專利名稱：電影對比度色度自動增強(qiáng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種圖像和視頻處理技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種基于膠片退化原理的電影對比度色度自動增強(qiáng)方法。
背景技術(shù)：
電影藝術(shù)是人類文化的重要體現(xiàn)和人類文明的寶貴財(cái)富。我們有義務(wù)盡力去保護(hù)并傳承優(yōu)秀的電影作品。電影的數(shù)字化就是其中最主要的保護(hù)方式。傳統(tǒng)電影以膠片的形式保存，對保存環(huán)境的要求較苛刻。隨著環(huán)境的溫度和濕度變化，膠片上的化學(xué)涂層會出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致亮度和色彩失真，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)霉斑。此外，膠片電影會隨著播放次數(shù)的增長出現(xiàn)劃痕，色彩退化的現(xiàn)象。相比傳統(tǒng)的電影膠片，數(shù)字化的電影作品，具有便于攜帶， 便于網(wǎng)絡(luò)傳播，存儲方式對環(huán)境變化不明感，可大量反復(fù)播放等優(yōu)點(diǎn)，極大地延長了電影的壽命。但是對于年代久遠(yuǎn)的電影作品，其膠片上已經(jīng)出現(xiàn)了上述退化現(xiàn)象。所以在數(shù)字化之后，我們還要對其進(jìn)行進(jìn)一步修復(fù)。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的方法有兩大類一種是簡單的直方圖均衡、校正。例如 Yeong-Taeg Kim 在〈〈IEEE Transactions on Consumer Electronics))(電氣與電子工程師協(xié)會消費(fèi)電子類期刊)第43卷第1期的第1頁至第8頁發(fā)表的“Contrast enhancement using brightness preserving bi-histogram equalization”就是這禾中方法的代表。這種方法的自動化程度高，但是在增強(qiáng)時缺乏理論依據(jù)，實(shí)際結(jié)果往往無法符合主觀感受。更糟糕的是對于不同幀直方圖均衡的結(jié)果不同會導(dǎo)致生成的視頻序列會有幀間閃爍，嚴(yán)重降低視頻質(zhì)量。另一種方法是在RGB三通道上由人工進(jìn)行校正。這種方法得到的結(jié)果符合人的主觀感受，效果好，但是勞動力成本很高。目前，老電影的對比度和色度增強(qiáng)基本由人工完成，采用一種自動化程度更高但是效果不遜色于人工增強(qiáng)的系統(tǒng)將極大地減少人工的工作量，節(jié)約成本。上述的兩種方法都存在缺乏理論依據(jù)，沒有良好模型作為基礎(chǔ)的缺點(diǎn)。Kaiming He 等人在《IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition 2009》(電氣與電子工程師協(xié)會2009年度計(jì)算機(jī)視覺與模式識別大會)的第 1956 頁至第 1963 頁發(fā)表的"Single image haze remove 1 using dark channel prior，，中提出了一種基于圖像暗通道的去霧方法，有效的去除了圖像中多余的白光成分?？紤]到電影膠片退化的特性之一就是膠片涂層脫落、變性導(dǎo)致對不同通道的色光吸收能力變?nèi)?，使得多余的白光分量通過膠片造成對比度下降。此外，由于膠片的最表層的涂層對應(yīng)圖像的藍(lán)色通道。隨著時間推移，這個通道的退化較另外兩個更加嚴(yán)重，造成圖像整體因白光滲入變灰的同時整體變紅。根據(jù)上述膠片退化原理，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)的方法去除電影中多余的白光分量同時進(jìn)行色度增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于膠片退化原理和暗通道模型的電影對比度色度自動增強(qiáng)方法。本發(fā)明根據(jù)電影膠片的退化原理，結(jié)合暗通道模型將膠片中多余的白光成分有效地去除，并提出了基于明暗通道的參數(shù)自適應(yīng)選擇，實(shí)現(xiàn)了電影對比度色度的自動增強(qiáng)，克服了直方圖自動增強(qiáng)造成的幀間閃爍問題。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟
第一步、讀取視頻中同一場景的.V幀圖像序列1，計(jì)算每一幀幀f的明通道圖像S和暗通道圖像O ； f表示第t幀圖像。第二步、對暗通道圖像進(jìn)行直方圖分析，判斷是否需要進(jìn)行對比度增強(qiáng)。第三步、對明通道圖像進(jìn)行來源分析，判斷是否需要進(jìn)行色度增強(qiáng)。第四步、若需要進(jìn)行對比度色度增強(qiáng)，則通過原始圖像和明、暗通道圖像進(jìn)行透射率估計(jì)。第五步、根據(jù)明通道和暗通道確定透射率的閾值。第六步、進(jìn)行對比度色度增強(qiáng)。本發(fā)明考慮到電影膠片退化的特性之一就是膠片涂層脫落、變性導(dǎo)致對不同通道的色光吸收能力變?nèi)酰沟枚嘤嗟陌坠夥至客ㄟ^膠片造成對比度下降。此外，由于膠片的最表層的涂層對應(yīng)圖像的藍(lán)色通道。隨著時間推移，這個通道的退化較另外兩個更加嚴(yán)重，造成圖像整體因白光滲入變灰的同時整體變紅。根據(jù)上述膠片退化原理，結(jié)合暗通道模型將膠片中多余的白光成分有效地去除，并提出了基于明暗通道的參數(shù)自適應(yīng)選擇，實(shí)現(xiàn)了電影對比度色度的自動增強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例流程圖2是本發(fā)明實(shí)施例暗通道圖像的示意圖；其中圖a為原圖，圖b為暗通道圖像； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例明通道圖像的示意圖；其中圖a為原圖，圖b為明通道圖像； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例暗通道直方圖分析示意圖；其中圖a為對應(yīng)暗通道圖像，圖b為暗通道圖像直方圖示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例明通道來源通道分析示意圖；其中表不同RGB通道；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例灰度圖像增強(qiáng)結(jié)果的比較圖；其中增強(qiáng)效果示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例彩色圖像增強(qiáng)結(jié)果的比較圖；其中增強(qiáng)效果示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例
第一步、讀取視頻中同一場景的JV幀圖像序列#，計(jì)算每一幀幀I'的明通道圖像S和暗通道圖像Λ ； Ii表示第t幀圖像；圖a為原圖，圖b不同灰度代 圖a為原圖，圖b為黑白圖像 圖a為原圖，圖b為彩色圖像所述的明通道圖像，是將分割成3乘3乘3的塊
權(quán)利要求
1.一種電影對比度色度自動增強(qiáng)方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、讀取視頻中同一場景的.V幀圖像序列1，計(jì)算每一幀幀f的明通道圖像S和暗通道圖像￡> ； f表示第t幀圖像；第二步、對暗通道圖像進(jìn)行直方圖分析，判斷是否需要進(jìn)行對比度增強(qiáng)；第三步、對明通道圖像進(jìn)行來源分析，判斷是否需要進(jìn)行色度增強(qiáng)；第四步、若需要進(jìn)行對比度色度增強(qiáng)，則通過原始圖像和明、暗通道圖像進(jìn)行透射率估計(jì)；第五步、根據(jù)明通道和暗通道確定透射率的閾值； 第六步、進(jìn)行對比度色度增強(qiáng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電影對比度色度自動增強(qiáng)方法，其特征是，第一步中所述的明通道圖像，是將/分割成3乘3乘3的塊I^r,$對每一塊的RGB三通道求最大值，再從這三個值中求得最大值，記錄它來自哪個通道，并將其賦值給中心位置的元素；所述的暗通道，是將/分割成3乘3乘3的塊，對每一塊的RGB三通道求最小值，再從這三個值中求最小值，記錄下它來自哪個通道，并將其賦值給中心位置的元素， 表示圖像幀序號，，為中心像素位置；ζ為RGB三通道的序號。
3.明、暗通道圖β··,中位置處的像素值表示為Ifjg^ 則= maxJmas/Jw3J,DjirjJ = mm|mmJ,min (·)表示最小化操作符，max (·) 表示最大化操作符。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電影對比度色度自動增強(qiáng)方法，其特征是，第二步中對t 幀圖像生成的t張暗通道圖進(jìn)行直方圖分析，得到t張直方圖，若t張直方圖的平均方差 ￡J 則判為需要進(jìn)行對比度增強(qiáng)所述直方圖為統(tǒng)計(jì)圖像中各像素值出現(xiàn)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)圖像；所述T為判別是否需要進(jìn)行對比度增強(qiáng)的閾值；所述平均方差為σ=若需要進(jìn)行對比度增強(qiáng)，則生成與r·同一尺寸的背景光源圖像Α，當(dāng)前所述背景光源圖像為白光圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電影對比度色度自動增強(qiáng)方法，其特征是，第三步中對明通道圖像中各像素值的來源通道進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記所占比例值為·0 ,PpPl),若來源于某個通道的比例A很低,則判為需要進(jìn)行色度增強(qiáng)，且按如下規(guī)則修改A 所述i，j=R, G，B對應(yīng)RGB三通道，^表示對應(yīng)A某一通道的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電影對比度色度自動增強(qiáng)方法，其特征是，第四步中所述透射率P由如下膠片退化模型定義
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電影對比度色度自動增強(qiáng)方法，其特征是，第五步中按如下公式估計(jì)理想圖像，得到增強(qiáng)后的結(jié)果
全文摘要
本發(fā)明公開一種電影對比度色度自動增強(qiáng)方法，步驟為讀取視頻中同一場景的幀圖像序列，計(jì)算每一幀的明通道圖像和暗通道圖像；對暗通道圖像進(jìn)行直方圖分析，判斷是否需要進(jìn)行對比度增強(qiáng)；對明通道圖像進(jìn)行來源分析，判斷是否需要進(jìn)行色度增強(qiáng)；若需要進(jìn)行對比度色度增強(qiáng)，則通過原始圖像和明、暗通道圖像進(jìn)行透射率估計(jì)；根據(jù)明通道和暗通道確定透射率的閾值；進(jìn)行對比度色度增強(qiáng)。本發(fā)明根據(jù)電影膠片的退化原理，可用于自動判別電影是否需要進(jìn)行對比度、色度增強(qiáng)并對需要增強(qiáng)的圖像進(jìn)行自動增強(qiáng)。
文檔編號H04N9/64GK102427538SQ20111030467
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者劉婧, 楊小康, 許洪騰, 陳立 申請人:上海交通大學(xué)