[发明专利]一种基于显示器与人眼视觉特性的图像对比度增强方法

说明书

本发明公开的一种基于显示器与人眼视觉特性的图像对比度增强方法，涉及显示技术领域。本发明主要步骤为根据实际测量或者标准显示器件亮度曲线和人眼最小分辨阈值曲线得到目标累计直方图分布；利用目标累计直方图分布对每个图像子块累计直方图进行规定化得到每个图像子块中心像素的像素值；将每个图像子块其余像素进行插值处理得到对应像素值，得到输出对比度增强图像。本发明要解决的技术问题是：基于显示器与人眼视觉特性实现图像对比度增强，能够提升目标对比度使之不小于人眼在特定背景下的视觉阈值，同时也能够避免对图像对比度较大的部分的过分增强，并对图像噪声具有抑制作用。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及基于显示器件和人眼视觉特性的图像对比度增强方法。

背景技术

图像对比度增强是图像处理的重要分支，可提高人眼对场景目标图像细节的分辨能力，被广泛应用于军事、遥感、医疗和工业监测等领域。图像全局和局域直方图均衡化是常见的图像对比度增强方法，其通过使图像的灰度均匀分布在全部灰度范围内以实现图像增强。全局直方图均衡化计算简单快速、便于硬件化，但未考虑图像局部特性，导致局部对比度增强有限，局部的灰阶分布范围较小。因此发展了局域直方图均衡化方法。自适应的直方图均衡(AHE， Adaptive Histogram Equalization)是典型的局域直方图均衡化算法，其将图像分为若干子块，对每个子块分别进行直方图均衡化，但算法同时也会放大图像分布均匀区域的噪声。有限的自适应直方图均衡(CLAHE，Contrast Limited AdaptiveHistogram Equalization)，通过阈值来限定累计直方图的斜率，修剪直方图的尖峰部分并分配到其他灰阶。但是这种修剪的方法有时会导致图像背景提升，造成目标和背景相似，降低增强效果。

图像在显示器显示时，当图像上的细节(不管是否增强)相对于背景的亮度差小于人眼最小可分辨阈值时，细节就会被掩埋而不能被人眼所识别。为了克服这个问题，产生许多基于显示器特性和人眼阈值对比度的图像对比度增强方法。Haonan Su等提出一种考虑环境照度的图像增强方法，根据人眼在不同的环境照度下的对比度阈值实现显示内容的增强。Greg Ward和James A.Ferwerda 分别提出基于人眼视觉特性和显示器亮度范围的色调映射方法，保证高动态图像在显示时人眼感知对比度不会下降。但这类方法都将显示器件作为一个整体来考虑，对于类似手机屏幕等视场较小的显示器件较实用；对于视场较大的显示器件，这种处理方法不符合人眼的视觉规律。因为人眼清晰视觉成像的中央凹区域所占的人眼视场较小，当人眼着重观察局部时，主要依靠占据小视场的中央凹区域进行感知，此时将整个显示器件作为整体考虑就不合适。

因此需要设计一种综合考虑人眼视觉特定和显示器特性图像对比度增强方法，方法既要考虑人眼的对比度阈值特定和中央凹结构特性，又要考虑目前市面上广泛使用的显示器件的特性，避免应为显示器的缺陷丢失图像细节。

发明内容

针对现有技术方图像增强法中目标和背景难以区分的问题，本发明公开的一种基于显示器与人眼视觉特性的图像对比度增强方法要解决的技术问题是：基于显示器与人眼视觉特性实现图像对比度增强，能够提升目标对比度使之不小于人眼在特定背景下的视觉阈值，同时也能够避免对图像对比度较大的部分的过分增强，并对图像噪声具有抑制作用。

本发明目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于显示器与人眼视觉特性的图像对比度增强方法，主要步骤为根据实际测量或者标准显示器件亮度曲线和人眼最小分辨阈值曲线得到目标累计直方图分布；利用目标累计直方图分布对每个图像子块累计直方图进行规定化得到每个图像子块中心像素的像素值；将每个图像子块其余像素进行插值处理得到对应像素值，得到输出对比度增强图像。

本发明公开的一种基于显示器与人眼视觉特性的图像对比度增强方法，包括如下步骤：

步骤1、获取呈矩阵分布的多个像素组成的图像，并提取该图像的灰度信息。