一种视频图像对比度实时调节的方法

摘要

本发明涉及图像处理技术领域，本发明公开了一种视频图像对比度实时调节的方法，其具体包含以下步骤：（1）将输入的原始视频信号分成串行的视频帧，每帧包含M个像素点，每个像素点L位；（2）对一个原始像素点的输入像素值

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种视频图像对比度实时调节的方法。

背景技术

图像数字处理技术，是将图像数字化后进行各种处理的技术。目前针对图像画质处理的各种技术，例如饱和度调整、降噪处理、对比度调节、边缘增强等，都能对画质的改善和提高起很大作用。视频信号的图像处理，需对每秒内的25帧视频图像均进行处理，它在图像处理的技术之上，还增加了实时性的要求。

对比度调节的实质是将图像像素点的原有取值范围，扩展（或压缩）到另一个取值范围，从而增加（或缩小）像素点差异，最终达到人眼能清晰区分图像差异的目的。现在较常用的方式是三段折线法：即，将输入像素点分为小值、中值、大值三个区域（分别对应较暗、中等、较亮），在此三个区域内，输入值通过三条不同斜率的线段计算输出值，来对三个区域的对比度进行分别调节。现有方式有如下问题：1、线段的拟合折线在其分段处斜率变化突然，这会造成调整后的图像对比度不平滑；2、折线由三条线段构成，其上的两个分段点将带来两次对比度突变；3、对于每秒25帧图像的视频信号，若对每个像素点都直接计算输出值，这将造成系统开销过大，无法满足视频信号处理的实时性要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种视频图像对比度调节的方法，能对图像的较暗和中等及较亮区域的画面，通过不同的设定值来进行不同程度的对比度调节，让画质具有更良好的表现力。

本发明的另一个目的是提供一种视频图像对比度调节的方法，通过对画面的对比度进行平滑渐进的调节方式来实现动态改善，从而避免因画质跳跃性的突变而引起的视觉冲击，使用户在使用过程中形成好的视觉效果。

本发明还有一个目的是提供一种视频图像对比度调节的方法，基于现有硬件系统，通过查表方式快速地实现对比度补偿或延伸，这样的方式更加符合视频图像处理的实时性要求。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种视频图像对比度实时调节的方法，其具体包含以下步骤：

（1）将输入的原始视频信号分成串行的视频帧，每帧包含M个像素点，每个像素点L位；

（2）对一个原始像素点的输入像素值                                               ，做归一化处理，得到归一化像素值；

（3）根据对比度调节函数，得到对比度调节后的归一化像素值；

（4）将对比度调节后的归一化像素值，通过反向归一化处理，得到对比度调节后的输出像素值；

（5）返回到第（2）步，遍历视频帧的M个像素点，得到对比度调节后的视频帧；

其中步骤3中对比度调节函数为，其中因子为预设值，其取值范围是：。

优选地，上述步骤（2）中对输入像素值做归一化处理是通过如下公式实现：，其中N是归一化因子：。

优选地，上述步骤3为对归一化像素值集合中的每个值，通过对比度调节函数计算其输出值，并将具有对应关系的输入值与输出值构成对比度调节表T，对当前的归一化像素值，直接查对比度调节表T得到对比度调节后的归一化像素值。

优选地，上述步骤（4）中将对比度调节后的归一化像素值通过反向归一化处理是通过如下公式实现：。

本发明的有益效果：1、使用对比度调节函数S对图像对比度进行调节，可以分为较暗、中等、较亮三个区域分别调节；2、函数S的曲线只有一个分段点，而且分段处平滑渐进，从而带来更少的对比度突变，使得调节后的图像更平滑；3、对比度调节的过程由查表完成，极大的减少系统开销，更加能满足视频图像信号调节的实时性要求。

附图说明

附图1是本发明的视频图像对比度实时调节方法的流程图。

附图2是本发明的对比度调节函数S的一个较佳实施例的函数曲线。

附图3是本发明的对比度调节函数S的另一个较佳实施例的函数曲线。

具体实施方式

本发明提供的视频图像对比度实时调节的技术方法包括步骤：

（1）将输入的原始视频信号分成串行的视频帧，每帧包含M个像素点，每个像素点L位；

（2）对一个原始像素点的输入像素值，做归一化处理，得到归一化像素值；

（3）根据对比度调节函数，得到对比度调节后的归一化像素值；

（4）将对比度调节后的归一化像素值，通过反向归一化处理，得到对比度调节后的输出像素值；

（5）返回到第（2）步，遍历视频帧的M个像素点，得到对比度调节后的视频帧。

其中步骤3中对比度调节函数为，其中因子为预设值，其取值范围是：。

优选地，上述步骤（2）中对输入像素值做归一化处理是通过如下公式实现：，其中N是归一化因子：。

上述步骤3优选为对归一化像素值集合中的每个值，通过对比度调节函数计算其输出值，并将具有对应关系的输入值与输出值构成对比度调节表T，对当前的归一化像素值，直接查对比度调节表T得到对比度调节后的归一化像素值。

优选地，上述步骤（4）中将对比度调节后的归一化像素值通过反向归一化处理是通过如下公式实现：。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明视频图像对比度实时调节的方法流程图。本发明的视频图像对比度实时调节的方法具体包含以下步骤：

步骤S1：将输入的原始视频信号分成串行的视频帧，每帧包含M个像素点，每个像素点L位，此时对应的像素值数据长度为L，取值范围为。

步骤S2：对原始像素点的输入像素值做归一化处理。归一化处理公式可以为：，其中归一化因子N的定义如公式1：

                                         公式1

其中L是上述的像素值数据位长度。

这里的归一化因子N是一个与数据位长L相关的参数。比如当像素值位长L为8位，则归一化因子计算为255，也就是说可以将取值范围为的输入像素值归一化到。又比如当像素值位长L为12位，则归一化因子计算为4095，可以将取值范围为的输入像素值归一化到。

步骤S3：由预设的因子生成对比度调节函数，再针对归一化像素值的取值范围，产生包含相应输出值的对比度调节表T。

这里的对比度调节函数S的定义如公式2：

                           公式2

其中因子为预设值，其取值范围是：。

这里因子的选择方式多种多样，可以选择之间的任意值，也可以选择之间的任意值。比如选择之间的取值，则如附图2的对比度调节函数S（）的函数曲线所示，函数S将压缩小值和大值输入部分、扩展中值输入部分，则图像较暗和较亮区域的对比度将被抑制、中等区域的对比度将被增强。比如选择之间的取值，则如附图3的对比度调节函数S（）的函数曲线所示，函数S将扩展小值和大值输入部分、压缩中值输入部分，则图像较暗和较亮区域的对比度将被增强、中等区域的对比度将被抑制。又比如极端情况取值为1，则函数S为一条直线，图像整体的对比度无变化。

这里的对比度调节表T是一个与归一化像素值的取值集合、对比度调节函数S都有关的表格。表格T的原型形式如下表1所示，其中第一列为归一化像素值的可能取值，取值集合是，第二列为对通过对比度调节函数S计算得到的输出值。

表1

归一化像素值对比度调节函数S计算得到的输出值

步骤S4：对当前的归一化像素值，直接查对比度调节表T得到对比度调节后的归一化像素值。具体实施查表操作时，可选择成熟的快速查表算法，并根据所选算法重构表1。

步骤S5：将对比度调节后的归一化像素值，通过反向归一化操作转换为之间数值的公式为：

                                      公式3，

其中的归一化因子N如公式1所定义。

步骤S6：返回至步骤S2，按（2）（4）（5）（6）的步骤顺序进行循环，逐像素点调节对比度，直至遍历当前视频帧的M个像素点，从而得到对比度调节后的视频帧图像。

在本发明中，对比度调节函数S和对比度调节表T既有联系又不相同，对比度调节函数S表征的是输入输出像素值的对比度相关程度，它不依赖于具体的视频图像信号；对比度调节表T表征的是输入输出像素值的具体数值关系，它依赖于具体的视频图像的信号，具体的说，它依赖于视频帧所包含的像素点的位宽L，该位宽长度在不同视频图像信号中可以是各不相同的。

上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用本发明的，本发明并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离本发明的发明思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。