括：(a)第一计算装置，使得有可能为每个区域特别根据数字图像的区域值来确定确定参数值Vpir。后面将这样形成的参数图像称为确定参数图像。

区域值在至少一个区域和邻接区域之间变化，后面将这种变化称为数字图像的变化。

确定参数值在区域和至少一个邻接区域间变化，后面将这种变化称为确定参数图像的变化。

本***还包括(b)第二计算装置，使得有可能通过减少确定参数图像的变化以便于生成具有小于数字图像变化水平的变化水平的参数图像，根据数字图像的变化来正则化确定参数图像。后面将这种参数图像称为正则化参数图像。

本***中还包括(c)第三计算装置，使得有可能根据关于和确定像素的相邻的区域的正则化参数图像的参数值，修改数字图像的确定像素的像素值。

这样，数字图像得以对每个像素有差别地且对邻接区域准正则地修改。

优选地，根据本发明，所述方法可以是这种方法，其中每个区域由一个像素组成。

优选地，根据本发明，所述方法可以是这种方法，其中每个区域由一组邻接的像素组成。

优选地，根据本发明，确定参数值是区域值。

优选地，根据本发明，区域值是与区域相关的像素值的最大值和/或与区域相关的像素值的最小值和/或从与区域相关的像素值计算的值。

在一个可替选实施例的情形中，将单个确定参数值赋予每个区域。这些变化水平小于数字图像变化水平的参数图像，后面被称为受控变化图像。在这个可替选实施例的情形中，根据本发明，为了减小确定参数图像的变化，并为了产生具有小于数字图像变化水平的变化水平的正则化参数图像，优选地本***还包括第一选择装置：用于从受控变化图像中选择接近(在本发明的意义内)于确定参数图像的参数图像。这样从这些技术特征的组合获得了构成正则化参数图像的参数图像。

在另一个可替选实施例的情形中，也将单个确定参数值赋予每个区域。这些变化水平小于数字图像变化水平的参数图像，后面被称为受控变化图像。在该另一个可替选实施例的情形中，根据本发明，为了减小确定参数图像的变化并为了产生具有小于数字图像变化水平的变化水平的正则化参数图像，优选地本***还包括第二选择装置。第二选择装置用于从受控变化图像中选取满足下面的条件的参数图像(c)(Zi.Vpi(c))：

-至少对于一些区域，任何区域(Zi)的确定参数图像的确定参数值(Vpij)都小于或等于所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))，

-至少对于一些区域，区域(Zi)的所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))小于或等于多数受控变化图像(q)(Zi.Vpi(q))的参数值(Vpi(q))。

这样获得了构成正则化参数图像的参数图像。

在另一可替选实施例的情形中，将单个确定参数值赋予每个区域。后面将变化水平小于数字图像变化水平的参数图像称为受控变化图像。在这个可替选实施例的情形中，根据本发明，为了减少确定参数图像的变化，并为了生成具有小于数字图像变化水平的变化水平的正则参数图像，优选地本***还包括第三选择装置，用于从受控变化图像中选择满足于下面的条件的参数图像(c)(Zi.Vpi(c))：

-至少对于一些区域，任何区域(Zi)的确定参数图像的确定参数值(Vpij)都大于或等于所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))，

-至少对于一些区域，区域(Zi)的所选参数图像(c)的参数值(Vpi(c))大于或等于多数受控变化图像(q)(Zi.Vpi(q))的参数值(Vpi(q))。

这样获得了构成正则化参数图像的参数图像。

优选地，根据本发明，为了根据数字图像的变化来正则化确定参数图像，本***提供有这种算法，其包括对于限定的区域Zi，通过结合下列值来确定第n+1个参数图像的所述对(Zi.Vpi(n+1))的参数值Vpi(n+1)的步骤：

-其区域Zj位于在区域Zi邻近中的第n个图像和/或第n+1个图像的那些对的参数值Vpj(n)和/或Vpj(n+1)，与

-作为区域Zi和区域Zj间数字图像变化的函数的校正值。

本算法还包括逐步迭代前面的步骤的步骤。首先通过将这种算法施加到确定参数图像的对来初始化该算法。

优选地，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，第三计算装置执行下列操作：

-根据关于相邻于此确定像素的区域的正则化参数图像的参数值来内插关于确定像素的参数值的操作，

-通过采用这样内插的参数值修改确定像素值的操作。

在对每个区域赋予单个确定参数值的可替选实施例的情形中，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，优选地第三计算装置执行下面的操作：

-根据关于相邻于确定像素的区域的正则化参数图像的参数值来内插关于确定像素的参数值的操作。

-通过将预定函数，特别是伽马施加于这样内插的参数值来计算系数的操作，

-将确定像素的像素值乘以这样计算的系数的操作。

在另一可替选实施例的情形中，对每个区域赋予两个确定参数值。后面将这些确定参数值称为第一参数值和第二参数值。在这个可替选实施例的情形中，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，优选地第三计算装置还执行下列操作：

-根据关于相邻该确定像素的区域的正则化参数图像的第一参数值来内插关于确定像素的第一参数值的操作，

-根据关于相邻该确定像素的区域的正则化参数图像的第二参数值来内插关于确定像素的第二参数值的操作，

-根据这样内插的第一参数值和第二参数值来选择仿射变换的操作，

-对每个像素值施加仿射变换的操作。

优选地，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，第三计算装置执行下列操作：

-根据正则化参数图像的参数值和像素值来计算系数的操作，

-根据该系数和确定像素的所述像素值来计算确定像素的每个像素值的操作。

优选地，根据本发明，为了修改数字图像的确定像素的像素值，第三计算装置执行下列操作：

-根据正则化参数图像的参数值和像素值来计算系数的操作，

-将确定像素的每个像素值乘以这样计算的系数的操作。

在一个可替选实施例的情形中，本***意图增加数字图像暗部分的亮度。在这种可替选的情形中，本***还更为具体地适于保留数字图像那些暗且范围小的部分的亮度。在这种可替选实施例的情形中，根据本发明，优选地，***还包括第四计算装置，用于根据相邻区域的确定参数值来计算暗且范围小的部分的区域的确定参数值，从而使讨论中的区域的确定参数值之间的差为小。

附图说明

通过阅读以说明性但非限制性的例子的形式给出的本发明可替选实施例的描述并通过附图，本发明的其他特征和优势将变得明显，在附图中：

-图1表示由具有像素值(102)的像素(101)组成的数字图像(100)，数字图像被分成区域(103)；每个区域(103)具有至少一个区域值(104)；每个像素(101)与相邻区域相关(105)，

-图2用两种等价表示示出由对形成的参数图像(201)或(202)，每个所述对由区域(103)和参数值(203)组成，

-图3表示确定参数值(305)的确定步骤(301)，此确定步骤由在图5中示出的第一计算装置(504)采用，

-图4a表示邻接区域(403)和数字图像变化(401)的例子，图4b表示参数图像的变化(402)，及图4c表示数字图像、参数图像以及具有受控变化的参数图像(414)的变化水平，

-图5表示本方法和***的可替选使用，具体地利用确定参数图像(505)和正则化参数图像(507)。在这个图中表示了通过第一计算装置(504)确定确定参数图像(505)的步骤(504)、通过第二计算装置(506)将确定参数图像(505)正则化成正则化参数图像(507)的步骤(506)；通过第三计算装置(508)根据正则化参数图像(507)修改数字图像(100)的步骤(508)，

-图6表示根据关于所述像素的参数值(603)来修改数字图像(100)的像素值的步骤(508)的可替选使用，此可替选版本中采用内插操作(602)，

-图7表示将确定参数图像(505)正则化成正则化参数图像(507)的步骤(506)的可替选使用，此可替选版本采用选择装置(703)，

-图8表示采用迭代过程的正则化步骤(506)的第二可替选使用，

-图9表示确定参数图像(505)的步骤(504)(通过第一计算装置(504))的可替选实施例，此可替选版本还采用第四计算装置(902)，

-图10针对本方法的可替选使用，图示了具体为具有暗部分(1002)的数字图像(100)的内容(1001)、确定参数图像(505)的内容(1 005)、正则化参数图像(507)的内容(1006)以及根据本方法逐像素有差别和准正则地修改的数字图像(509)的内容(1007)。

-图11表示修改数字图像(100)的步骤(508)的可替选使用，该修改对每个像素采用系数(1104)，

-图12表示修改数字图像(100)的步骤(508)的可替选使用，该修改为每个像素的仿射变换(1204)采用两个参数值(1203)。

具体实施方式

在描述所提供的附图之前，将给出在说明书和权利要求中用到的某些概念的定义。

数字图像(100)、像素(101)、像素值(102)

在更为详细地描述本发明的实施模式之前，先回顾数字图像(100)是由像素(101)组成的，每个像素表示图像空间的位置和部分，每个像素具有至少一个像素值(102)。在图像空间是一平面的矩形部分的意义上，从摄影设备获得的称为摄影图像的图像是二维图像。但从物理观测或医学观测所获得的图像可具体是更高维度的，特别是三维的。同样地，将例如由摄像机获得的视频看作是相继的二维图像，或者是单个的三维图像：在这种情形中，前两个维度是图像的维度，第三维度代表视频中的图像的编号。

通道

可用不同的方法将图像分解成通道，对于每个通道，包括图像的对应像素和像素值(1102)。

在彩色图像的特定情形中，具体通过使用分解成色空间RGB、sRGB、LMS、Lab、Yuv、HSL、HSV、XYZ、xyz的分解，可完成分解成通道的分解，这些通道被称作色通道。除了sRGB外，这些名词均定义在例如下面的出版物中：“Measuring Color”，第三版，R.W.D.Hunt，Fountain Press，Kingston-upon-Thames，England 1998，ISBN 086343387 1或“ColorAppearance Models”，M.Fairchild，Addison Wesley，1 998，ISBN0201634643。色空间sRGB定义在IEC标准61966-2-1中，“Multimediasystems and equipment-Color measurement and management-Part 2-1：Colormanagement-Default RGB color space&sRGB”。

在本发明的范围内，数字图像也可由涉及与颜色无关的其它数据的一个或多个通道组成，诸如，例如是关于物理变量(特别如高度、距离、温度)的数值值。

亮度

在本发明使用的一些特定情形中，更为具体地适于数字化摄影图像的修改，也可以使用亮度的概念。亮度可以许多方式定义：

-在单色图像的情形中，亮度可定义为像素本身的值，或作为像素值的函数的值。

-在彩色图像的情形中，亮度可定义为像素值的算术组合。例如亮度可定义为在Lab色空间中的L值，在Yuv色空间中的Y值，在HsV色空间中的V值，在RGB颜色的空间中三个RGB通道中的最大值等等。

数字图像部分

在本发明的范围内，数字图像部分I定义为由数字图像I的成对邻接的像素的子集形成的数字图像。由于每个数字图像部分本身是数字图像，作用于任何数字图像的任何算法、数学运算符、方法或***都将自然能够作用于数字图像本身的每个部分。

滤波器

此后将参考应用于数字图像的传统滤波器。我们理解通过滤波器根据每个像素及其相邻像素的像素值影响该像素的像素值来修改数字图像的方法。下面列出一些传统的滤波器：

-卷积滤波器，特别是通过的正核(positive kernel)的卷积，已知为平均滤波器，

-中值滤波器，

-基于结构元或预定结构函数的腐蚀、膨胀、闭合和开启滤波器，

-序滤波器(order filter)，具体为高-低滤波器，

-单调非线性滤波器，具体利用非线性扩散。

可以具体在下列出版物中查到这些滤波器的准确定义：“ImageAnalysis and Mathematical Morphology”，Jean Serra，Academic Press，1982，rev.1988；“Image analysis：filtering and segmentation”，J.-P.Cocquerez and S.Philipp，Masson 1995，ISBN 2-225-84923-4；“Anisotropic Diffusion in ImageProcessing”，J.Weickert，ECMI Series，Teubner-Verlag，1998，ISBN3-519-02606-6。

用于数字图像全局修改的算法

此后，参考用于数字图像全局修改的算法(或计算装置)。对于用于数字图像全局修改的算法，我们指的是任何包括两个步骤的算法，一个是对数字图像的全局评估，一个是对数字图像的全局修改；这两个步骤如下：

-全局评估是从数字图像的像素的像素值的全部或部分开始而实现，并产生特定于算法的全局参数值。全局评估可通过算法自动完成，也可由用户手动完成。

-数字图像的全局修改根据下列值影响数字图像的每个像素的像素值：

-所述像素的像素值

-特定于算法的所述全局参数值，及可能

-与所述像素相邻的像素的像素值。

用于数字图像全局修改的算法的例子包括下列算法：

-已知的具体施加到单通道图像的水平算法，在于修改数字图像的像素值，以便于使用所有可能的动态。全局评估步骤评估两个数值值Vm和VM，例如它们分别等于像素值的最小值和最大值。然后Vm和Vm对应于两个全局参数。然后数字图像的修改步骤进行如下：两个数值值Vm和VM定义唯一的仿射应用，其将第一个变换成动态的最小值(典型为0)，并将第二个变换成动态的最大值(典型为255)。然后数字图像的像素值通过这样定义的仿射应用修改。

-用于图像的全局去模糊的算法，包括两个步骤：

+根据像素值评估数字图像模糊的平均水平的步骤。然后算法具有全局值和全局参数值：分别为模糊和平均模糊水平

+以及像素值的修改步骤，在于由相邻像素的数值值的组合来代替每个像素的数值值，根据前面估计的全局参数值(平均模糊水平)来唯一地确定所述组合。

注意到用于图像的全局去模糊的算法可包含诸如存在于数字图像中的平均噪声水平的许多参数，而不仅仅是平均模糊水平。在这种情形中，在像素值修改的步骤中使用的组合依赖于平均模糊水平和平均噪声水平两者。

-用于改变白平衡的算法，其更为具体地适用于彩色图像，该算法包括：评估由彩色图像表示的场景的主照明源颜色的步骤，和根据主照明源修改像素值的步骤，其中例如，改变像素值使得关于主照明源的颜色达到预定颜色。有利地使用这种算法以减少在阴影中获取的室内图像发黄的外观或室外图像发蓝的外观。

用于数字图像的全局修改的算法的主要特征为，利用特定于算法的相同全局参数值来修改数字图像的像素。实际上，例如根据在图像中像素的位置或根据像素的邻近，可有利地修改具有不同参数值的数字图像的像素。

回到上述的每个例子：

根据图像的部分可有利地有差别地使用水平算法，以便于以适于数字图像的每个区域的方式，例如增亮暗部分或减暗亮部分。

还可根据图像的部分有利地有差别地使用全局模糊算法，以较大地对数字图像很模糊的部分去模糊，并较小地对数字图像较少模糊或噪声很多的部分去模糊。

还可有利地使用全局算法来有差别地改变白平衡，例如对于由不同照明源照明的场景的图像：以对主要由闪光照明的场景的部分减少闪光效应，并对由黄灯照明的场景的部分减少发黄效应等等。

区域(103)

在本发明的范围内，区域(103)可以不同方式或不同形式定义，特别地：

像素，或

与数字图像的内容无关的图像空间的子集，特别为矩形区域，例如诸如由3×3或7×7像素定界的矩形或正方形，或

根据图像内容确定的图像空间的子集，例如具有相似或落在一个范围的值内的像素值的连接像素区域。

将数字图像(100)分解成区域(103)

根据本发明，数字图像(100)分解成区域(103)可以以不同的方式完成：

可实施为像素，图像的每个像素限定一个区域，

通过将数字图像的像素集分组为区域，可实施为图像空间的几何分区，然后每个区域是一个像素集。对二维图像的实施的特定例子在于选择将例如由X乘Y的像素形成的区域分区为像素集。

还可实施为图像空间的任何几何分区，虽然是预定的。对二维图像实施的特定情形则在于执行图像空间的正则子划分。

特别通过将具有相似值的像素分组为区域，可实施为根据像素值计算的图像空间的分区。在彩色图像的特定情形中，这种分区使得可能将对应于亮色调或对应于亮或暗部分的像素分组成区域。

相邻区域/相邻像素(105)

在本发明意义内的区域(103)对应于数字图像(100)的数字空间的子集。因此每个像素(101)将当然有可能与包含所述像素或靠近其位置的区域(103)中的一个或多个的相邻区域(105)相关。以相同的方式，对每个区域，自然将有可能考虑其相邻像素。

区域值(104)

在本发明的范围内，将至少一个区域值(104)赋予每个区域(103)。在区域(103)为像素(101)的情形中，它还可以是所述像素(101)的像素值(102)中的一个或所述像素(101)的像素值(102)的任何预定组合。在彩色图像的特定情形中，例如，区域值可以是亮度或绿色通道的值、或在与每个通道相关的像素值中的最大值。

图1示出了在2D图像的特定情形中的数字图像(100)。数字图像(100)由像素xi(101)组成，每个像素具有像素值(Vxi1，...，VxiN)(102)。数字图像(100)分解成区域(103)，至少一个区域值(104)被赋给每个区域(103)。像素(101)中的每个与区域(103)相关联(105)。双向箭头(105)图示了在像素Xi和区域Zj之间的关联。在此特定情形中，将区域Zj称为相邻于像素Xi的区域(105)。在(106)，表示了相邻于区域Zj的区域(103)的集合。

参数值(203)

根据本发明，将至少一个参数值(203)赋予每个区域(103)。参数值典型为数值值或可简化为数值值的数据。

参数

根据本发明的一个可替选版本，参数值可附着于参数的概念。一个可能的例子将考虑两个参数，并对每个区域赋予两个参数值，一个相关于第一参数而另一个相关于第二参数。这个可替选版本可在这种情形中非常有利地使用，在该情形中使用本方法或***，以便于局部化具有至少一个全局参数的用于数字图像的全局修改的算法。在这种情形中，可将关于每个全局参数的参数值赋予每个区域。

参数图像

在本发明的范围内，参数图像(201)或(202)定义为由区域或参数值形成的对的任何集合。

图2示出由对(区域Zi，赋予该区域的参数值Vpik)形成的参数图像(201)。参数图像(201)当然可以以类似于数字图像的方式表示，如在(202)所示：对于每个区域Zi(103)，有赋给区域Zi(103)的相关的参数值(Vpi1，...，VpiN)(203)。在此后的描述中，参数图像可称为(201)或(202)。

确定参数值(305)

在本发明的范围内，为每个区域(103)确定至少一个确定参数值(305)。确定参数值(305)是特定的参数值(203)。

可将每个确定参数值(305)确定为等于预定值(或换句话说，和数字图像的像素值无关)。作为例子，其可以是随着与其相关的区域变得较接近于图像的边缘而变得较大的数值值，由此允许在接近于或远离数字图像边缘的像素之间的对像素值的有差别修改。

赋给区域(103)的每个确定参数值(305)也可通过计算下列的算术组合来确定，

位于考虑区域的邻近中的区域的区域值，

相邻于考虑区域的像素的像素值，

在本方法或***外的数据。

图3示出根据区域(103)的区域值(104)和相邻于区域Zi(103)的区域(106)，和/或还根据相邻于区域Zi(103)的像素的像素值(102)和/或在本方法或***外的数据(304)，确定(301)区域Zj(103)的确定参数值Vpj1，...VpjN(305)的实际例子。

在使用本方法或***以局部化具有N个全局参数的全局修改算法的情形中，为确定确定参数值，对每个区域提供例如下列步骤：

-将全局参数的全局评估施加到数字图像的部分的步骤，该部分从位于所述区域的附近的像素形成；

-将在前面步骤期间确定的N个全局参数的值作为参数值赋给所述区域。

例如，在为了局部化已知的用于图像全局修改的水平算法的实施的特定情形中，将区域值的最小水平的值和最大水平的值作为参数值赋给每个区域。

作为另一个例子，在局部化全局去模糊算法的实施的特定情形中，将根据位于区域的邻近中的像素的像素值评估的平均模糊水平作为参数值赋给每个区域。

作为最后的例子，确定参数值可被选择为区域值。

因此，作为本发明目的的***提供了表示在图5中的第一计算装置(504)，使得可能特别根据所述数字图像(104)的区域值并为了确定确定参数图像(505)，为每个区域(103)确定(301)确定参数值(305)。此第一计算(504)可以与诸如上述那些可替选实施例无关地引用。

对(Zi，Vpij)

对每个区域Zi(103)和每个与其相关的参数值Vpij(203)，有可能考虑对，(Zi，Vpij)。

一个或多个的参数值可与每个区域相关。有利地，在一个可替选实施例中，固定数目P的参数将事先选择，并且对每个参数，被称为关于所述参数的参数值将和每个区域相关。由此，对每个区域Zi有可能考虑P个对(Zi，Vpi1)...(Zi，VpiP)。Vpi1是关于第一参数的区域Zi的参数值。

Vpi2是关于第二参数的区域Zi的参数值，等等。

确定参数图像(505)

根据本发明，确定参数图像(505)是这样的参数图像(202)，在其中所述对是根据区域(103)并根据用于此区域(103)的一个或多个确定

参数值(305)形成的。

根据本发明，可组成一个或多个确定参数图像。

在一个可替选实施例中，其中参数值是关于从1到P编号的P个参数的预建立的选择，有可能考虑一些确定参数图像，特别是每个参数一个，每个确定参数图像由利用关于参数之一的参数值形成的对的子集组成，因此，例如第j个确定参数图像由对(Z0，Vp0j)，...，(ZN，VpNj)组成。以这种方式，有可能只考虑于是由P个平面或通道组成的单个参数图像，第j个平面或通道的所述对为对(Z0，Vp0j)，...，(ZN，VpNj)。

由于确定参数图像(505)是参数图像，参数图像表示(201)或(202)之一或任何其他可替选参数图像表示可适用于确定参数图像(505)。区域值的变化

由于区域值(104)是数值值，在两个区域值(103)之间的变化自然可定义为在这两个数值值之间的数学距离。

在将单个区域值(104)赋给每个区域(103)的特定情形中，在两个区域(103)之间的变化可以是，例如在两个区域的区域值之间的差的幅值。更为一般地，这种差的任何函数可用作变化的定义。

当对每个区域赋予一些区域值时，有可能将在两个区域之间的变化定义为，例如：

单个数值值，如具体为在两个区域的区域值之间的差的幅值的和，或在两个区域的区域值之间的差中的最大差，

根据几个数值值形成的矢量，如具体根据两个区域的区域值之间的每个差或差的幅值形成的矢量。

数字图像的变化(401)

在本发明的范围内，数字图像的变化(401)指的是数字图像(100)的邻接区域(403)间的变化集的全部或部分。

在本发明的意义内，如果两个区域(403)对应于彼此连接的数字图像的两个子集，则两个区域(403)被称作邻接。更为一般地，如果在数字图像的两个对应子集之间的数学距离小于预定阈值，可将两个区域视为邻接。

在一维数字图像(100)的情形中，并在将单个区域值(104)赋给每个区域(103)的情形中，图4a为本方法或***的可替选实施图示出数字图像的变化(401)。数字图像(100)的图像空间和区域(103)水平地表示。区域值(104)竖直地表示。Zi和Zk表示两个邻接区域(403)的例子。关于在邻接区域(403)的区域值之间的变化的箭头表示数字图像的变化(401)。

参数值的变化

由于参数值(203)是数值值或可简化为数值值的值，在两个参数值之间的变化自然可定义为在数值值之间的数学距离。

在将单个参数值赋给每个区域的特定情形中，在两个邻接区域之间的变化可以是例如在两个区域的参数值之间的差的幅值。更为一般地，所述差的任何函数可以用作变化的定义。

图4.b为在一维数字图像(100)的情形中和在将单个确定参数值(305)赋给每个区域(103)的情形中的本方法或***的可替选实施图示出确定参数图像(505)的变化。数字图像(100)的图像空间和区域(103)水平地表示。确定参数值(305)竖直地表示。箭头图示出确定参数图像的变化(402)。

当把几个参数值赋给每个区域时，将有可能例如定义在两个区域之间的参数值的变化为在两个区域的参数值之间的差的幅值的和。

在参数值相关于参数的特定情形中，有可能将参数值的变化定义为与关于给定参数的参数值之间的差相关的函数，使得仅同一类型的参数值进行比较。

在使用本方法或***以局部化用于数字图像的全局修改、具有至少一个参数的算法的特定情形中，有可能将参数值的变化定义为关于实际上在数字图像的全局修改期间产生的差的函数。例如，在已知的水平算法的特定情形中，并且对分别与最小水平参数和最大水平参数相关的参数值，将有可能把在两个区域之间的参数的变化定义为在两个区域之间的这两个参数值的平均的差的绝对值。

参数图像并具体为确定参数图像的变化(402)

在本发明的范围内，参数图像并具体为确定参数图像的变化(402)参考了在邻接区域(403)之间的参数值(203)(或305)的变化集的全部或部分。

变化水平

在本发明的范围内，我们对数字图像的变化(401)和参数图像的变化(402)进行比较。实际上，根据本发明的可替选版本，数字图像的变化和参数图像的变化可以以不同的单位来表示。为了能比较这两类变化，我们参考与这两类变化中的每个相关的变化水平。

数字图像或确定参数图像的变化水平可以是其本身的变化，其幅值或，更为一般的，允许在两类变化水平之间比较的变化的函数。

较小的变化水平

如果例如以下情形，则称参数图像的变化水平小于数字图像的变化水平：

对邻接区域的每个对，在两个区域之间的参数图像的变化水平小于在两个区域之间的数字图像的变化水平；

对邻接区域的大多数或预定百分比的对，在两个区域之间的参数图像的变化水平小于在两个区域之间的数字图像的变化水平；

参数图像的变化水平的平均小于数字图像的变化水平的平均。

更为一般地，由于参数图像的变化水平形成了由数值值形成的集合且数字图像的变化水平形成了由其他数值值形成的相似的集合，基于任何适用于这些集合的数学特性的关系，可定义在参数图像和数字图像的变化水平之间的比较。

图4c示出在一维数字图像(100)的情形中和在将单个区域值(104)赋给每个区域(103)的情形中本方法或***的可替选实施的数字图像变化的例子。图像空间水平地表示，其中数字图像(100)的区域(103)的部分以网格单元的形式表示。区域值(104)记录在网格单元(411)内。数字图像的变化(401)的例子以等于在邻接区域的区域值之间的幅值的数值值的形式示出在(412)中。数字图像的变化水平示出在(413)中，并在此特定情形中，对于邻接区域的每对，它被计算为值5加上在邻接区域之间的变化的值的一半。参数图像示出在(414)中。参数图像的变化示出在(415)中，且变化水平示出在(416)中。在此特定情形中，参数图像的变化水平已被选择成等于其变化。对邻接区域的每对，参数图像的变化水平小于数字图像的变化水平。参数图像的变化水平(416)小于数字图像的变化水平(413)。

正则化参数图像(507)

在本发明的范围内，正则化参数图像(507)是显示出小于数字图像的变化水平(413)的变化水平的参数图像(201)。

正则化参数值

在本发明的范围内，正则化图像的每个参数值将被称作正则化参数值。以和本发明的可替选实施例相同的方式，每个参数值可相关于一个参数，且每个正则化参数值也可相关于一个参数。

一般方法和/或***

图5图示了本发明的目的的方法和***的实际例子。从数字图像(100)、从区域值(104)并可能从在本方法或***外的数据(304)开始，利用第一计算装置(504)确定确定参数图像(505)。利用第二计算装置(506)，将确定参数图像(505)正则化成正则化参数图像(507)。然后利用第三计算装置(508)，根据正则化参数图像(507)修改数字图像(100)，由此获得修改的数字图像(509)，在其中修改是逐像素有差别和准正则的。

在此后的描述中，为了简化文本同时避免重复，我们将把确定参数图像的“确定步骤”和执行此确定步骤所利用的第一计算装置(504)用作同义词。类似地，我们还把将确定参数图像正则化为正则化参数图像的“正则化步骤”和执行此正则化步骤所利用的第二计算装置(506)用作同义词。最后，我们将把数字图像的“修改步骤”和执行此修改步骤所利用的第三计算装置(508)用作同义词。

正则化参数图像(507)通过正则化步骤(506)根据确定参数图像(505)来构建，对全部或部分的邻接区域(403)，正则化步骤(506)具有减少确定参数图像(505)的变化(402)的效果，在所述邻接区域(403)中，这些变化大于这些区域之间的数字图像(100)的变化。此后将提供正则化步骤(506)的一些使用。

修改步骤(508)

根据本发明，数字图像的像素的像素值根据正则化参数图像(507)的参数值修改(508)，所述正则化参数图像(507)的参数值相关于与所述像素相邻的区域。

根据一个可替选使用，更为具体的适于具有至少一个全局参数的的全局修改算法的局部化，通过对每个像素将用于数字图像全局修改的算法的全局修改步骤施加到所述像素，像素值将被有利地修改，用于每个全局参数的参数值为，例如：

相邻于所述像素的区域的关于所述全局参数的正则化参数值，

相邻于所述像素的至少一个区域和相邻于其它区域的关于所述全局参数的正则化参数值的预定组合，所述其它区域如例如与相邻于所述像素的区域邻接的区域的全部或部分。

由于这些值可逐像素变化，虽然以受控的方式，但获得了数字图像的修改，此修改不再是全局的而是逐像素有差别和准正则的修改。

可替选修改步骤(局部参数值)

在本发明的可替选版本中，将根据关于与所述确定像素相邻的区域(105)的所述正则化参数图像(507)的参数值(203)，为数字图像(100)的每个像素(101)计算关于所述像素的一个或多个参数值(603)。此后我们将关于像素的任何参数值(603)指定为局部参数值(603)。

图6图示了这种可替选实施例：其涉及数字图像的修改步骤或第三计算装置(508)的具体使用。对数字图像(100)的每个像素xk(101)，根据关于与像素xk(101)相邻的区域的正则化参数图像(507)的参数值计算关于像素xk(101)的N个参数值(局部参数值)(P1，...，Pn)。然后通过采用操作(604)，将数字图像的像素xk的值Vk修改为修改的值V′k(605)，其具体为局部参数值(P1，...，Pn)(603)的函数。一旦数字图像的每个像素已进行处理，则获得修改的数字图像(509)。

具体依赖于数字图像区域的选择，可以以不同的方式完成每个像素的局部参数值的计算或插值操作(602)。

例如，在每个像素限定一个区域的情形中，每个像素的局部参数值可以是相关局部区域的正则化参数值。

作为另一个例子，在区域形成数字图像的规则分区的情形中，确定像素的局部参数值可以根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像的参数值来内插。在区域通过将像素分组成矩形(如对二维图像3×3)形成规则分区的特定情形中，插值可实现为正则参数图像的缩放(zoom)：有可能选择双线性型插值(对每个像素，将为二维图像采用四个相邻区域的参数值，为三维图像采用八个区域)。还有可能选择双三次型插值，其在二维图像的情形中采用16个相邻区域。更为一般地，有可能使用任何类型的缩放或插值。

在使用本方法或***以局部化具有至少一个全局参数的全局修改算法的情形中，数字图像的修改操作(604)可如下实现：

-对每个像素，我们为每个全局参数如上所述地确定局部参数值。

-通过施加用于数字图像全局修改的算法的全局修改步骤来修改所述像素的像素值，其中在前面步骤中计算的局部参数值作为全局参数值。

由于这些值可逐像素变化，虽然以受控的方式 ，但获得了数字图像的修改，这种修改不再是全局而是逐像素有差别并准正则的修改。这种情形通过图6图示，修改操作(604)显式地使用了全局修改算法。

正则化步骤(506)

现在我们将描述正则化步骤的不同可替选实施例，或用于实现正则化的第二计算装置(506)。

参数图像上的偏序(partial order)的概念

在本发明的一个可替选实施例中，人们可在两个参数图像之间对序进行比较(较低或较高)。由于参数图像由对(区域，参数值)形成并且每个参数值是数值值或能被简化成数值值，在两个参数图像之间的序可基于适用于这种对集的偏序的任何数学关系来定义。

在未将单个参数值赋给每个区域的情形中，如果例如下列情形，参数图像IP1将被称为大于参数图像IP2：

-对预定区域Zi，参数值Vpi(IP1)大于Vpi(IP2)；

-对大多数区域Zi，参数值Vpi(IP1)大于Vpi(IP2)；

-对所有区域Zi，参数值Vpi(IP1)大于Vpi(IP2)；

-IP1中的参数值的平均值大于IP2中参数值的平均值，等等。受控变化图像(414)

在本发明的一个实施例中，受控变化图像(414)定义为变化水平小于数字图像变化水平的任何参数图像(201)。因此正则化参数图像(507)为受控变化图像(414)的特定情形。由此，为正则化确定参数图像(505)，可从受控变化图像(414)中有利地选择类似于确定参数图像(505)的参数图像(201)。图4.c示出在数字图像(100)的特定情形(411)中的受控变化图像(414)的例子。

接近于预定参数图像的受控变化图像

附近的概念可根据在参数图像空间上的度量或数学距离来定义。例如，在两个参数图像之间的距离可选择为在参数值之间的二次方差的和，如果在两个参数图像之间的距离小于在另外两个之间的距离，则前两个比后两个更接近。

附近的概念还可根据无需关于数学距离的准则来定义，选择的对象是选择关于确定参数图像的受控变化图像。例如，有可能选择最小且对全部、对几乎全部或对大多数区域的大多数而言参数值大于或等于确定参数图像的参数值的受控变化图像。在这个例子中，“接近”的概念具有比关于数学距离的概念更为一般的意义。

通过选择(703)的正则化

在选择数字图像和参数图像的变化水平的定义的某些情形中，可相对易于从形式上或数值上表示受控变化图像(414)的集合或子集(702)。在这种情形中，本发明正则化步骤或计算装置(506)的有利的可替选版本在于，通过选择装置(703)在最接近于确定参数图像(505)的该集合中选择受控变化图像。

我们引用例如这种情形，在其中在两个区域之间的数字图像的变化水平与区域值无关地定义为常数C，并且在其中在参数图像的两个区域之间的变化水平是参数值的差的幅值。受控变化图像的集合可表示为Lipschitz常数等于常数C的Lipschitz函数的集合。对这种集合并对在函数空间上的任何度量，存在将每个函数与在所述度量的意义内最接近的函数相关联的数学投影P。这种投影可在数值上实施，且其将每个参数图像与具有在所选度量意义中最接近的受控变化的参数图像相关联。

类似地，根据另一个可替选版本，将可能从大于确定参数图像的那些中，选择最小的常数C的Lipschitz函数。此函数数学上已知为上Lipschitz扩展，与确定参数图像相关。类似地，将有可能从小于确定参数图像的那些中，选择最大的常数C的Lipschitz函数。然后所选为下Lipschitz扩展。如上所述，在本发明的意义内，有可能认为在两个参数图像装置之间的较大(或相应地，较小)的概念，对全部、几乎全部、大多数、多数或几个区域，第一参数图像的区域值大于(相应地，小于)第二参数图像的区域值。以这种方式，我们选择满足下列条件的正则化参数图像：

-至少对于一些区域，任何区域Zi的确定参数图像的确定参数值(Vpij)都小于或等于所选参数图像(c)的所述参数值(Vpi(c))，

-至少对于一些区域，区域(Zi)的所选参数图像(c)的参数值Vpi(c)小于或等于多数受控变化图像(q)(Zi；Vpi(q))的参数值(Vpi(q))。

图7示出通过前述的选择步骤或选择方法(703)的正则化步骤或第二计算装置(506)的一个使用。在这个图中同样的单元(703)表示选择装置的不同实施例。从数字图像和区域值(100)开始，建立(701)关于具有受控变化的参数图像(702)的集合或子集的形式或数值数据(702)，在此基础上选择装置(703)选择最接近于确定参数图像(505)的受控变化图像(507)。

通过滤波的正则化

在本发明的一个可替选实施例中，将确定参数图像正则化成正则化参数图像的步骤(506)可依靠计算装置(506)基于正则化滤波来实现。我们将给出将单个参数值赋给每个区域的情形中的例子。(将几个参数值赋予每个区域的情形可以相同方式处理)。我们还假设参数值是数值值，确定参数值可认为是数字图像，区域作为像素且参数值作为像素值。

在本发明的范围内，我们将如下定义为正则化滤波器：任何将数字图像修改成具有比初始数字图像小的平均变化的数字图像的滤波器。

正则化滤波器的经典例子为：通过正核的卷积，如平均滤波器，序滤波器，如中值，关闭和开启滤波器，扩散滤波器，如各向同性或各项异性扩散滤波器等。

图8示出正则化步骤或第二计算装置(506)的可替选使用。计算装置(506)采用正则化滤波器(801)。此正则化滤波器迭代地施加，由此通过将滤波器施加到第n个参数图像(803)构建了第n+1个参数图像，该过程以确定参数图像(505)来初始化。该过程可被迭代(802)直到第m个参数图像展示出小于或等于数字图像的变化水平的变化水平，这样计算的第m个参数图像能选为正则化参数图像(507)。但是，因为计算时间的问题，可有利地选择定量停止准则(802)；例如迭代固定的次数或迭代到第n+1个图像和第n个图像相比只展示出很小的参数值变化。

应注意，为了计算第n+1个图像，滤波器无需施加到第n个参数图像的所有区域。具体地，它可只施加到第n个参数图像展示出比数字图像的变化水平大的变化水平的区域。例如，如果滤波器的滤波参数是使得有可能调整数字图像像素值的修改程度的力F，则当F等于0时像素值不修改，当F等于1时像素值正常地修改。作为例子，可有利地如下使用滤波器力：滤波器(801)施加到具有如此的力F的第n个参数图像(803)，在考虑的区域中，当第n个参数图像(803)的变化水平大于数字图像的变化水平时该力F较大，后者的变化水平在图8中由(804)符号化。然后力F的使用用作校正值。

校正值

也可通过在每个区域及其领域中显式地使用作为在所述区域之间数字图像变化的函数的校正值，来完成正则化步骤(506)的可替选实施。我们可假设将单个参数值赋予每个区域，最一般的情形自然从此特定情形中推出。正则化参数图像迭代地获得，第n+1个参数图像从第n个参数图像构建，过程利用确定参数图像来初始化。

在每次迭代中，根据组合公式，通过组合下列值为所有区域相继确定第n+1个参数图像的区域Zi的参数值Vpi(n+1)：

-区域Zk位于区域Zi的附近的第n个图像的参数值Vpk(n)和/或区域Zk位于区域Zi的附近并已为第n+1个图像提前计算了参数值Vpk(n+1)的第n+1个图像的参数值Vpk(n+1)；

-校正值，其是在区域Zk和Zi之间的数字图像的变化的函数。

如前所述，如果这样构建的第m个参数图像在本发明的意义内展示出小于数字图像的变化水平的变化水平，或如果达到了预定定量准则，迭代将在第m个参数图像停止。

确定参数图像的正则扩展

上述过程可利用不同的组合公式来使用，使得有可能计算第n+1个参数图像的区域Zi的参数值Vpi(n+1)。

具体地，Vpi(n+1)可由以下计算：

-对与区域Zi邻接的每个区域Zk，计算候选值Wk，候选值Wk通过从Vpk(n)中减去等于区域Zk和区域Zi间的数字图像变化的函数f的校正值而得到，然后在这样计算的值Wk和参数值Vpi(n)中选择最大值。

这样，获得了确定参数图像的上正则显式扩展。实际上，对本领域技术人员有可能证明至少存在一个值m，使得由此过程构建的第m个参数图像具有下列性质：

+对所有区域，第m个图像的参数值大于确定参数图像的参数值，所以在这种意义中第m个图像大于或等于确定参数图像，

+对邻接区域的所有对，在第m个图像的对的两个区域之间的变化小于在两个区域之间的数字图像变化的函数f，在这种意义中使第m个参数图像的变化水平小于数字图像的变化水平。

-为与区域Zi邻接的每个区域Zk，计算候选值Wk，候选值Wk通过将Vpk(n)加上等于区域Zk和区域Zi间的数字图像变化的函数f的校正值而得到，然后在这样计算的值Wk和参数值Vpi(n)中选择最小值。这样，获得了确定参数图像的下正则显式扩展。和上述类似，至少存在一个值m，对于此值m，这样构建的第m个图像小于或等于确定参数图像，并展示出小于数字图像变化水平的变化水平。

在区域形成平面的部分的规则网状结构的情形中，例如，如果区域是二维数字图像的像素，有可能有利地以特定方式实施该过程：

通过相继计算区域Zi的值Vpi(n+1)，例如如果n为偶数从上到下并从左到右计算，如果n为奇数则从下到上并从右到左计算，并通过使用下列两个组合公式中的一个，从第n个参数图像来构建第n+1个参数图像：

-通过为与已计算值Vpk(n+1)的区域Zi邻接的每个区域Zk计算候选值Wk，然后通过在这样计算的值Wk和参数值Vpi(n)中选择最大值，确定值Vpi(n+1)，该候选值Wk通过从Vpk(n+1)减去等于在区域Zk和Zi之间的数字图像变化的函数f的校正值而获得。

-通过为与已计算值Vpk(n+1)的区域Zi邻接的每个区域Zk计算候选值Wk，然后通过在这样计算的值Wk和参数值Vpi(n)中选择最小值，确定值Vpi(n+1)，该候选值Wk通过Vpk(n+1)加上等于在区域Zk和Zi之间的数字图像变化的函数f的校正值而获得。

以代数符号，对每个区域Zi的值Vpi(n+1)的计算可改写如下。(我们定义Var(i，k)为在区域Zi和Zk之间的数字图像(1 00)的变化。例如，此变化可非常简单地为区域值的变化。我们还假设在此例子中有K个相邻于区域Zi的区域)

第一组合公式的情形：

对使区域Zk相邻于区域Zi的每个k，

如果Vpk(n+1)已经计算：

Wk＝Vpk(n+1)+f(Var(i，k))

否则

Wk＝Vpk(n)+f(Var(i，k))

Vpi(n+1)＝MAX(Vpi(n)，W1，...，WK)

第二组合公式的情形：

对使区域Zk相邻于区域Zi的每个k：

如果Vpk(n+1)已经计算：

Wk＝Vpk(n+1)-f(Var(i，k))

否则

Wk＝Vpk(n)-f(Var(i，k))

Vpi(n+1)＝MIN(Vpi(n)，W1，...，WK)

一旦已满足停止迭代的准则，就获得了在第一情形中的确定参数图像的上正则隐式扩展和确定参数图像的下正则隐式扩展。由经验，对此被称作“隐式”的可替选版本，达到停止准则所必要的迭代数目明确地小于构建确定参数图像的正则显式扩展所必要的迭代数目。

伽马函数的局部化

现在我们描述这里被称作局部伽马版本的本发明的可替选实施例，更为具体地，适于局部地和准正则地改变摄影数字图像的亮度。可有利地选择例如与区域(103)相关(105)的像素(101)的平均亮度为每个区域(103)的区域值(104)。在RGB彩色图像的情形中，像素的亮度可定义为像素的像素值中的最大值。对每个区域(103)，赋予可例如为区域值(104)本身的确定参数值(305)。

局部伽马版本提供确定参数图像的修改的附加步骤(902)，或第四计算装置(902)。例如，确定参数图像的区域的参数值可根据区域是否位于数字图像的暗且范围小的部分中来进行修改，由此在这些部分中有差别地实现了数字图像的修改。

图9示出在局部伽马版本的情形中确定参数图像(505)的确定步骤(504)的可替选使用。开始于数字图像(100)、开始于区域值(104)、还可能开始于本方法或***以外的数据(304)(用户偏好)，确定(901)第一确定参数图像(903)，。然后第一确定参数图像(903)通过采用计算装置(902)修改，通过本方法或***外的数据和关于图像的数据(图像尺寸、区域尺寸等)参数化，以便于获得确定参数图像(505)。在此图中，相同的单元(902)表示该计算装置的不同实施例。

在给出确定参数图像的修改(902)的例子之前，我们描述特别适于局部伽马版本的本方法或***的实际例子：

为获得正则化参数图像(507)，第二计算装置(506)(或正则化步骤)将能够通过将例如斜率小于或等于1的仿射函数选择为确定校正值的函数f来构建确定参数图像(505)的正则隐式扩展。

然后将为每个像素修改(通过第三计算装置或修改步骤(508))像素值(102)：

-通过内插局部参数值(603)，通过例如将局部值计算为对应于与该像素相邻的区域的正则化参数图像的参数值的算术组合；

-通过计算系数c，通过例如将已知为诸如伽马函数的预定函数施加到局部参数值(603)。为了针对低亮度值较多地提高亮度，优选地选择具有负斜率的函数，至少超过给定亮度。对从0到255之间的参数值，将有可能例如采用这种函数，该函数对于-1和0之间的伽马，具有大于或等于1的值x并与值255*((x/255)的幂伽马)相关，并且对于等于0的值x，与值0相关。

-最后通过将像素值(例如在彩色图像情形中，对应于RGB色平面的像素值)乘以这样计算的系数c。

这种正则化(506)和校正(508)步骤的使用导致像素的像素值(并具体为亮度)的增加，相关正则化参数值越小则越显著。

修改步骤或第三计算装置(508)的可替选使用如图11中示出。对数字图像(100)的每个像素xk，执行下列操作：

-内插局部参数值(603)的操作(1100)，

-根据局部参数(603)并通过预定函数(1103)计算系数(c)的操作(1101)，

-将像素值(102)乘以系数(1104)c的操作(1102)。

阴影或暗部分(1002)

现在，我们将给出确定参数图像(505)的修改步骤(902)的例子，这个例子意在增亮数字图像的照明不良或曝光不足的部分，而不将假象引入到所得到的图像中：

为此目的，修改步骤(902)(使用计算装置(902))寻求修改确定参数图像(505)，从而使区域(103)的参数值(203)尽可能多地和通过与区域(103)相关的像素(101)接收的光量相联系。当区域对应于阴影或照明不良部分时，参数值将被保存，以便于保持对与区域相关的像素的亮度的增加。并且当区域对应于照明良好的部分时，参数值将被增加。为此目的，我们认为，通常具有大尺寸并由暗区域组成的数字图像的部分是已知为“暗部分”(1002)的照明不良部分，并且那些具有小尺寸的是自然暗但正常照明的部分。大尺寸或小尺寸的概念可关于分别在确定的阈值以下或以上的许多区域来定义，并具体为数字图像的像素的数目的函数。然后确定参数图像(505)可修改如下：

-可以显式的方式进行。暗部分(1002)标识为邻接区域的集合，对这些区域，区域值在阈值以下，并且每个邻接区域具有阈值以上的区域值。对暗且尺寸小的部分的每个区域，然后通过例如用与所述部分邻接的区域的确定参数值的算术组合(平均，最小值，插值等)代替所述部分的区域的所有确定参数值，根据相邻于所述部分的区域的确定参数值来计算确定参数的新值。

-还可以隐式的方式进行，即，无需“小”暗部分的预检测，通过应用滤波器“去除”小暗部分。这种滤波器可以是简单的关闭滤波器，其使用链接到定义“小”部分概念的尺寸的结构元。例如，所述结构元可以为与确定数目的区域一起分组的几何形状(盘形，方形，等)。

一般地，通过一个或其他可替选版本获得的确定参数图像(505)然后将在数字图像不具有任何变化的区域中展示大的变化。于是，施加到诸如上述的确定参数图像(505)的正则化步骤(506)对确保在所得到的数字图像中不出现晕或边缘现象是不可缺少的。

确定参数图像的修改(902)的其它例子可以是：

-确定参数图像可借助于滤波器修改，特别经由关闭滤波器或平均滤波器。这样有可能根据位于像素的邻近中的像素的亮度特性来修改像素的值，而不是根据像素本身的值来进行修改。

-可通过减小或增加某些区域的参数值来修改确定参量图像，以便于考虑修改亮度的预定偏好。这个可替选版本可具体地适于在交互图像处理软件的范围内的本方法或***的使用。例如，如果用户希望增加在他手动粗略修剪的图像部分上的亮度，他将减小位于他粗略修剪部分中的区域的参数值。然后，为了确保边缘现象不出现特别是在修剪部分的边界处不出现，如上所述地施加到确定参数图像的正则化步骤同样是不可缺少的。

图10示出本方法和***的这种可替选使用，其采用了诸如图5中示出的一般方法和使用计算装置(902)的确定参数图像的确定的可替选版本，其变化如图9中所示。通过为每个区域将区域的亮度值作为确定参数值来确定第一确定参数图像(903)。区域的确定参数值被选择为区域的亮度。一个例子的数字图像(100)的内容以示图形式(1001)表示。其内容示出了例如由闪光较好曝光的第一平面中的瓶子和在第二平面中的曝光不良且暗的部分(1002)。在(1003)，示出自然暗的瓶子的(小)部分。第一确定参数图像(903)的内容在(1004)处图示出。第一确定参数图像通过计算装置(902)修改，其将施加例如关闭滤波器以产生内容表示在(1005)的确定参数图像(505)。确定参数图像的内容(1005)展示了数字图像(100)和(1001)不展示任何变化的的区域之间的变化。确定参数图像(505)正则化为内容表示在(1006)的正则化参数图像(507)。然后根据正则化参数图像(507)修改(508)数字图像(100)，以这样获得修改的数字图像(509)，在其中修改为逐像素有差别和准正则的。然后将修改的数字图像的内容表示在(1007)；数字图像的暗和大部分(1002)被增亮，而暗和小部分(1003)保持相同。另外，增亮部分的边缘很好地与数字图像的初始边缘重合，使得对数字图像进行了修改而没有引入视觉假象。

水平函数的局部化

现在我们将描述在于局部化已知的水平算法的本方法或***的可替选使用。此可替选版本将在RGB彩色摄影图像的情形中描述，在RGB彩色摄影图像中每个色平面的像素值可具有0至255之间的值。

例如，可根据数字图像的像素的数目有利地将N×N个像素的邻接组选择为区域，其中N为确定的整数。将对每个区域赋予两个区域值；第一个(相应地，第二个)能够是对每个色平面在和考虑的区域相关的像素的像素值的平均之间的较小(相应地，较大)值。每个像素的每个确定参数值(305)选择为等于区域值(104)。然后获得两个确定参数图像(505)或由两个平面或通道组成的一个确定参数图像(505)。

然后正则化确定参数图像(505)以产生两个正则化参数图像(507)。正则化参数图像(507)可有利地通过为每个构建两个图像来获得，对于第一个，下正则隐式扩展，且对于第二个，上正则显示扩展。

然后，修改步骤(508)可如下完成：对于每个像素(101)，可根据关于相邻于所述像素的区域的第一正则化参数图像(507)的参数值和在其相关区域中的像素的相对位置来内插(1200)关于像素的第一参数值(603)。相同的过程随后将对第二正则化参数图像(507)进行，以便于为每个像素(101)计算关于所述像素的第二参数值(603)。然后像素(101)的像素值(102)可通过向其施加唯一的仿射变换(1204)来修改，所述仿射变换(1204)将第一局部参数值变换为0并将第二局部参数值变换为255。

修改步骤(508)或第三计算装置(508)的可替选使用如图12中所示。对数字图像(100)的每个像素xk，执行下列操作：

-第一局部参数值和第二局部参数值(1203)的内插(1200)操作，

-从两个局部参数值(1203)并可能根据用户偏好，选择(1201)仿射变换A(1204)的操作，

-将仿射变换(1104)施加(1202)到像素值(102)的操作。

白平衡的改变

现在我们将描述在于局部化用于白平衡的局部修改的算法的本方法或***的可替选使用。此可替选版本将在RGB彩色摄影图像的情形中进行描述。

白平衡的修改通常用在数字摄影中，以中和(neutralize)在照片中捕获的场景的照明源的优势颜色。其在两个步骤中执行。称为主照明源的评估的第一步骤，在于根据像素值评估照明源的颜色。称为主照明源的中和步骤的第二步骤然后修改像素值以“中和”照明源的评估颜色，由此使得数字图像直观上较接近于场景观察者在摄影捕获时所见。这种算法的例子可在下列书中找到：“Color Appearance Models”，M.Fairchild，AddisonWesley，1998，ISBN 0201634643。

但是，存在其中出现一些照明源的数字图像。对于包含阴影区域的室外太阳光照场景的数字图像尤其是这样。位于阳光下的场景部分接收来自太阳的其大多数照明，但是位于阴影中的场景部分接收来自天空漫射光的大多数照明，其自然比来自太阳的“更蓝”。

平衡的全局修改不能正确地中和两个照明源。本方法或***的可替选实施例意图减轻此问题。

然后，除了下列改变以外，我们以和前面描述的局部伽马版本相同的方式进行：

-对每个区域(103)，赋予确定参数值(203)，其可以是

+施加到限制于与所述区域相邻的区域的数字图像部分的主照明源的评估步骤的结果，

+根据依赖与相邻于所述区域的像素的平均亮度的选择函数的照明源的选择；例如，对高亮度值的对应于太阳的照明源，和对低亮度值的对应于天空漫射光的照明源；

-然后，通过将照明源选择为相邻于像素的区域的正则化参数值，通过对每个像素施加照明源中和步骤来实现数字图像(100)的像素值(102)的修改(508)。

然后修改数字图像以便于逐像素照明源有差别和准正则地中和照明源。

本发明的应用

本发明具有许多应用。将举例如下：模拟或数字摄影设备，模拟或数字摄像机，用于固定或动画图像再现的设备，和图像处理实验室或装置。本发明可应用于源自和/或意图用于各种设备的数字化图像，具体为：

-图像捕获设备，诸如一次性照片设备、数字照片设备、反射式设备、扫描仪、传真机、内窥镜、摄像放像机、监视相机、玩具、集成或连接到电话、个人助理或计算机的相机、热相机、回波描记设备等。

-图像复原设备，诸如放映设备、投影仪、电视机或显示器、虚拟现实眼镜或打印机。

-更复杂的设备，诸如扫描/传真/打印一体机、Minilab照片打印机、视频会议设备。

根据下列配置中的一个，本方法可将其全部或部分集成在计算机中，例如：

-在诸如“Windows”或“Mac OS”的操作***中，处理装置自动地修改源自或意在用于一些设备的图像。本发明可在图像输入到***期间或在按用户需求打印期间应用。

-在诸如“Photoshop”的图像处理应用中，处理装置自动地修改源自或意在用于一些设备的图像，这些设备诸如扫描仪、照片设备、打印机等。本方法可在当用户在“Photoshop”中激活滤波器命令时应用。

-在照片打印设备中(英语中诸如“Photofinishing”或“Minilab”)，处理装置修改源自诸如一次性相机、数字照片设备、光盘的一些照片设备的图像。

-诸如在Internet上的服务器上，为自动地改进源自一些照片设备(诸如一次性相机或数字照片设备)的图像的质量。本方法可在当图像在服务器上注册时或在当打印操作启动时应用。

术语表

Claims (30)

1.一种用于修改由具有像素值(102)的像素组成的数字图像(100)的方法，所述数字图像被分解成区域(103)，每个所述像素和至少一个相邻区域(105)相关，每个所述区域Zi(103)被赋予至少一个区域值(104)，每个所述区域Zi(103)被赋予至少一个参数值Vpij(203)，由区域Zi(103)和与所述区域(103)相关的参数值Vpij(203)组成的对(Zi；Vpij)的集合构成参数图像(201)，

所述方法包括：

-(a)为每个区域(103)，具体根据所述数字图像(100)的区域值(104)，确定一确定参数值Vpir(305)的步骤；此后将这样形成的所述参数图像(201)称作确定参数图像(505)；

所述区域值(104)在所述区域(103)的至少一个与邻接区域(403)间变化，此后将所述变化称为数字图像的变化(401)；

所述确定参数值(305)在所述区域(103)与至少一个邻接区域(403)间变化，此后将所述变化称为确定参数图像(402)的变化；

-(b)根据数字图像的所述变化(401)，通过减小确定参数图像(505)的所述变化以便产生一参数图像来正则化确定参数图像(505)的步骤，所述参数图像具有小于数字图像所述变化(401)的水平的变化水平，此后称为正则化参数图像(507)；

-(c)根据关于与所述数字图像(100)的确定像素(101)相邻的区域的所述正则化参数图像(507)的参数值(203)来修改所述确定像素的像素值(102)的步骤；

从而对每个所述像素有差别地并对邻接区域准正则地修改数字图像。

2.根据权利要求1的方法，所述方法为这种方法，其中每个区域(103)由一个像素(101)组成。

3.根据权利要求1的方法，所述方法为这样的方法：其中每个区域(103)由一组邻接像素(101)组成。

4.根据权利要求1的方法，所述确定参数值(305)为所述区域值(104)。

5.根据权利要求1的方法，所述区域值(104)是与所述区域(103)相关的像素值(102)的最大值和/或与所述区域(103)相关的像素值(102)的最小值和/或根据与所述区域(103)相关的像素值(102)计算的值。

6.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，已将单个确定参数值(305)赋予每个区域(103)；

变化水平小于数字图像所述变化的水平的所述参数图像(201)此后称为受控变化图像；为了减小确定参数图像的所述变化，并为了产生具有比数字图像(100)所述变化的水平小的变化水平的正则化参数图像(507)，所述方法还包括：

-从受控变化图像中选择接近于确定参数图像(505)的参数图像的步骤；

从而获得构成正则化参数图像的参数图像。

7.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，已将单个确定参数值(305)赋予每个区域(103)；

变化水平小于数字图像所述变化的水平的所述参数图像此后称为受控变化图像；为了减小确定参数图像(505)的所述变化并为了产生具有比数字图像所述变化的水平小的变化水平的正则化参数图像(507)，所述方法还包括：

-从受控变化图像中选择满足下列条件的参数图像(Zi；Vpi(c))的步骤：

^*至少对于一些区域，任何区域的确定参数图像的确定参数值都小于或等于所选参数图像的所述参数值，

^*至少对于一些区域，区域的所选参数图像的参数值小于或等于多数受控变化图像(Zi；Vpi(q))的参数值；

从而获得构成正则化参数图像的参数图像。

8.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，已将单个确定参数值(305)赋予每个区域(103)；

此后将变化水平小于数字图像所述变化的水平的所述参数图像称为受控变化图像；为了减小确定参数图像(505)的所述变化，并为了产生具有比数字图像所述变化的水平小的变化水平的正则化参数图像(507)，所述方法还包括：

-从所述受控变化图像中选择满足下列条件的参数图像(Zi；Vpi(c))的步骤：

^*至少对于一些区域，任何区域的确定参数图像的确定参数值都大于或等于所选参数图像的所述参数值，

^*至少对于一些区域，区域的所选参数图像的参数值(大于或等于多数受控变化图像(Zi；Vpi(q))的参数值；

从而获得构成正则化参数图像的参数图像。

9.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，为了根据数字图像的所述变化来正则化确定参数图像，所述方法采用包括下列步骤的算法：

对于限定的区域Zi，通过组合下列值来确定第n+1个参数图像的所述对(Zi；Vpi(n+1))的参数值Vpi(n+1)的步骤：

^*其区域Zj位于所述区域Zi的邻近中的第n个图像和/或第n+1个图像的所述对的参数值Vpj(n)和/或VPj(n+1)，与

^*作为所述区域Zi和所述区域Zj间的数字图像变化的函数的校正值，

-逐步迭代前面的步骤的步骤；

所述算法通过首先将其施加到所述确定参数图像的所述对来初始化。

10.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，为了修改数字图像(100)的确定像素(101)的像素值(102)，所述方法还包括下列步骤：

-根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像(507)的参数值来内插关于所述确定像素的参数值(603)的步骤，

-通过采用这样内插的参数值(603)修改所述确定像素的值的步骤。

11.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，已对每个区域(103)赋予单个确定参数值(305)，为了修改所述数字图像(100)的确定像素(101)的像素值(102)，所述方法还包括下列步骤：

-根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像(507)的参数值来内插关于所述确定像素的参数值(603)的步骤，

-通过将伽马函数施加到这样内插的参数值(603)来计算系数(1104)的步骤，

-将所述确定像素的像素值(102)乘以所述系数(1104)的步骤。

12.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，已对每个区域赋予两个确定参数值，此后将这两个参数值称为第一参数值和第二参数值；为了修改所述数字图像(100)的确定像素(101)的像素值(102)，所述方法还包括下列步骤：

-根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像(507)的所述第一参数值来内插关于所述确定像素的第一参数值的步骤，

-根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像(507)的所述第二参数值来内插关于所述确定像素的第二参数值的步骤，

-根据这样内插的所述第一参数值和所述第二参数值选择仿射变换(1204)的步骤，

-对每个像素值施加所述仿射变换(1204)的步骤。

13.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，为了修改所述数字图像的确定像素的像素值，所述方法还包括下列步骤：

-根据所述正则化参数图像的参数值和像素值来计算系数的步骤，

-根据该系数和所述确定像素的所述像素值来计算所述确定像素的每个像素值的步骤。

14.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，为了修改所述数字图像的确定像素的像素值，所述方法还包括下列步骤：

-根据所述正则化参数图像的参数值和像素值来计算系数的步骤，

-将所述确定像素的每个像素值乘以该系数的步骤。

15.根据权利要求1至5中的任何一项的方法，所述方法旨在增加所述数字图像的暗部分(1002)的亮度；所述方法还保留所述数字图像那些暗且范围小的部分的亮度，

所述方法还包括步骤：根据相邻区域的确定参数值，计算所述暗且范围小的部分的区域的确定参数值，从而使讨论中的区域的确定参数值之间的差为小。

16.一种用于修改由具有像素值(102)的像素(101)所组成的数字图像(100)的***，所述数字图像(100)被分解成区域Zi(103)，每个所述像素(101)中和至少一个相邻区域相关，每个所述区域Zi(103)被赋予至少一个区域值(104)，每个所述区域Zi(103)被赋予至少一个参数值Vpij(203)，由区域Zi(103)和与所述区域Zi(103)相关的参数值Vpij(203)组成的对(Zi；Vpij)的集合构成参数图像(201)，

其特征在于所述***包括：

-(a)第一计算装置(504)，使得有可能为每个区域(103)具体根据所述数字图像(100)的区域值(104)来确定确定参数值Vpir(305)；此后将这样形成的所述参数图像称为确定参数图像(505)；

所述区域值(104)在所述区域中的至少一个和邻接区域之间变化，此后将所述变化称为数字图像的变化(401)；

所述确定参数值(305)在所述区域和其至少一个的邻接区域间变化，此后将所述变化称为确定参数图像的变化；

-(b)第二计算装置(506)，使得有可能通过减小确定参数图像的所述变化以便产生一参数图像，根据所述数字图像的变化(401)来正则化确定参数图像(505)，所述参数图像此后被称为正则化参数图像(507)，其具有小于数字图像所述变化(401)的水平的变化水平；

-(c)第三计算装置(508)，使得有可能根据关于与所述数字图像(100)的确定像素(101)相邻的区域的所述正则化参数图像(507)的参数值来修改所述确定像素的像素值(102)；

从而对每个所述像素有差别地并对邻接区域准正则地修改所述数字图像。

17.根据权利要求16的***，所述***为这样的***：其中每个区域(103)由一个像素(101)组成。

18.根据权利要求16的***，所述***是这种***，其中每个区域(103)由一组邻接的像素(101)组成。

19.根据权利要求16的***，所述确定参数值(305)是所述区域值(104)。

20.根据权利要求16的***，所述区域值(104)是与所述区域相关的像素值(102)的最大值和/或与区域(103)相关的像素值(102)的最小值和/或根据与所述区域相关的像素值(102)计算的值。

21.根据权利要求16至20中任何一项的***，已将单个确定参数值(305)赋予每个区域(103)；

变化水平小于数字图像所述变化(401)的水平的所述参数图像，此后被称为受控变化图像；为了减小确定参数图像(505)的所述变化，并为了产生具有比数字图像所述变化的水平小的变化水平的正则化参数图像(507)，所述***还包括：

-第一选择装置(703)，用于从所述受控变化图像中选择接近于确定参数图像(505)的参数图像；

从而获得构成正则化参数图像的参数图像。

22.根据权利要求16至20中任何一项的***，已将单个确定参数值(305)赋予每个区域(103)；

变化水平小于数字图像所述变化的水平的所述参数图像此后被称为受控变化图像；为了减小确定参数图像(505)的所述变化并为了产生具有比数字图像所述变化的水平小的变化水平的正则化参数图像(507)，所述***还包括：

-第二选择装置(703)，用于从所述受控变化图像中选择满足以下条件的参数图像(Zi；Vpi(c))：

^*至少对于一些区域，任何区域的确定参数图像的确定参数值都小于或等于所选参数图像的所述参数值，

^*至少对于一些区域，区域的所选参数图像的参数值小于或等于多数受控变化图像(Zi；Vpi(q))的参数值；

从而获得构成正则化参数图像的参数图像。

23.根据权利要求16至20中任何一项的***，已将单个确定参数值(203)赋予每个区域(103)；

变化水平小于数字图像所述变化的水平的所述参数图像此后被称为受控变化图像；为了减小确定参数图像(505)的所述变化并为了产生具有比数字图像所述变化的水平小的变化水平的正则化参数图像(507)，所述***还包括：

-第三选择装置(703)，用于从所述受控变化图像中选择满足以下条件的参数图像(Zi；Vpi(c))：

^*至少对于一些区域，任何区域的确定参数图像的确定参数值都大于或等于所选参数图像的所述参数值，

^*至少对于一些区域，区域的所选参数图像的参数值大于或等于多数受控变化图像(Zi；Vpi(q))的参数值；

从而获得构成正则化参数图像的参数图像。

24.根据权利要求16至20中的任何一项的***，为了根据数字图像的所述变化来正则化确定参数图像，所述***采用包括下列计算步骤的算法：

为限定的区域Zi，通过组合下列值来确定第n+1个参数图像的所述对(Zi；Vpi(n+1))的参数值Vpi(n+1)的步骤：

^*其区域Zj位于所述区域Zi的邻近中的第n个图像和/或第n+1个图像的所述对的参数值Vpj(n)和/或Vpj(n+1)，与

^*作为所述区域Zi和所述区域Zj间的数字图像变化的函数的校正值，

-逐步迭代前面的步骤的步骤；

所述算法通过首先将其施加到确定参数图像的所述对来初始化。

25.根据权利要求16至20中的任何一项的***，为了修改所述数字图像的确定像素的像素值，所述第三计算装置(508)执行下列操作：

-根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像的参数值来内插关于所述确定像素的参数值的操作(602)，

-通过采用这样内插的参数值来修改所述确定像素的值的操作(604)。

26.根据权利要求16至20中的任何一项的***，已对每个区域赋予单个确定参数值，为了修改所述数字图像的确定像素的像素值，所述第三计算装置(508)执行下列操作：

-根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像的参数值来内插关于所述确定像素的参数值的操作(1100)，

-通过将伽马函数施加到这样内插的参数值来计算系数的操作(1101)，

-将所述确定像素的像素值乘以所述系数的操作(1102)。

27.根据权利要求16至20中的任何一项的***，已对每个区域赋予两个确定参数值，此后将这两个参数值称为第一参数值和第二参数值；为了修改所述数字图像的确定像素的像素值，所述第三计算装置执行下列操作：

-包括根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像的所述第一参数值来内插关于所述确定像素的第一参数值的操作，

-包括根据关于与所述确定像素相邻的区域的所述正则化参数图像的所述第二参数值来内插关于所述确定像素的第二参数值的操作，

-包括根据这样内插的所述第一参数值和所述第二参数值来选择仿射变换的操作，

-包括对每个像素值施加所述仿射变换的操作。

28.根据权利要求16至20中的任何一项的***，为了修改所述数字图像的确定像素的像素值，所述第三计算装置(508)执行下列操作：

-包括根据所述正则化参数图像的参数值和像素值来计算系数的操作，

-包括根据该系数和所述确定像素的所述像素值来计算所述确定像素的每个像素值的操作。

29.根据权利要求16至20中的任何一项的***，为了修改所述数字图像的确定像素的像素值，所述第三计算装置(508)执行下列操作：

-包括根据所述正则化参数图像的参数值和像素值计算系数的操作，

-包括将所述确定像素的每个像素值乘以该系数的操作。

30.根据权利要求16至20中的任何一项的***，所述***旨在增加所述数字图像(100)的暗部分(1002)的亮度；所述***还保留所述数字图像(100)那些暗且范围小的部分的亮度，

所述***还包括第四计算装置(902)，用于根据相邻区域的确定参数值来计算所述暗且范围小的部分的区域的确定参数值，从而使讨论中的区域的确定参数值之间的差为小。

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