專利名稱：一種彩色圖像增強(qiáng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種彩色圖像增強(qiáng)的方法。

背景技術(shù)：
圖像增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用于電視、數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品時(shí)，使輸出圖像保持原有圖像的亮度顯得尤為重要。原有的圖像增強(qiáng)技術(shù)大多是針對(duì)灰度圖像的，并不能直接推廣到彩色圖像增強(qiáng)中去，這是因?yàn)椴噬珗D像還包括彩色信息。彩色圖像增強(qiáng)不僅需要考慮采用何種方法增強(qiáng)圖像，還需要考慮如何保持色調(diào)不變。
常見的彩色圖像增強(qiáng)算法有一類是將彩色圖像經(jīng)過色調(diào)空間轉(zhuǎn)換，將圖像從顏色分量密切相關(guān)的紅、綠、藍(lán)(RGB)空間轉(zhuǎn)變到基本不相關(guān)的色調(diào)空間如色調(diào)、飽和度、亮度空間(HSV或HIS)，保持色調(diào)不變從而保證了沒有顏色的偏移，而對(duì)亮度作相應(yīng)的處理，最后再轉(zhuǎn)回(RGB)空間。另一種方法是不進(jìn)行空間的轉(zhuǎn)換，讓紅、綠、藍(lán)(R、G、B)這3個(gè)分量進(jìn)行相同的放縮和平移，從而達(dá)到色調(diào)不變的目的。后一種方法同前一種方法相比，由于沒有從紅、綠、藍(lán)(RGB)空間到色調(diào)、飽和度、亮度(HSV)空間的轉(zhuǎn)換，計(jì)算復(fù)雜度較低，但圖像的增強(qiáng)效果沒有前一種方法好。
在HSV模型中，亮度分量(V)與圖像的彩色信息無關(guān)，亮度增強(qiáng)并不改變?cè)瓐D的彩色內(nèi)容。因而現(xiàn)有的基于色調(diào)、飽和度、亮度(HSV)型的彩色圖像增強(qiáng)方法大多都只對(duì)亮度分量進(jìn)行增強(qiáng)，沒有考慮亮度分量增強(qiáng)后，圖像飽和度影響人對(duì)彩色的感受。即使有些方法考慮到了視覺特性，但也僅對(duì)飽和度做了簡(jiǎn)單的拉伸處理，增強(qiáng)后的效果不佳。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，能夠增強(qiáng)圖像的清晰度，使得圖像增強(qiáng)后更符合人類視覺特性。
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為 本發(fā)明提供一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，其步驟包括 1)將原始彩色圖像從紅、綠、藍(lán)RGB空間轉(zhuǎn)換到色調(diào)、飽和度、亮度HSV空間； 2)保持色調(diào)H分量不變，對(duì)亮度V采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差方式進(jìn)行局部增強(qiáng)，根據(jù)飽和度S和亮度V的關(guān)系，對(duì)飽和度S進(jìn)行變化； 3)將經(jīng)過處理后的圖像從HSV空間轉(zhuǎn)換到RGB空間。
優(yōu)選的，所述將原始彩色圖像從紅、綠、藍(lán)(RGB)空間轉(zhuǎn)換到色調(diào)、飽和度、亮度(HSV)空間具體為 按照以下公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換 其中，公式中的R、G、B分量分別代表原始圖像的紅、綠、藍(lán)分量值，H表示色調(diào)分量值，S表示飽和度分量值，V表示亮度分量值。
優(yōu)選的，所述對(duì)亮度V采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差方式進(jìn)行局部增強(qiáng)具體為 按以下公式執(zhí)行 其中 式中v(χ，γ)-表示原始圖像像素的亮度值，v′(χ，γ)-表示像素點(diǎn)增強(qiáng)后圖像的亮度值，m×n-表示表示鄰域的大小；vω(χ，γ)-表示像素點(diǎn)鄰域ω內(nèi)像素的亮度均值，βω(χ，γ)-表示像素點(diǎn)鄰域ω內(nèi)的亮度標(biāo)準(zhǔn)差，vf(χ，γ)-整幅圖像的平均亮度值，κ1-表示用來控制增強(qiáng)后圖像的明暗的比例常數(shù)。
優(yōu)選的，所述根據(jù)飽和度S和亮度V的關(guān)系，對(duì)飽和度S進(jìn)行變化具體為 按以下公式執(zhí)行 S′(χ，γ)＝s(χ，γ)+κ2(V′(χ，γ)-V(χ，γ))×ρ(χ，γ) 其中 式中S(χ，γ)-表示原始圖像像素的飽和度值，S′(χ，γ)-表示像素點(diǎn)增強(qiáng)后圖像像素的飽和度值，vω-(χ，γ)-表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的亮度均值，sω(χ，γ)-，表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的飽和度均值；βv(χ，γ)-，表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的亮度標(biāo)準(zhǔn)差，βs(χ，γ)-坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的飽和度標(biāo)準(zhǔn)差，κ2-表示用來控制增強(qiáng)后圖像的明暗的比例常數(shù)。
優(yōu)選的，所述將經(jīng)過處理后的圖像從HSV空間轉(zhuǎn)換到RGB空間具體為將經(jīng)過處理后的圖像，經(jīng)過逆變換從HSV空間轉(zhuǎn)換到RGB空間。
上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下效果 (1)在HSV空間中實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)，不僅能夠消除亮度成分(V)在圖像中與顏色信息的聯(lián)系，而且保證了色調(diào)(H)和飽和度(S)分量與人類視覺感受相適應(yīng)。
(2)不僅能夠增加圖像的清晰度，而且圖像色彩更加豐富。



為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1是本發(fā)明一種彩色圖像增強(qiáng)的方法的流程圖； 圖2是本發(fā)明一種彩色圖像增強(qiáng)的方法的鄰域點(diǎn)取法示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，該方法把原始圖像從紅、綠、藍(lán)(RGB)空間轉(zhuǎn)換到色調(diào)、飽和度、亮度(HVS)空間，對(duì)亮度分量(V)增強(qiáng)采用局部均值增強(qiáng)方法，根據(jù)亮度分量的變化情況，并利用亮度和飽和度之間的關(guān)系，對(duì)飽和度分量(S)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而增強(qiáng)了圖像的清晰度，使圖像更符合人類視覺特性。
下面結(jié)合附圖對(duì)本方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1所示，為本發(fā)明的一種彩色圖像增強(qiáng)的方法的流程圖，包括以下步驟 1)將原始圖像的RGB空間，轉(zhuǎn)換成原始圖像的HSV空間； 具體的，該步驟將原始彩色圖像從紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)(即RGB)空間轉(zhuǎn)換到色調(diào)(H)、飽和度(S)、亮度(V)(即HSV)空間。
2)對(duì)H分量、V分量、S分量進(jìn)行不同處理； 該步驟中，保持色調(diào)(H)分量不變，對(duì)亮度(V)采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差方法進(jìn)行局部增強(qiáng)，根據(jù)飽和度(S)和亮度(V)的關(guān)系公式，對(duì)飽和度(S)作相應(yīng)的變化。
3)將增強(qiáng)后圖像的HSV空間進(jìn)行逆變換，得到增強(qiáng)后圖像的RGB空間。該步驟把增強(qiáng)后的圖像從HSV空間通過逆變換轉(zhuǎn)化為紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)(RGB)空間。
以下通過舉例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
設(shè)對(duì)于一幅M行N列的圖像I，像素的鄰域空間均選2×2大小，需要增強(qiáng)圖像I，則按照以下步驟執(zhí)行 步驟1、圖像I從RGB空間轉(zhuǎn)換到HSV空間 從RGB空間轉(zhuǎn)換為HSV空間的轉(zhuǎn)換公式如下 其中，R、G、B分量分別代表原始圖像的紅、綠、藍(lán)分量值，其值范圍可以在0-255之間，min(R、G、B)表示R、G、B3分量中取值最小的那個(gè)分量值。
將圖像I內(nèi)坐標(biāo)為(i，j)任意一點(diǎn)的RGB空間點(diǎn)轉(zhuǎn)換為I的HSV空間的一點(diǎn)(x，y)。如圖2所示，圖2是本發(fā)明一種彩色圖像增強(qiáng)的方法的鄰域點(diǎn)取法示意圖。
圖中，黑白圓圈表示圖像的像素點(diǎn)，圖像中間點(diǎn)像素用白色圓圈表示，圖像的邊緣像素點(diǎn)用黑色圓圈表示。圖像任意一像素點(diǎn)的2×2鄰域由其周圍相連的四個(gè)點(diǎn)所組成的。
步驟2、對(duì)色調(diào)(H)分量、飽和度(S)分量、亮度(V)分量進(jìn)行不同處理 1)保持色調(diào)(H)分量不變； 2)對(duì)亮度(V)分量進(jìn)行局部增強(qiáng)； 該步驟是對(duì)亮度(V)采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差方法進(jìn)行局部增強(qiáng)。
亮度分量增強(qiáng)公式如下 其中 式中v(χ，γ)-表示原始圖像像素的亮度值，v′(χ，γ)-表示像素點(diǎn)增強(qiáng)后圖像的亮度值，mxn-表示鄰域的大小；vω(χ，γ)-表示像素點(diǎn)鄰域ω內(nèi)像素的亮度均值，βω(χ，γ)-表示像素點(diǎn)鄰域ω內(nèi)的亮度標(biāo)準(zhǔn)差，表示vf(χ，γ)-整幅圖像的平均亮度值，κ1-表示一個(gè)比例常數(shù)(可根據(jù)需要取值)，用來控制增強(qiáng)后圖像的明暗， 本發(fā)明實(shí)施例中，可以取κ1＝2但不局限于此，也可以取其它值。
參照?qǐng)D2，需要計(jì)算點(diǎn)(x，y)的2×2鄰域像素的亮度均值和亮度標(biāo)準(zhǔn)差，然后代入亮度分量增加公式，得到(x，y)增強(qiáng)后的亮度值。
3)根據(jù)亮度分量和飽和度分量的關(guān)系，對(duì)使飽和度分量進(jìn)行變化 飽和度分量隨亮度分量的變化而變化，所用公式為 S′(χ，γ)＝s(χ，γ)+κ2(V′(χ，γ)-V(χ，γ))×ρ(χ，γ) 其中 式中s(χ，γ)-表示原始圖像像素的飽和度值，S′(χ，γ)-表示像素點(diǎn)增強(qiáng)后圖像像素的飽和度值，vω-(χ，γ)-表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的亮度均值，sω(χ，γ)-表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的飽和度均值；βv(χ，γ)-表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的亮度標(biāo)準(zhǔn)差，βs(χ，γ)-表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的飽和度標(biāo)準(zhǔn)差，κ2-為比例常數(shù)(可根據(jù)需要取值)。本發(fā)明實(shí)施例中可以取κ2＝0.5但不局限于此，也可以取其他值。其中，飽和度均值和飽和度標(biāo)準(zhǔn)差按照亮度均值和亮度標(biāo)準(zhǔn)差的公式進(jìn)行計(jì)算。
步驟3、將增強(qiáng)后圖像的HSV空間進(jìn)行逆變換，得到增強(qiáng)后圖像的RGB空間。
該步驟中把增強(qiáng)后的圖像內(nèi)任意一點(diǎn)(x，y)，從HSV空間經(jīng)公式逆變換轉(zhuǎn)換到RGB空間內(nèi)一點(diǎn)(i，j)，即可得到增強(qiáng)后的彩色圖像。
通過上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下效果 (1)在HSV空間中實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)，不僅能夠消除亮度成分(V)在圖像中與顏色信息的聯(lián)系，而且保證了色調(diào)(H)和飽和度(S)分量與人類視覺感受相適應(yīng)。
(2)不僅能夠增加圖像的清晰度，而且圖像色彩更加豐富。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁盤或光盤等。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，其特征在于，其步驟包括
1)將原始彩色圖像從紅、綠、藍(lán)RGB空間轉(zhuǎn)換到色調(diào)、飽和度、亮度HSV空間；
2)保持色調(diào)H分量不變，對(duì)亮度V采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差方式進(jìn)行局部增強(qiáng)，根據(jù)飽和度S和亮度V的關(guān)系，對(duì)飽和度S進(jìn)行變化；
3)將經(jīng)過處理后的圖像從HSV空間轉(zhuǎn)換到RGB空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，其特征在于
所述將原始彩色圖像從紅、綠、藍(lán)RGB空間轉(zhuǎn)換到色調(diào)、飽和度、亮度HSV空間具體為
按照以下公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換
其中，公式中的R、G、B分量分別代表原始圖像的紅、綠、藍(lán)分量值，H表示色調(diào)分量值，S表示飽和度分量值，V表示亮度分量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，其特征在于
所述對(duì)亮度V采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差方式進(jìn)行局部增強(qiáng)具體為
按以下公式執(zhí)行
其中
式中v(χ，γ)-表示原始圖像像素的亮度值，v′(χ，γ)-表示像素點(diǎn)增強(qiáng)后圖像的亮度值，m×n-表示表示鄰域的大小；vω(χ，γ)-表示像素點(diǎn)鄰域ω內(nèi)像素的亮度均值，βω(χ，γ)-表示像素點(diǎn)鄰域ω內(nèi)的亮度標(biāo)準(zhǔn)差，vf(χ，γ)-整幅圖像的平均亮度值，κ1-表示用來控制增強(qiáng)后圖像的明暗的比例常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，其特征在于
所述根據(jù)飽和度S和亮度V的關(guān)系，對(duì)飽和度S進(jìn)行變化具體為
按以下公式執(zhí)行
S′(χ，γ)＝s(χ，γ)+κ2(V′(χ，γ)-V(χ，γ))×ρ(χ，γ)
其中
式中S(χ，γ)-表示原始圖像像素的飽和度值，S′(χ，γ)-表示像素點(diǎn)增強(qiáng)后圖像像素的飽和度值，vω(χ，γ)-表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的亮度均值，sω(χ，γ)-，表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的飽和度均值；βv(χ，γ)-，表示坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的亮度標(biāo)準(zhǔn)差，βs(χ，γ)-坐標(biāo)為(χ，γ)的像素點(diǎn)的鄰域ω的飽和度標(biāo)準(zhǔn)差，κ2-表示用來控制增強(qiáng)后圖像的明暗的比例常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種彩色圖像增強(qiáng)的方法，其特征在于
所述將經(jīng)過處理后的圖像從HSV空間轉(zhuǎn)換到RGB空間具體為將經(jīng)過處理后的圖像，經(jīng)過逆變換從HSV空間轉(zhuǎn)換到RGB空間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彩色圖像增強(qiáng)的方法。該方法包括1)將原始彩色圖像從紅、綠、藍(lán)RGB空間轉(zhuǎn)換到色調(diào)、飽和度、亮度HSV空間；2)保持色調(diào)H分量不變，對(duì)亮度V采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差方式進(jìn)行局部增強(qiáng)，根據(jù)飽和度S和亮度V的關(guān)系，對(duì)飽和度S進(jìn)行變化；3)將經(jīng)過處理后的圖像從HSV空間轉(zhuǎn)換到RGB空間。本發(fā)明方法能夠增強(qiáng)圖像的清晰度，使得圖像增強(qiáng)后更符合人類視覺特性。
文檔編號(hào)H04N9/77GK101742339SQ20101001940
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者羅笑南, 蔣艷會(huì), 李峰 申請(qǐng)人:中山大學(xué)