一种基于累计直方图的非线性亮度校正方法

摘要

本发明公开了一种基于累计直方图的非线性亮度校正方法。它包括如下步骤：1)统计左右视频序列当前时刻图像的直方图曲线；2)根据直方图曲线，得到左右视频序列当前时刻图像的累计直方图曲线；3)根据左右视频序列当前时刻图像的累计直方图曲线得到非线性校正函数；4)根据上述步骤3)所得到的非线性校正函数，对图像进行校正，使得左图和右图的相似性增强。本发明采用累计直方图曲线规定算法得到亮度校正模型。累计直方图曲线处理是图像处理中简单实用的方法。累计直方图曲线提供了图像亮度的分布情况，给出了图像的一种整体描述。可以通过改变累计直方图曲线的形状来校正图像间亮度差异。

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术，特别地，涉及一种基于累计直方图的非线性亮度校正方法。

背景技术

随着数字视频技术的快速发展和广泛应用，人们对视频质量和形式的要求越来越高，传统的二维平面视频已满足不了人们对场景的真实和自然再现的需求，因此能够提供立体感和交互操作功能的立体/多视点视频技术越来越受到业界的重视。立体/多视点视频与单目视频相比，增加了景物深度信息表征，在立体电视、自由视点电视、具有临场感的可视会议、虚拟现实等领域具有广泛应用前景[1][2]。多视点视频压缩和虚拟视点视频图像合成是多视点视频系统中的关键技术，已成为近年来的研究热点。

多视点视频由一组处于不同位置的相机同步摄取而得，由于相机性能参数的差异，不同视频中的图像之间会存在亮度和色度(亮色度)偏差，这种偏差将影响后续的压缩和显示效果。为提高多视点视频各种后续处理过程的性能，需要采用合适的算法来校正不同视点之间的亮色度差异。

图像亮度校正是一种重要的图像处理技术，在人脸识别、医学、军事图像增强等多个领域已有了广泛的应用。常用的图像亮度校正方法有两种：亮度变换和亮度直方图处理。亮度变换的原理是使用一定的光照成像模型，建立原始图像和目标图像之间的逐点变换关系，根据模型简化程度的不同，可以有线性变换和非线性变换。Cheung，Siu[3]等将图像亮度分解为场景反射图像和光照强度图像的乘积，认为不同时间下场景反射图像不变，从而在压缩之前使用一个乘性因子补偿序列里图像之间的亮度差异，提高了光照强度随时间变化情况下的视频压缩效率。还有比较常用的变换关系有gamma变换[4]和乘加结合的变换[5]等。直方图处理是图像处理中非常简单却很实用的方法。直方图提供了图像的亮度和颜色分布情况，也即给出了图像的整体描述[6][7]。因此，可以通过改变直方图的形状来校正图像间亮度和颜色的差异。

参考文献

[1]Aljoscha S，Chen M C，3DAV Exploration of Video-Based RenderingTechnology in MPEG[J]，IEEE Transaction on Circuit and Systems for VideoTechnology，2004，14(3)：348-356.

[2]Francesco I，Emanuele T，Oliver S，Three-Dimensional Image Processing inthe Future of Immersive Media[J]，IEEE Transaction on Circuit and Systems forVideo Technology，2004，14(3)：288-303.

[3]Cheung H.K，Siu W.C，Feng D.G，Novel Illumination CompensationScheme for Sprite Coding[C]，International Conference on Signal Processing，2004，vol.2：1223-1226.

[4]Sakaue S，Tamura A，Nakayama M，Adaptive Gamma Processing of the VideoCameras for the Expansion of the Dynamic Range[J]，IEEE Transaction on.Consumer Electronics，1995，41(7)：555-562.

[5]Chang Y.C，Reid J.F，RGB Calibration for Color Image Analysis in MachineVision[J]，IEEE Transaction on Image Processing，1996，5(10)：1414-1422.

[6]Stark J.A，Adaptive Image Contrast Enhancement Using Generalizations ofHistogram Equalization[J]，IEEE Transaction on Image Processing，2000，9(5)：889-896. 

[7]Thurman G，Optimized Algorithm for Adaptive Histogram Equalization[C]，Proceeding of the SPIE Conference on Image Processing，1998，1052-1055.

发明内容

本发明的目的是提供一种基于累计直方图的非线性亮度校正方法。以亮度差异对多视角视频编码性能的影响，提高多视角视频编码效率。

它包括如下步骤：

1)统计左右视频序列当前时刻图像的直方图曲线；

2)根据直方图曲线，得到左右视频序列当前时刻图像的累计直方图曲线；

3)根据左右视频序列当前时刻图像的累计直方图曲线得到非线性校正函数；

4)根据步骤3)所得到的非线性校正函数，对图像进行校正，使得左图和右图的相似性增强。

所述的统计左右视频序列当前时刻图像的直方图曲线的方法步骤如下：

1)按照下式计算左图像的亮度直方图曲线，记为H_l(i)

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