[发明专利]动态对比度增强装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更具体地说，涉及一种视频图像后处理中的动态对比度增强装置和方法。

背景技术

对比度，简单来说就是显示器的白色亮度与黑色亮度的比值，相同白色/黑色亮度下，对比度越高画面层次感更加鲜明。

一般来说对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽，高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。对比度高的产品在一些暗部场景中的细节表现、清晰度和高速运动物体表现上优势更加明显。而对比度小，则会让画面灰蒙蒙的、丧失细节。特别是在彩色图像中，由于亮度分量与其它颜色分量，如饱和度、色度等分量息息相关，所以对比度的高低对画面的清晰度等都起具有很大的影响。

动态对比度(Dynamic Contrast Enhancement，DCE)，指的是液晶显示器在某些特定情况下测得的对比度数值，例如逐一测试屏幕的每一个区域，将对比度最大的区域的对比度值，作为该产品的对比度参数。

动态对比度与全开/全关对比度相同，同样是测试显示器接收全白信号时所显示的亮度与全黑信号显示器的亮度的比值。与全开/全关对比度不同的是，显示器会通过调节背光灯管亮度，从而使接收全白信号时所显示的亮度更高，接收全黑信号显示器的亮度更低，进而得到一个更大的数值。

现如今，对比度增强最常见的方法就是直方图均衡化，其中心思想就是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。也即把原始图的直方图变换为均匀分布的形式，增加像素灰度值的动态范围，从而可达到增强图像整体对比度的效果。

但是，直方图均衡化把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布，由此也会产生两个很致命的缺点：

1)变换后图像的灰度级减少，某些细节消失；

2)某些图像，如直方图有高峰，经处理后对比度不自然的过分增强。

这样，如果仅仅用直方图均衡化做简单的处理，图像的层次感就会有明显下降，并且细节也会丢失，从而不会得到满意的增强效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有对比度增强所采用的直方图均衡化造成的细节丢失、过增强等缺陷，提供一种动态对比度增强装置和方法，对图像进行自适应的增强，对不同的图像采取不同的增强模式，使得其达到最佳的增强效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种动态对比度增强装置及方法，在对图像的直方图进行均衡化时，将图像分为多个亮度分量区间，分别计算其权重值，从而对直方图变换的函数进行改进，用加权的方法得到增强的自适应映射函数自适应地增强不同的图像。

本发明的第一方面，提供了一种动态对比度增强装置，包括：

颜色空间转换模块，用于把输入的图像数据从RGB颜色空间转换到YUV颜色空间；

直方图统计模块，用于根据亮度分量Y统计图像的灰度直方图；

增强映射函数模块，用于计算直方图中多个亮度分量区间的权重，并根据设计每个亮度分量区间的映射表及所述权重得到自适应映射函数f；

亮度变换模块，根据自适应映射函数f将图像的亮度Y变换为新的亮度Y′，经过所述颜色空间转换模块转换回RGB颜色空间输出。

在根据本发明第一方面所述的动态对比度增强装置中，所述增强映射函数模块包括：

映射权重计算单元，用于统计直方图中低、中、高亮度分量区间内的像素点个数，分别计算其与全部像素点个数的比值，得到低、中、高亮度分量区间的映射权重δ₁，δ₂，δ₃；

映射表单元，设计低、中、高亮度分量区间所对应的映射表f₁、f₂、f₃；

映射函数生成单元，根据所述映射权重δ₁，δ₂，δ₃和映射表f₁、f₂、f₃，构造自适应映射函数f＝δ₁f₁+δ₂f₂+δ₃f₃。