[发明专利]一种提高数字摄像设备视频图像质量的前处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理领域中的一种方法和装置，尤其涉及便携式数字摄像设备视频图像质量的处理方法和装置，具体说是一种提高数字摄像设备视频图像质量的前处理方法和装置。

背景技术

便携式数字摄像设备，诸如移动通讯中的手机等手持轻便设备上的摄像机，所拍摄的图像，由于摄像头的能力有限和所拍摄条件的复杂多变性，使视频图像本身常常噪声较大，或者模糊昏暗不清，色彩层次感不强，视频图像的质量不好。但是视频图像质量是个很敏感和重要的问题，随着3G、IPTV、数字广播、互联网等流媒体应用的不断发展，移动视频应用中，对其视频质量的需求也越来越突出。可拍照手机也常可能被用于光线条件较差的地方，如KTV、酒吧、音乐会或体育比赛现场，所以使其在各种复杂恶劣的环境下尽量展现出色彩丰富、清晰的图像是很重要的。

数字成像的摄像机，是一种把景物光像变为电信号的装置。其结构大致可分为以下几部分：光学系统(主要指镜头)，光电转换系统(主要指摄像管或固体摄像器件)，以及电路系统(主要指视频处理电路)。其中电路系统，即视频处理电路是用来增强视频信号质量的软件处理通道，它拥有摄像机自动曝光控制、自动白平衡、自动聚焦控制等策略，但由于环境、控制策略和摄像头能力等的限制，还需要前处理增强技术的配合，来提高摄像头采集视频图像的质量。

数字视频增强处理的方法在数字平板电视显示系统中已经得到普遍的研究和应用，包括水晶画面、自然调色、鲜明对比、亮彩修正、颜色细节处理、3∶2电影模式处理等等，几种功能同时作用，将细节部分的清晰度更加完善，呈现出更加完美、生动的效果。

在数字视频采集系统方面，有的技术是将图像传感器阵列与图像信号处理器内嵌在一起，通过对特定摄像头内部电路的改进，使其能在各种光线条件下获得高质量图像。但是这种对摄像机本身的改进技术并不具有普遍适用性和简单易行的可扩展性。本发明不但对提高移动通讯系统中多媒体业务的服务质量以及提高产品的竞争力和长足发展都具有重要的作用；而且还具有良好的可移植性。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种适应性强且具有简单易行的可扩展性的提高数字摄像设备视频图像质量的前处理方法，以提高便携式数字摄像设备的自适应控制调节能力，增强视频图像的质量。

为了解决上述问题，本发明提供了一种提高数字摄像设备视频图像质量的前处理方法，在摄像头系统和视频编码器之间设置前处理软件，该软件包括摄像头参数调节模块、视频图像质量检测模块、图像质量增强程度控制模块、图像质量增强模块；当数字摄像设备设在视频拍摄模式时，按照下述步骤对图像进行前处理：

第一步：每隔设定时间周期性地触发视频质量检测模块，对摄像头系统输出的视频图像信号质量进行检测评价；

第二步：根据检测评价结果，由摄像头参数调节模块调节该图像质量的一个或多个属性的摄像头参数，控制提高摄像头在相应属性的采集能力；若摄像头属性参数经调节达到了稳态平衡，则视频图像信号输出到编码器；如果调节后图像质量的一个或多个属性仍需增强，则进入下一步骤；

第三步视频图像信号进入图像质量增强程度控制模块，确定需增强的图像质量属性的增强程度；

第四步根据图像质量增强程度控制模块确定的增强程度，在图像质量增强模块中对需增强的图像质量属性进行增强，然后将视频图像信号输出到编码器。

所述图像质量的属性，包括：曝光度、噪声属性、图像清晰度、色彩饱和度。

所述视频图像质量检测模块对视频图像信号质量的一个或多个属性分通道进行检测分析：视频图像的质量分解为多个属性，在检测模块中分别对应着不同的分析检测算法，这样对曝光度、噪声、清晰度、色彩饱和度等可以同时并行分析；不同的属性，所采用的算法不同，预处理提取的特征也不同。例如，提取边缘的能量，用于检测分析清晰度；提取图像的亮度信息，用于检测分析曝光度等等，这里都可以采用现有的图像处理技术。

所述视频图像质量检测模块对视频图像信号曝光度检测，分为两个子功能：一个检测每帧图像整体曝光程度(即曝光不足或是曝光过度)，用于反馈摄像头参数调节模块，以调节摄像头的曝光度；另一个检测每帧图像曝光不均匀的程度，作为图像质量增强程度控制模块和图像质量增强模块曝光度增强调节时确定增强程度的根据。

所述视频图像质量检测模块检测每帧图像整体曝光程度(即曝光不足或是曝光过度)的具体方法是：

在该模块中首先计算图像Y分量的直方图，然后根据直方图计算图像偏暗或偏亮的像素数值，并与相应的阈值进行比较，以判断图像是否整体曝光不足或者是整体曝光过度。