CN107680056B - 一种图像处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像处理方法及装置。该方法包括如下步骤：统计目标图像中的像素在不同亮度值的数量分布情况；确定像素数量最多的初始中心亮度值，以及确定所述目标图像的平均亮度值；调整所述目标图像的像素在不同亮度值的数量分布情况，以使调整后的图像中像素数量最多的新的中心亮度值相比所述初始中心亮度值更加接近所述平均亮度值，且增加包含所述新的中心亮度值的预设亮度阈值的像素亮度值范围。本发明公开了一种图像处理方法及装置，通过扩大中心亮度区域显示范围，调整图像亮度分布情况，实现图像细节增强。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种图像处理方法与装置。
背景技术
图像处理包含强调图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。
很多由于场景条件的影响图像拍摄的视觉效果不佳，这就需要图像处理技术来改善人的视觉效果，比如突出图像中目标物体的某些特点、从数字图像中提取目标物的特征参数等，这些都有利于对图像中目标的识别、跟踪和理解。
由于相机表现出的灰阶有限，拍照获取的图像可能会损失部分细节。拍照时对焦亮度较暗区域，则所拍图像高亮度像素更集中，亮度较高部分的细节有损失；对焦亮度较亮区域，则所拍图像低亮度像素集中，亮度较暗部分的细节有损失。
发明内容
本发明主要解决的问题是提供了一种图像处理方法与装置，通过扩大中心亮度区域显示范围，调整图像亮度分布情况，实现图像细节增强。
解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种图像处理方法，该方法包括：统计目标图像中的像素在不同亮度值的数量分布情况；确定像素数量最多的初始中心亮度值，以及确定所述目标图像的平均亮度值；调整所述目标图像的像素在不同亮度值的数量分布情况，以使调整后的图像中像素数量最多的新的中心亮度值相比所述初始中心亮度值更加接近所述平均亮度值，且增加包含所述新的中心亮度值的预设亮度阈值的像素亮度值范围。
解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种图像处理装置，包括互相连接的存储器和处理器及输入输出装置，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，用以实现上述的方法。
通过上述方案，本发明的有益效果是：本发明公开了一种图像处理方法及装置。该方法包括：统计目标图像中的像素在不同亮度值的数量分布情况；确定像素数量最多的初始中心亮度值，以及确定所述目标图像的平均亮度值；调整所述目标图像的像素在不同亮度值的数量分布情况，以使调整后的图像中像素数量最多的新的中心亮度值相比所述初始中心亮度值更加接近所述平均亮度值，且增加包含所述新的中心亮度值的预设亮度阈值的像素亮度值范围；将亮度值转化为图像像素值，得到调整后的图像。本发明公开了一种图像处理方法及装置，通过扩大中心亮度区域显示范围，调整图像亮度分布情况，实现图像细节增强。
附图说明
图1是本发明提供的图像处理方法一实施例流程示意图；
图2是本发明提供的图像处理方法一实施例目标图像的亮度值—像素数量示意图；
图3是本发明提供的图像处理方法一实施例目标图像调整后的亮度值—像素数量示意图；
图4是本发明提供的图像处理方法另一实施例的流程示意图；
图5是本发明提供的图像处理方法另一实施例中调整低亮度值的流程示意图；
图6是本发明提供的图像处理方法另一实施例中调整高亮度值的流程示意图；
图7a是本发明提供的图像处理方法另一实施例中低亮度值的亮度值—像素数量示意图；
图7b是本发明提供的图像处理方法另一实施例中低亮度值调整后的亮度值—像素数量示意图；
图8a是本发明提供的图像处理方法另一实施例中高亮度值的亮度值—像素数量示意图；
图8b是本发明提供的图像处理方法另一实施例中高亮度值调整后的亮度值—像素数量示意图；
图9是本发明提供的的图像处理装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，图1是本发明提供的图像处理方法一实施例流程示意图，该图像处理方法包括：
步骤11：统计目标图像中的像素在不同亮度值的数量分布情况。
可以理解的，其中的亮度值一般是对于灰度图像(黑白图像)而言的，用于表示灰度图像的明暗程度，而对于彩色图像，亮度值可以是彩色图像中某一颜色分量的亮度值。以RGB图像为例，在RGB图像中的一个像素的亮度值可以是其中R、G或B颜色分量的亮度值。
在一种实施例中，可以采用28＝256个亮度值来表示，即0-255，0灰阶表示黑色，255灰阶表示白色。
可选的，在此步骤之前，还可以包括：获取目标图像；在所述目标图像为灰度图像时，由于亮度值等于灰度值，因此可以获取所述目标图像中每个像素的灰度值作为亮度值；在所述目标图像为彩色图像时，获取所述目标图像中每个像素的一颜色分量的亮度值。
可选的，对于彩色图像中一个像素的亮度值L的计算方法有：利用(Y,Cr,Cb)颜色空间中的Y值来表示亮度值L，Cr和Cb分别表示红色和蓝色的色度；或者，还可以采用(R,G,B)颜色空间中RGB分量来表示亮度值，例如亮度等于0.299R+0.587G+0.114B或Max(R,G,B)；或者，还可以采用(L,a,b)颜色空间来表示亮度值，其中的L，a和b为色度坐标等。
在一具体的实施例，步骤11可以具体是：获取所述目标图像的亮度值，以亮度值为横坐标、像素数量为纵坐标建立亮度值—像素数量直方图。
具体参阅图2，图2是本发明提供的图像处理方法一实施例目标图像的亮度值—像素数量示意图，其中x轴表示亮度值，y轴表示像素数量，N为像素数量，Z1和Z2为N个像素对应的亮度值。
步骤12：确定像素数量最多的初始中心亮度值，以及确定所述目标图像的平均亮度值。
根据亮度值—像素数量直方图，获取像素个数最多的像素点对应的亮度值，即为初始中心亮度值；将所述目标图像得亮度值进行平均得到平均亮度值。
步骤13：调整所述目标图像的像素在不同亮度值的数量分布情况，以使调整后的图像中像素数量最多的新的中心亮度值相比所述初始中心亮度值更加接近所述平均亮度值，且增加包含所述新的中心亮度值的预设亮度阈值的像素亮度值范围。
请参阅图3，图3是本发明提供的图像处理方法一实施例目标图像调整后的亮度值—像素数量示意图，其中x轴表示亮度值，y轴表示像素数量，N为像素数量，Z3和Z4为N个像素对应的亮度值。可以看到，与图2相比，处理后的所述目标图像的中心像素点附近的亮度范围变宽。
可选的，在调整所述目标图像的亮度值之后，将每个像素的亮度值转化为相应的像素值；对于灰度图像，亮度值为灰度值，因此图像像素值即为调整后的亮度值，根据所述的调整后的亮度值即可获得图像的像素值；对于彩色图像，需要采用颜色空间，将亮度值转化为图像像素值，从而得到调整后的图像。
区别于现有技术，本实施方式公开的图像处理方法，首先统计目标图像中的像素在不同亮度值的数量分布情况；其次确定像素数量最多的初始中心亮度值，以及确定所述目标图像的平均亮度值；然后调整所述目标图像的像素在不同亮度值的数量分布情况，以使调整后的图像中像素数量最多的新的中心亮度值相比所述初始中心亮度值更加接近所述平均亮度值，且增加包含所述新的中心亮度值的预设亮度阈值的像素亮度值范围。通过扩大中心亮度区域显示范围，调整图像亮度分布情况，实现图像细节增强。例如像素数量N＝100，亮度值Z1＝100，亮度值Z2＝150，中心亮度值为130，亮度值Z3＝90，亮度值Z2＝165，新中心亮度值为128，100个像素对应得亮度值范围为50，调整后亮度值范围变成75。
参阅图4，图4是本发明提供的图像处理方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：
步骤41：以亮度值为横坐标、像素数量为纵坐标建立亮度值—像素数量直方图。
步骤42：利用亮度值—像素数量直方图，确定其中像素数量的最大值对应的亮度值为初始中心亮度值；以及利用亮度值—像素数量直方图，确定高亮度值和低亮度值，将目标图像的亮度值进行平均得到平均亮度值。
可选的，在步骤42中，利用亮度值—像素数量直方图，确定高亮度值和低亮度值，将目标图像的亮度值进行平均得到平均亮度值，可以具体采用以下方法：
从亮度值最小的像素开始累计设定数量个像素，将累计的最后的一个像素的亮度值作为低亮度值；以及从亮度值最大的像素开始累计设定数量个像素，将累计的最后的一个像素的亮度值作为高亮度值。
例如，目标图像为灰度图像，设定40个像素，在亮度值—像素数量直方图中，40个像素对应的亮度值分别为50和200，那低亮度值为50，高亮度值为200；如果40个像素没有与之对应的亮度值，则选取其与其相差最小的数目对应的亮度值，如39或41个像素对应的亮度值。
步骤43：对平均亮度值进行加权处理，将加权处理后的平均亮度值作为新的中心亮度值。
其中，当初始中心亮度值大于平均亮度值时，加权处理的加权系数大于1，当初始中心亮度值小于平均亮度值时，加权处理的加权系数小于1。
步骤44：在低亮度值大于设定低亮度阈值时，减小低亮度值；以及在高亮度值小于设定高亮度阈值时，增大高亮度值。
可选的，步骤44可以具体包括：
在低亮度值大于设定低亮度阈值时，对低亮度值进行加权处理，将低亮度值L1乘以低亮度调整系数R1；在加权处理后的低亮度值小于设定低亮度阈值时，将加权后的低亮度值作为新的低亮度值；在加权处理后的低亮度值大于设定低亮度阈值时，将低亮度阈值作为新的低亮度值；以及
在高亮度值小于设定高亮度阈值时，对高亮度值进行加权处理；在加权处理后的高亮度值大于设定低亮度阈值时，将加权后的高亮度值作为新的高亮度值；在加权处理后的高亮度值小于设定高亮度阈值时，将高亮度阈值作为新的高亮度值。
可选的，下面通过两个示意图对步骤44进行详细说明：
参照图5，图5为本发明提供的图像处理方法另一实施例中调整低亮度值的流程示意图。
在所述低亮度值小于设定低亮度阈值时，低亮度值不变，即新的低亮度值等于原来的低亮度值。
在所述低亮度值大于设定低亮度阈值时，减小所述低亮度值，具体包括：
在所述低亮度值大于设定低亮度阈值时，对所述低亮度值进行加权处理，将低亮度值L1乘以低亮度调整系数R1。
其中，在加权处理后的低亮度值L2小于所述设定低亮度阈值T1时，将加权后的低亮度值作为新的低亮度值；在加权处理后的低亮度值大于所述设定低亮度阈值时，将所述低亮度阈值作为新的低亮度值，即L2＝min{T1*R1,T1}。
参照图6，图6为本发明提供的图像处理方法另一实施例中调整高亮度值的流程示意图。
在所述高亮度值大于设定高亮度阈值时，高亮度值不变，即新的高亮度值等于原来的高亮度值。
在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，增大所述高亮度值，具体包括：
在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，对所述高亮度值进行加权处理，将高亮度值H2乘以高亮度调整系数R2。
其中，在加权处理后的高亮度值H2大于所述设定高亮度阈值T2时，将加权后的高亮度值作为新的高亮度值；在加权处理后的高亮度值小于所述设定高亮度阈值时，将所述高亮度阈值作为新的高亮度值，即H2＝min{T2*R2,T2}。
如图7a和图7b所示，图7a是本发明提供的图像处理方法另一实施例中低亮度值的亮度值—像素数量示意图，图7b是本发明提供的图像处理方法另一实施例中低亮度值调整后的亮度值—像素数量示意图；N1为像素数量，G1为该像素数量对应的低亮度值，G2为该像素数量对应的新的低亮度值，从图中可以看到低亮度范围变宽。例如，N1＝70，G1＝100，G2＝80，低亮度值向左移动，低亮度范围扩大。
如图8a和图8b所示，图8a是本发明提供的图像处理方法另一实施例中高亮度值的亮度值—像素数量示意图，图8b是本发明提供的图像处理方法另一实施例中高亮度值调整后的亮度值—像素数量示意图；N2为像素数量，K1为该像素数量对应的高亮度值，K2为该像素数量对应的新的高亮度值，从图中可以看到高亮度范围变宽。例如，N2＝70，K1＝180，K2＝200，高亮度值向右移动，高亮度范围扩大。
步骤45：获得亮度调整后的每个像素的亮度值。
调整所述目标图像的像素在不同亮度值的数量分布情况，包括：
假设图像大小为M×N(M、N为正整数)，对每一个像素采用以下公式获得亮度调整后的每个像素的亮度值：
其中，L为每个像素的亮度值，L'为亮度调整后对应像素的亮度值，L1为低亮度值，L2为新的低亮度值，H1为高亮度值，H2为新的高亮度值，M1为初始中心亮度值，M2为新的中心亮度值。
此上述步骤之后还包括将调整亮度值后的图像表示出来，如果目标图像是灰度图像，则可根据亮度值直接输出图像；如果目标图像是彩色图像，就需要进行转化才能得到输出图像。
例如：如果彩色图像使用(L,a,b)颜色空间中的L作为亮度值，则按照下面公式进行获取调整后的彩色图像的R、G、B分量：
首先将(L,a,b)颜色空间转化为(X,Y,Z)颜色空间：
L＝116f(Y/Y0)-16
a＝500[f(X/X0)-f(Y/Y0)]
b＝200[f(Y/Y0)-f(Z/Z0)]
其中，函数
再将(X,Y,Z)颜色空间转化为(R,G,B)颜色空间：
根据上述的步骤可将每个像素的亮度信息转化为图像的颜色分量信息，实现对所述目标图像的亮度调整，增强亮度集中区域的图像细节，通过将图像低亮度值调得更低，将图像高亮度值调得更高，可整体提高图像亮度显示范围，从而增强图像对比度。
参阅图9，图9是本发明提供的图像处理装置一实施例的结构示意图，该亮度缺陷检测装置90包括输入输出装置91、存储器92以及处理器93；其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，用于实现以下步骤：
统计目标图像中的像素在不同亮度值的数量分布情况；确定像素数量最多的初始中心亮度值，以及确定所述目标图像的平均亮度值；调整所述目标图像的像素在不同亮度值的数量分布情况，以使调整后的图像中像素数量最多的新的中心亮度值相比所述初始中心亮度值更加接近所述平均亮度值，且增加包含所述新的中心亮度值的预设亮度阈值的像素亮度值范围；将亮度值转化为图像像素值，得到调整后的图像。
可选的，处理器93还用于执行：以亮度值为横坐标、像素数量为纵坐标建立亮度值—像素数量直方图。
可选的，处理器93还用于执行：利用所述亮度值—像素数量直方图，确定其中像素数量的最大值对应的亮度值为所述初始中心亮度值；以及利用所述亮度值—像素数量直方图，确定高亮度值和低亮度值，将所述目标图像的亮度值进行平均得到所述平均亮度值。
可选的，处理器93还用于执行：从亮度值最小的像素开始累计设定数量个像素，将累计的最后的一个像素的亮度值作为所述低亮度值；以及从亮度值最大的像素开始累计所述设定数量个像素，将累计的最后的一个像素的亮度值作为所述高亮度值。
可选的，处理器93还用于执行：在所述低亮度值大于设定低亮度阈值时，减小所述低亮度值；以及在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，增大所述高亮度值。
可选的，处理器93还用于执行：在所述低亮度值大于设定低亮度阈值时，对所述低亮度值进行加权处理；在加权处理后的低亮度值小于所述设定低亮度阈值时，将加权后的低亮度值作为新的低亮度值；在加权处理后的低亮度值大于所述设定低亮度阈值时，将所述低亮度阈值作为新的低亮度值；所述在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，增大所述高亮度值的步骤，包括：在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，对所述高亮度值进行加权处理；在加权处理后的高亮度值大于所述设定低亮度阈值时，将加权后的高亮度值作为新的高亮度值；在加权处理后的高亮度值小于所述设定高亮度阈值时，将所述高亮度阈值作为新的高亮度值。
可选的，处理器93还用于执行：采用以下公式获得亮度调整后的每个像素的亮度值：
其中，L为每个像素的亮度值，L'为亮度调整后对应像素的亮度值，L1为低亮度值，L2为新的低亮度值，H1为高亮度值，H2为新的高亮度值，M1为初始中心亮度值，M2为新的中心亮度值。
可选的，处理器93还用于执行：对所述平均亮度值进行加权处理，将加权处理后的平均亮度值作为所述新的中心亮度值；其中，当所述初始中心亮度值大于所述平均亮度值时，所述加权处理的加权系数大于1，当所述初始中心亮度值小于所述平均亮度值时，所述加权处理的加权系数小于1。
可选的，处理器93还用于执行：获取目标图像；在所述目标图像为灰度图像时，获取所述目标图像中每个像素的灰度值作为亮度值；在所述目标图像为彩色图像时，获取所述目标图像中每个像素的一颜色分量的亮度值。
可选的，所述图像处理装置可以为显示器，或可以与显示器连接独立的装置。
可以理解的，本实施例提供的图像处理装置所执行的步骤和工作原理与上述实施例中的图像处理方法类似，这里不再赘述。
在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种图像处理方法，其特征在于，包括：
以亮度值为横坐标、像素数量为纵坐标建立亮度值—像素数量直方图；
确定像素数量最多的初始中心亮度值，以及利用所述亮度值—像素数量直方图，确定高亮度值和低亮度值，将目标图像的亮度值进行平均得到平均亮度值；
对所述平均亮度值进行加权处理，将加权处理后的平均亮度值作为新的中心亮度值，以使所述新的中心亮度值与所述平均亮度值之间的差值小于所述初始中心亮度值与所述平均亮度值之间的差值，且增加包含所述新的中心亮度值的预设亮度阈值的像素亮度值范围；
在所述低亮度值大于设定低亮度阈值时，减小所述低亮度值；以及在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，增大所述高亮度值；
获得亮度调整后的每个像素的亮度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述确定像素数量最多的初始中心亮度值的步骤，包括：
利用所述亮度值—像素数量直方图，确定其中像素数量的最大值对应的亮度值为所述初始中心亮度值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述利用所述亮度值—像素数量直方图，确定高亮度值和低亮度值的步骤，包括：
从亮度值最小的像素开始累计设定数量个像素，将累计的最后的一个像素的亮度值作为所述低亮度值；以及
从亮度值最大的像素开始累计所述设定数量个像素，将累计的最后的一个像素的亮度值作为所述高亮度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述在所述低亮度值大于设定低亮度阈值时，减小所述低亮度值的步骤，包括：
在所述低亮度值大于设定低亮度阈值时，对所述低亮度值进行加权处理；
在加权处理后的低亮度值小于所述设定低亮度阈值时，将加权后的低亮度值作为新的低亮度值；
在加权处理后的低亮度值大于所述设定低亮度阈值时，将所述低亮度阈值作为新的低亮度值；
所述在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，增大所述高亮度值的步骤，包括：
在所述高亮度值小于设定高亮度阈值时，对所述高亮度值进行加权处理；
在加权处理后的高亮度值大于所述设定低亮度阈值时，将加权后的高亮度值作为新的高亮度值；
在加权处理后的高亮度值小于所述设定高亮度阈值时，将所述高亮度阈值作为新的高亮度值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
采用以下公式获得亮度调整后的每个像素的亮度值：
其中，L为每个像素的亮度值，L'为亮度调整后对应像素的亮度值，L1为低亮度值，L2为新的低亮度值，H1为高亮度值，H2为新的高亮度值，M1为初始中心亮度值，M2为新的中心亮度值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
当所述初始中心亮度值大于所述平均亮度值时，所述加权处理的加权系数大于1，当所述初始中心亮度值小于所述平均亮度值时，所述加权处理的加权系数小于1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以亮度值为横坐标、像素数量为纵坐标建立亮度值—像素数量直方图的步骤之前，还包括：
获取目标图像；
在所述目标图像为灰度图像时，获取所述目标图像中每个像素的灰度值作为亮度值；
在所述目标图像为彩色图像时，获取所述目标图像中每个像素的一颜色分量的亮度值。
8.一种图像处理装置，其特征在于，包括互相连接的存储器和处理器及输入输出装置，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，用以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
Priority Applications (3)
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