[发明专利]自适应图像对比度增强的方法

说明书

发明领域和背景

本发明涉及数字图像处理，尤其涉及通过处理像素亮度值的直方图来增强数字图像对比度的方法。

基于直方图均衡化的对比度增强是图像处理方面的一种标准技术。与诸如仅相对于相邻像素值改变像素值的过滤之类的局部技术不同，对比度增强是一种基于整个图像的直方图来改变像素值的全局方法。因此对比度增强对图像的总体外观具有显著影响。对比度增强强调薄弱细节并可“照亮”初始暗淡的图像区域。

在视频信号的对比度增强中存在两个挑战：避免噪声放大以及实时增强图像的对比度。

关于噪声放大，正如图像的信号细节由对比度增强强调，所以噪声也由对比度增强放大。必须特别小心以将有噪声的视频信号中的这种典型后果最小化。

关于实时对比度增强，对比度增强法仅在已经计算出一个视频帧的完整直方图之后才校正该帧的像素值。因此，实时对比度增强需要某种形式的延迟。通常，或者将针对每一帧计算的校正应用到随后帧，或者将每一帧延迟足够长的时间以应用其自身的校正。

在例如，A.K.Jain，Fundamentals of Digital Image Processing(数字图像处理原理)(Prentice-Hall出版社，1988)的图像处理方面的基础教科书中描述了对比度增强技术。标准的现有技术直方图均衡化技术如下进行：

1.计算图像直方图H(g)：具有灰度级g的像素的数量，其中g是区间[0，N]中的整数。

2.计算累加直方图F(g)=Σk=0gH(g)Σk=0NH(g).]]>由Fmin表示在直方图中获得的最小正值，即，除以所有的H(g)的和的第一个非零H(g)。

3.根据P(g)=[(F(g)-Fmin1-Fmin)L+0.5]]]>将灰度值为g的像素变换成“均衡化”新分辨率[0，...L]。为了产生具有增强对比度的图像，采用值L＝N。为了动态范围缩减(数据量化)的目的，采用小于N的L值。

将该标准方法或类似方法应用到视频序列的各帧可能导致时间上的不连续性并可能对于诸如室外景物与室内景物之类的不同类型的景物呈现出不稳定的性能。因此，必须修改标准技术，以用于具有其附加的时间维度的视频图像流。此外，该方法应健壮，应对宽泛类别的典型视频序列良好执行，并应具有充分低的复杂性以便实时地实现。解决这种或有关问题的现有技术专利包括：

Opittek等人的美国专利第3,979,555号

Ketcham等人的美国专利第3,983,320号

Fitch等人的美国专利第4,231,065号

Bailey等人的美国专利第4,353,092号