專利名稱：補償陰影區(qū)域的方法、介質和系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的 一個或多個實施例涉及一種陰影區(qū)域補償系統、介質和方法， 更具體地講，涉及如下所述的陰影區(qū)域補償系統、介質和方法，所述系統、 介質和方法可相對于位于暗區(qū)域的相應像素附近的多個像素，顯著增加每個 像素的亮度，并輕微增加亮區(qū)域中的每個像素的亮度。
背景技術：
通常，圖像輸入裝置輸入的圖像包括多種信息，例如，所述信息包括亮 度和色度信息。然而，當相應亮度信號的分量不均勻或被失真時，難于清晰 形象地表現包括在圖像中的對象。具體地講，當亮度分布不均勻時，觀看者 可能難于在這種圖像的暗區(qū)域中的對象之間區(qū)分對象。
為了克服這樣的問題，已經提出了提高亮度的技術。例如，在專利號為 5,132,796和5,255,093的美國專利中，通過基于輸入圖像的總體亮度而調節(jié) 整個輸出圖像的亮度來改善陰影區(qū)域的可視性。
在專利號為5,394,195的美國專利中，通過使用關于輸入圖像的一部分的 信息再補償整個輸出圖像的亮度來提高陰影區(qū)域的可視性。同樣，專利號為 6,414,659的美國專利提出了一種通過根據相應顯示裝置的亮度特性而不管輸 入信號補償輸出圖像的亮度，來改善陰影區(qū)域的可視性的技術。
在上述通過補償輸入圖像的亮度改善輸出圖像的亮度特性的技術中，具 有相同強度的像素的亮度被分別提高到相同程度，而不管所述像素所在的不 同的各個區(qū)域的亮度等級。另外，像素的亮度被提高而不管像素是對應于亮 區(qū)域還是暗區(qū)域。另外，補償亮度的系統只考慮顯示裝置的特性而不管輸入 圖像，從而不能適當地補償低亮度圖像的亮度。
除了上面所述的專利，公開號為2005-0042699的韓國專利討論了這樣的
一種技術，其中，通過將輸入圖像劃分為多個宏塊和樣i塊(microblock)來確定 亮度補償部分，然后計算每一塊的代表亮度。其后，貫穿各個部分，將確定 的補償部分中的亮度增加相同程度。即使在這種技術中，增加了部分區(qū)域中 的像素亮度，也沒有導致整個亮度沒有被提高。然而，由于對多個具有相同 亮度的像素執(zhí)行相同的亮度補償，所以每個像素的亮度沒有反映位于相應像 素附近的像素的亮度。另外，在這種用于克服上述問題的技術中，還難于在存儲器中實時實現 該技術。發(fā)明內容本發(fā)明的一個或多個實施例的一方面在于提供一種通過基于從相應像素 和位于該相應像素附近的像素獲得的信息提高每個像素的亮度來實現清晰圖 像的技術。本發(fā)明的一個或多個實施例的另一方面在于提供這樣一種技術通過定 義具有相同亮度(強度)的多個像素的亮度被不同增加的程度來防止亮度上不 期望的增加，從而陰影區(qū)域外部的區(qū)域中的亮度值被保持，而陰影區(qū)域內的 亮度值被修改，從而避免對非陰影區(qū)域的可能地部分損壞。本發(fā)明一個或多個實施例的另一方面在于提供一種使用直方圖來確定整 個圖像的亮度模式并通過使用T參數和G參數的指數曲線來增加暗區(qū)域的亮 度的技術。本發(fā)明的另外方面和/或優(yōu)點將會部分地闡述，部分地，這些方面和/或優(yōu) 點將從描述中清楚，或通過實施本發(fā)明而被了解。為了獲得上述和/或其他方面和優(yōu)點，本發(fā)明的實施例包括一種圖像補償 方法，所述方法包括基于相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素的 亮度計算圖像的每個像素的代表亮度；使用計算的代表亮度確定補償亮度比； 基于補償亮度比來增加至少相應像素的輸出亮度，其中，補償亮度比隨著代 表亮度的增加而降低。為了獲得上述和/或其他方面和優(yōu)點，本發(fā)明的實施例包括一種圖像補償 方法，所述方法包括基于相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素的 亮度來計算圖像的每個像素的代表亮度；通過將代表亮度和指數曲線相關聯 來計算自適應亮度；使用計算的自適應亮度來確定補償亮度比；基于補償亮
度比增加至少相應像素的輸出亮度，其中，補償亮度比隨著代表亮度的增加 而降低。為了獲得上述和/或其他方面和優(yōu)點，本發(fā)明的實施例包括至少一種介 質，所述介質包括控制至少一個處理部件以實現本發(fā)明實施例的計算機可讀代碼。為了獲得上述和/或其他方面和優(yōu)點，本發(fā)明的實施例包括一種圖像補償系統，所述圖像補償系統包括代表亮度計算單元，基于相應像素的亮度和 位于該相應像素附近的像素的亮度計算圖像的每個像素的代表亮度；補償亮 度比確定單元，使用計算的代表亮度確定補償亮度比；陰影補償單元，基于補償亮度比來增加至少相應像素的輸出亮度，其中，補償亮度比隨著代表亮 度的增加而降低。為了獲得上述和/或其他方面和優(yōu)點，本發(fā)明的實施例包括一種圖像補償 系統，所述圖像補償系統包括代表亮度計算單元，基于相應像素的亮度和 位于該相應像素附近的像素的亮度來計算圖像的每個像素的代表亮度；自適 應亮度計算單元，通過將代表亮度和指數曲線相關聯來計算自適應亮度；補 償亮度比確定單元，使用計算的自適應亮度來確定補償亮度比；陰影補償單 元，基于補償亮度比增加至少相應像素的輸出亮度，其中，補償亮度比隨著 代表亮度的增加而降低。


從下面結合附圖對本發(fā)明實施例的描述中，本發(fā)明的這些和/或其他方面 和優(yōu)點將會變得清楚，并更容易理解，其中圖1示出根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法；圖2示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中為空間亮度劃分的圖像；圖3示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中可被用于獲得平均 亮度的像素陣列的示例；圖4示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中通過亮度直方圖分 析歸類的示例性亮度類型；圖5A示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中表示由圖4歸類 的亮度類型的T和G參數的表； 圖5B示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中基于由圖5A選擇 的T和G參數的指數曲線；圖6示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中使用T和G參數以 及不使用T和G參數時的陰影補償結果；圖7A示出傳統亮度提高技術的結果；圖7B示出通過根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法的亮度提高處理 的結果；圖8示出根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償系統。
具體實施方式
現在將詳細描述本發(fā)明實施例，本發(fā)明的示例被示出在附圖中，其中， 相同的標號始終表示相同的部件。下面將參照附圖來描述實施例以解釋本發(fā)明。圖1示出根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法。所述陰影區(qū)域補償方法可包括在操作S100，接收圖像信息；在操作 S115,執(zhí)行空間亮度分析；在操作S140，計算代表亮度；在操作S155,確定 補償亮度比；在操作S160,補償陰影區(qū)域；在操作S170,輸出圖像信息。如圖l所示，可在操作S100中輸入圖像信息，例如，所述圖像信息可包 括關于每個像素的顏色的數據。在操作S115,當分析輸入圖像信息時，可計算一個圖像或一個相應幀的 空間亮度。這里，輸入圖像或者相應幀可被劃分成多個區(qū)域，從而可計算劃 分的區(qū)域的平均亮度。在空間亮度分析中，當劃分的區(qū)域的平均亮度低于閾 值亮度時，可確定陰影部分存在于相應的圖像或相應的區(qū)域中，并確定期望 提高亮度。圖2示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中為空間亮度而劃分 的圖像。如圖2中所示(這只是作為一個示例)，當圖像被劃分成四個區(qū)域A、 B、 C和D時，可計算空間亮度，也即劃分區(qū)域各自的平均亮度。當四個計 算的平均亮度中的至少一個低于闊值亮度時，可確定期望提高該相應圖像的 亮度。作為示例，可由用戶預先確定或指定閾值亮度。這里，因為低于閾值 亮度的亮度等級可導致可視性受損，所以期望提高亮度。在上面的描述中， 一個圖像可被劃分為四個區(qū)域，這僅僅是作為示例，
而且一個圖像還可被劃分成若干個第一區(qū)域，然后被劃分成與第一區(qū)域交迭 的若干個不同的第二區(qū)域。劃分之后，可計算各個劃分區(qū)域的平均亮度。當 劃分區(qū)域的平均亮度之中的至少一個低于閾值亮度時，可執(zhí)行下面將進一步 描述的陰影補償處理。同時，根據一個實施例，當所有劃分區(qū)域的平均亮度 都等于或高于閾值亮度時，甚至可不執(zhí)行陰影補償處理。當確定期望提高亮度時，在操作S140,在掃描相應區(qū)域中的像素的同時， 可計算代表亮度Uv。代表亮度將像素的亮度表示為關于包括相應像素的圖像 的局部的亮度信息。這被用于通過代表相應像素的亮度的值來表達與像素相 應的圖像信息，不僅通過考慮關于相應像素的信息還考慮周圍像素的信息而 獲得所述代表相應像素的亮度的值。例如，可通過計算像素和相應像素周圍 的像素的亮度的平均值來獲得代表亮度。圖3示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中可被用于獲得平均 亮度的像素陣列的示例。如圖3所示，可通過在3x3像素區(qū)域或5x5像素區(qū) 域中對例如圍繞像素300的周圍像素310的亮度求平均值來計算像素300的 代表亮度。作為選擇，可通過將權值分配給在例如3x3像素區(qū)域或5x5像素 區(qū)域的預定區(qū)域中圍繞作為中心的相應像素的像素亮度，并考慮這些像素與 該相應像素的距離來獲得像素的代表亮度。在計算代表亮度的另一方法中，對于某個區(qū)域，例如使用下面的等式l, 可執(zhí)行相應像素的分組，所述區(qū)域讓每個相應l象素作為中心，并且從該區(qū)域 中可計算自適應亮度。具體地講，可計算相應像素和周圍像素之間的亮度差， 例如，如果計算的亮度差大于預定閾值(X，則周圍像素可被歸類到組bl。否 則，周圍像素可被歸類到組b2。等式l:這里，Pi表示位于相應像素附近的一個像素的亮度，Pc是用于計算代表 亮度的周圍像素的亮度。在將相應像素歸類到組bl和b2之后，例如，可對組bl和b2中最終具 有最多像素數的一個組中的像素的亮度求平均，從而獲得相應像素的代表亮度。如上所述，為了獲得相應像素300的代表亮度，可參考處于像素300附
近的像素310的亮度?？墒褂脜^(qū)別于本發(fā)明實施例的使用位于相應像素的附 近的像素的亮度計算代表亮度的各種方法。在獲得代表亮度之后，當輸入像素位于低亮度的陰影區(qū)域中時，可在操作S160執(zhí)行用于提高相應像素亮度的亮度修正。為了執(zhí)行這種亮度修正，在 操作S155,例如，使用下面的等式2和等式3來計算補償亮度比。 等式2:<formula>formula see original document page 13</formula>可表示位于輸入圖像的坐標(x，y)處的像素的亮度的歸一化 值，I(x, y)可表示位于坐標(x，y)處的像素的亮度，I，可表示由上述等式2和3 輸出的像素的亮度。這里，Y表示提高的亮度比，IN(X v)/Y表示補償亮度比。等式2可用于使用I(x，y)和Lav來計算提高的亮度比Y。在等式2中，當 相應像素的輸入亮度高時，Y大于I風x,力。當Y大于^(x,y)時，Y被設置為IN(X, y),從而可防止等式3的無意識的誤操作。如等式3所示，可通過將補償亮度比IN(X, y)/Y和相應輸入像素的亮度相 乘來獲得補償陰影的輸出像素的亮度。在這種情況下，當補償亮度比lN(x，y)/Y小于1時，輸出像素的亮度降低，而當補償亮度比lN(x,y)/Y大于1時，輸出像素的亮度增力口。當補償亮度比I^，y)/Y大于1時，輸出像素的亮度大于輸入像素的亮度。換句話說，當通過等式2獲得的亮度比Y小于輸入像素的歸一化的亮度IN(x,y)時，輸出像素的亮度已經增加。當輸入像素的亮度低時，代表亮度Lav變低，從而Y變低。因此，可通過將Y的倒數乘以輸入像素的亮度來增加輸出像素 的亮度I'。根據等式2和等式3，當代表亮度和輸入像素的亮度高時，適當地，補 償亮度比I^，y/Y是l，從而相應像素的輸出亮度不會增加。然而，由于低亮 度區(qū)域中的補償亮度比I雖,y)/Y大于1,所以輸出像素的亮度I，可相對增加。 換句話說，代表亮度越高，補償亮度比越小。另外，補償亮度比的最小值可 以是l。因此，在具有高代表亮度的亮區(qū)域，亮度可稍微增加或不增加。因此，在操作S140,可以以這種方式來計算代表亮度。在操作S155, 基于計算的代表亮度可確定補償亮度比。在操作S160，輸入像素的亮度可以 與補償亮度比相乘，從而補償陰影區(qū)域。因此，可對每個像素執(zhí)行補償陰影 區(qū)域的處理，從而像素具有不同亮度。基本上，可對具有低亮度的像素而不 對具有高亮度的像素執(zhí)行亮度提高處理。因此，在一個實施例中，在操作S170, 可由輸出單元輸出其像素已經經過這種陰影補償處理的圖像。這里，當引入代表亮度時，可通過考慮相應像素的亮度和位于該相應像 素附近的像素的亮度來確定對輸出像素的亮度進行的選擇性修改。因此，即 使在輸入圖像的時候，多個像素的亮度可等于相應像素的亮度，相應像素的 代表亮度也可被實際確定為彼此不同，這可能導致輸出的相應像素的亮度彼 此不同。換句話說，即使多個像素具有相同亮度，當計算的代表亮度彼此不 同時，具有相對低的代表亮度的像素的亮度可增加較大程度，而具有相對高 的代表亮度的像素的亮度可被增加較小程度。即使當相同區(qū)域中的多個像素具有相同亮度，并且計算了每個像素的代 表亮度，位于該區(qū)域邊界的像素的代表亮度也可能不同于位于該區(qū)域中心的 像素的代表亮度。因此，即使在包括多個具有相同亮度的像素的區(qū)域中，各 個像素的亮度也可被不同地補償。如上所述，即使圖像包括多個具有低亮度的像素，在將這些像素的亮度 解釋為代表亮度并執(zhí)行陰影補償處理時，也可不同地補償這些像素的亮度， 并且亮度被補償以使其增加或降低的程度取決于代表亮度，從而使輸出圖像 清晰自然。因此，根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法可包括在操作SIOO,接 收圖像信息；在操作S115,執(zhí)行空間亮度分析；在操作S140，計算代表亮度； 在操作S155，確定補償亮度比；在操作S160,補償陰影；在操作S170,輸 出圖像信息；在操作S125,分析亮度直方圖；在操作S130,選擇T和G參 數；在操作S160，計算自適應亮度。除了操作S125的分析亮度直方圖、操作S130中的選擇T和G參數和操 作S160中的計算自適應亮度之外的一些處理已經在上面進行了詳細描述，因 此將省略對它們的進一 步描述。
在操作S125,在掃描圖像或相應幀的所有像素時，可創(chuàng)建關于輸入圖像信息的亮度直方圖。亮度直方圖表示輸入圖像的像素的亮度分布。也就是， 亮度直方圖可表示一個圖像的亮點和暗點值和分布的范圍。這里，亮度直方 圖使得整個圖像容易理解，因此可被用于提高亮度。在一個實施例中，由于在掃描相應圖像或幀的所有像素時創(chuàng)建亮度直方圖，所以可以在操作S115中 進行空間亮度分析的同時執(zhí)行亮度直方圖的創(chuàng)建。在操作S125中分析亮度直方圖時，可接收到關于輸入圖像信息的像素的 亮度的信息，并且對相應像素的數目進行計數。例如，當亮度分布由8比特 表示時，每個像素可具有0到255的亮度中的任何一個亮度。因此，計算或 讀取相應圖像的像素的亮度并對像素的相應數目進行計數。圖4示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中，通過這種亮度直 方圖分析而歸類的三種示例性的亮度類型圖。在分析亮度直方圖之后，例如，分析的亮度直方圖可被歸類到至少一種 類型中。因此，在一個實施例中，如圖4所示，亮度直方圖可被歸類到三種 類型。參照圖4， Hl類型圖400對應于存在一些暗區(qū)域但大多數區(qū)域亮的圖 像。當圖像的直方圖對應于H2類型圖410時，存在一些暗區(qū)域，并且其亮 度高于中間亮度的區(qū)域均勻分布。在本實施例中，對于所有其他情況，直方圖可被認為與H3類型圖420 相應。在H1類型中，存在大多數的亮像素，而在H2類型中，大多數像素具 有中間亮度。排除這些Hl和H2類型情況，H3類型至少指存在大多數低亮 度像素，即暗像素的情況。對直方圖類型歸類可被用于選擇T和G參數，這在下面將被進一步描述。 因此，為了更精確地選才奪T和G參數，直方圖也可被歸類到更多樣和更詳細 的類別。另外，為了更精確地控制陰影區(qū)域的亮度提高，直方圖，更具體地 講是暗區(qū)域占大多數的直方圖可被歸類到更多樣和更詳細的類別。在選擇T和G參數的過程中，在操作S130,可根據確定的直方圖類型 來選擇T和G參數。例如，如圖4所示，根據直方圖類型，T和G參數被賦 予具有8比特圖像信息的像素。在實施例中，T和G參數的值并不固定，而 可以根據應用而被選擇性地改變或定義。在操作S150,使用賦予的T和G參數，例如，通過下面的等式4來計算自適應亮度Lad 。
等式4:<formula>formula see original document page 16</formula>這里，根據表示輸入圖像信息的直方圖類型來選擇T和G參數，Lad是自適應亮度。當代表亮度Uv小于T參數值時，可從等式4來計算自適應亮度。根據 G參數值計算的自適應亮度可大于或小于代表亮度。通常，當G大于1時， 計算的自適應亮度小于代表亮度。在等式4中，T表示應用指數曲線的范圍，G表示在應用指數曲線的范 圍中該曲線彎曲的程度。類型表示T和G參數的表。例如，在圖5A的Hl類型表示中，當T是128 時，等式4的指數曲線被應用到0-127的代表亮度Lav,當G是1.2時，該指 數曲線向下凸起。因此，在0-127的亮度范圍內，自適應亮度相對小于輸入 的代表亮度Uv。因此，可對具有這種范圍內的代表亮度的像素執(zhí)行用于相對 提高亮度的陰影修正。圖5B示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中，基于通過圖5A 選擇的T和G參數的指數曲線。如圖5B所示，當T和G參數被選擇時，可 獲得與t和g參數相應的指數曲線。這種指數曲線是表示輸入輸出比的曲線， 并且是等式4的曲線圖。在該圖中，輸入是代表亮度Uv,輸出是自適應亮度當輸入等于輸出時，曲線變成斜率是1的參考線y(輸出)-x(輸入)。當 輸出相對小于輸入時，指數曲線位于參考線y(輸出"x(輸入)下面。代表亮度是通過對相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素的亮度 求平均，或者通過在相應像素的亮度中反映位于該相應像素附近的像素的亮 度而獲得的像素的合適亮度。以這種方式計算的代表亮度可被代入等式4, 從而獲得小于低亮度區(qū)域的代表亮度的自適應亮度。當執(zhí)行下面將描述的陰 影修正時，這可導致關于低亮度區(qū)域的相對高的亮度增加。例如，當基于圖像直方圖將圖像歸類為三種類型(即H1類型、H2類型和
H3類型)中的任何一種類型，并且根據圖像的類型如圖5A所示選4奪T和G 參數時，可如圖5B所示繪制等式4的指數曲線。如圖5B所示，根據通過T和G參數獲得的指數曲線，在代表亮度低的 區(qū)域中，自適應亮度低于代表亮度，在代表亮度高的區(qū)域中，自適應亮度可 等于代表亮度。下面將更詳細地描述在這種Hl 、 H2和H3類型中的T和G參數的操作。 在H1類型中，T和G參數可被用于通過用中間指數求冪來計算關于寬 的低亮度區(qū)域的自適應亮度。這之所以可行的原因在于當暗區(qū)域被處理地 過于亮時，噪聲增加可能會過分增長。在H2類型中，由于圖像包括暗區(qū)域 但在整體上亮，所以將經過陰影修正的暗區(qū)域設置為窄區(qū)域(T被設置為小的 值)并且指數被設置為小的值(G被設置為小的值)。在H3類型中，由于圖像需 要相對大量的陰影修正，所以為了提高暗區(qū)域的亮度，T被設置為小的值而G 被設置為大的值。然后，計算自適應亮度。在實施例中，T和G參數值不固定，而是可基于不同的應用被改變或定義。例如，當沒有執(zhí)行亮度直方圖的分析時，或者當即使已經執(zhí)行了亮度直 方圖的分析，但是類型沒有被準確確定時，可使用預定的T和G參數值。在操作S160和操作S170中，使用計算的自適應亮度可修改輸入像素的 亮度，并輸出所得的補償的亮度。可通過將自適應亮度Ud代入等式2和等式 3中的代表亮度Uv來推導出計算陰影修正的等式，例如等式5和等式3。等式5:<formula>formula see original document page 17</formula>這里，如果y〉/w^，那么1^ = /在操作S150，通過上述等式4和使用T和G參數的指數曲線來計算自 適應亮度。在操作S155，通過將計算的自適應亮度代入等式5和等式3，可 計算補償亮度比。然后，在操作S160，可通過將輸入像素的亮度與補償亮度 比相乘來獲得相應像素的修正的輸出亮度I，。
根據等式5和等式3,當輸入像素的亮度和自適應亮度高時，適當地，補償亮度比I]^，力/Y是1，因此相應像素的輸出亮度不會被增加。然而，當輸入像素的亮度和自適應亮度低時，補償亮度比lN(x,y)/Y大于1，因此相應像素的輸出亮度r可相對地增加。換句話說，隨著自適應亮度增加，補償亮度比圖6示出在根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法中使用T和G參數時 和不使用T和G參數時的陰影補償結果。如在該實施例中所示，當不應用直方圖時，可不用計算自適應亮度而通 過使用代表亮度來觀察對于輸入亮度的輸出亮度。即使不應用根據T和G參 數的指數曲線，在從等式2和等式3獲得的代表亮度低的區(qū)域中，亮度顯著 增加。然而，在代表亮度高的區(qū)域中，亮度幾乎不增加。因此，可實現具有 低亮度的陰影區(qū)域中的亮度提高。
當應用根據T和G參數的指數曲線時，自適應亮度被代入等式5和等式 3，從而可觀察到對于輸入亮度的輸出亮度。當隨著G增加使得自適應亮度 從代表亮度降低時，亮度顯著增加。因此，顯然可以得知隨著G增加，相 應像素的輸出亮度也增加。即使應用直方圖方法，在高亮度區(qū)域中，亮度也 不增加或幾乎不增加。然而，在像素的輸入亮度低的區(qū)域中，亮度顯著增加。 因此暗區(qū)域可變得相對亮。
圖7A示出傳統亮度提高處理的結果，圖7B示出通過根據本發(fā)明實施例 的陰影區(qū)域補償方法的亮度提高處理的結果。
通常，為了提高圖像的亮度，當修正陰影區(qū)域的亮度時，確定亮度提高 的程度，然后對作為整個圖像的陰影區(qū)域的亮度進行修正。在圖7A中，當 將原始圖像(上部示出的圖像)與亮度提高了的圖像相比(下部示出的圖像)時， 由示出的圓圈住的每個陰影區(qū)域的亮度增加，從而陰影圖像變得更清楚。然 而，由于圓之外的亮部分中的亮度也被增加到與陰影區(qū)域相同的程度，所以 圖像的亮部分的對比度和清晰度受損。
同時，根據依據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償方法，如圖7B所示，在 補償的圖像(下部示出的圖像)中由示出的下部的圓圈住的陰影區(qū)域的亮度比 原始圖像(上部示出的圖像)顯著提高，而在相應的補償的圖像中的由示出的上 部的圓圈住的陰影區(qū)域的亮度與在相應的原始圖像中示出的上部的圓圈住的 部分相比，沒有改變或幾乎沒有提高。因此，在亮部分保持圖像亮度，而在
暗部分增加圖像亮度。結果，可補償圖像的局部對比度和清晰度。當？ 1入代表亮度時，可不同地提高具有相同輸入亮度的多個像素的亮度。當通過直方圖方法選擇T和G參數并獲得自適應亮度時，可考慮整個圖像的亮度和分布來提高亮度。圖8示出根據本發(fā)明實施例的陰影區(qū)域補償系統。例如，所述陰影區(qū)域補償系統可包括圖像輸入單元800、空間亮度分析 單元810、代表亮度計算單元820、亮度直方圖分析單元830、參數分析單元 840、自適應亮度計算單元850、補償亮度比確定單元855、陰影補償單元860 和圖像輸出單元870。在一個實施例中，圖像輸入單元800可接收視頻的幀或圖像。這種視頻 的接收可以以圖像或像素為單位以進行圖像處理，這將在下面更詳細地進行 描述?？臻g亮度分析單元810可將輸入圖像劃分成多個區(qū)域，計算每個劃分的 區(qū)域的平均亮度，并確定計算的平均亮度是否低于閾值亮度。如果至少一個 計算的空間亮度，也就是，多個劃分的區(qū)域的平均亮度，低于閾值亮度時， 可期望進行陰影修正。否則，可不執(zhí)行陰影修正。代表亮度計算單元820可使用關于位于相應像素的附近的像素的信息來 計算每個像素的亮度，將其作為代表亮度。在一個實施例中，可以以相應像 素作為中心，通過對3 x 3個像素或5 x 5個像素的亮度求平均來計算每個像 素的代表亮度Uv。還可通過將位于相應像素附近的像素歸類，然后對多個組 中的像素數最大的一組中的像素的亮度求平均來獲得每個像素的代表亮度。在掃描整個圖像并對相應圖像歸類的同時，亮度直方圖分析單元830可 創(chuàng)建表示像素的亮度分布的直方圖。當創(chuàng)建亮度直方圖時，相應圖像大概的 亮度分布可變得清楚。因此，圖像可根據亮區(qū)域和暗區(qū)域的大概分布和大小 被歸類到多個預定類型中的一個類型。例如，參數選擇單元840可根據由亮度直方圖分析單元830確定的圖像 的類型來選擇T和G參數。T參數可表示要執(zhí)行代表亮度補償處理的區(qū)域， G參數可以是用于以將代表亮度作為底來求冪的指數。因此，隨著T參數的 增加，代表亮度補償處理在較寬的亮度范圍內執(zhí)行。當G參數大于1時，獲 得低于代表亮度的自適應亮度Lad。自適應亮度計算單元850可使用T和G參數來計算自適應亮度。例如，
可通過將T和G參數和代表亮度代入等式4來計算自適應亮度。與等式4相 應的曲線可以是，例如，如圖5B所示的指數曲線。因此，如圖5B所示，在 低代表亮度區(qū)域，計算的自適應亮度低于代表亮度，而在高代表亮度區(qū)域， 計算的自適應亮度可以與代表亮度相同或者基本相等。因此，根據實施例， 可通過使用代表亮度通過等式4來計算自適應亮度。這里，例如，在本實施例中，補償亮度比確定單元855可使用計算的自 適應亮度或者代表亮度來確定補償亮度比。隨著自適應亮度或者代表亮度增 加，補償亮度比降低直至約為1。因此，在代表亮度或自適應亮度高的區(qū)域， 亮度不增加或幾乎不增加。然后，例如，陰影補償單元860可通過將像素的輸入亮度和確定的補償 亮度比相乘來增加輸出亮度。因此，相應像素的亮度增加的程度可取決于補 償亮度比。圖像輸出單元870還可計算每個像素的輸出亮度并輸出所得的補償的圖 像。因此，亮度增加了的像素可比輸入圖像的對應像素更亮地輸出，而亮度 沒有增加的像素可與輸入圖像的對應像素相同地被輸出。這里使用的術語"單元"指的是，但并不限于，執(zhí)行特定任務的軟件或硬 件組件，例如現場可編程門陣列(FPGA)或專用集成電路(ASIC)。例如，單元 可被有利地構造為駐留在可尋址存儲介質上，以及在一個或多個處理器上執(zhí) 行。因而，舉例來說，單元可包括組件(例如軟件組件、面向對象的軟件 組件、類組件和任務組件)、進程、函數、屬性、過程、子程序、程序代碼段、 驅動程序、固件、微碼、電路、數據、數據庫、數據結構、表、數組和變量。 在這些組件和模塊中設置的功能通過更少的組件和單元來實現，或者通過另 外的組件和單元來實現。另外，組件和單元可被實現以便它們在裝置中的一 個或多個CPU上執(zhí)行或者駐留在安全多媒體卡中。在這點上，除了上述的實施例之外，本發(fā)明的實施例可通過介質(如計 算機可讀介質)上的計算機可讀代碼/指令來實現，以控制至少一個處理部件 實現上述的任何實施例。所述介質可相應于允許存儲和/或發(fā)送計算機可讀代 碼的任何介質。所述計算機可讀代碼可以以各種方式在介質上被記錄/傳送，例如，所述介質的示例包括磁存儲介質(例如，ROM、軟盤、硬盤等)、光學記錄介質(例 如，CD-ROM或DVD)和比如載波以及通過互聯網的存儲/傳輸介質。這里，
根據本發(fā)明實施例，所述介質還可以是信號，比如結果信號或比特流。所述 介質還可以是分布式網絡，從而計算機可讀代碼以分布式方式#皮存儲/傳輸并 被執(zhí)行。此外，僅作為一個示例，處理部件可包括處理器或計算機處理器， 并且處理部件可以分布和/或包括在一個裝置中?？赏ㄟ^不僅考慮相應像素的亮度還考慮位于相應像素附近的像素的亮度 而提高每個像素的亮度，獲得清晰圖像。此外，由于每個像素的亮度反映位于相應像素附近的像素的亮度，所以 即使多個像素具有相同亮度，也可增加暗部分中的像素的亮度并可保持除了 暗部分之外的部分中的像素的亮度。另外，由于使用直方圖掌握了整個圖像的亮度分布和亮度，并且亮度被 修正到適合于整個圖像的亮度，所以可獲得完全清晰的圖像。盡管已經顯示并描述了本發(fā)明的一些實施例，但是本領域的技術人員應 該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行各種 改變，本發(fā)明的范圍在權利要求及其等同物中確定。
權利要求
1、一種圖像補償方法，所述方法包括基于相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素的亮度，計算圖像的每個像素的代表亮度；使用計算的代表亮度確定補償亮度比；基于補償亮度比來增加至少相應像素的輸出亮度，其中，補償亮度比隨著代表亮度的增加而降低。
2、 如權利要求l所述的方法，還包括將圖像劃分為多個區(qū)域，計算每 個劃分的區(qū)域的平均亮度，確定劃分的區(qū)域中的某個區(qū)域是否具有低于閾值亮度的平均亮度。
3、 如權利要求l所述的方法，其中，當計算代表亮度時，通過對相應像 素和位于該相應像素附近的像素的亮度求平均，或者通過將反映相應像素和 位于該相應像素附近的像素之間的各個距離的權值分配給位于該相應像素附 近的各個像素的亮度并對相應的加權亮度求平均，來計算代表亮度。
4、 如權利要求l所述的方法，其中，當計算代表亮度時，通過計算相應 像素和位于該相應像素附近的像素之間的亮度差，根據每個亮度差是否大于 閾值而將位于相應像素附近的像素歸類到兩組，并對兩組中具有最多像素數 的一組中的像素的亮度求平均，來計算代表亮度。
5、如權利要求1所述的方法，其中，當確定補償亮度比時，通過I雖,y)/Y 來表示補償亮度比，并通過使用由Lav表示的代表亮度的下面的等式來確定補 償亮度比<formula>formula see original document page 2</formula>其中，如果y〉"(w),那么lN(x,y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮度的歸一化值，I(x，y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素 的亮度，I，是輸出的像素的亮度，Y是提高的亮度比。
6、如權利要求5所述的方法，其中，當增加輸出亮度時，通過使用補償亮度比的下面的等式來確定輸出亮度I，其中，lN(x，y)是位于輸入圖像的坐標(X，y)處的像素的亮度的歸一化值，I(x,y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮度。
7、 如權利要求l所述的方法，還包括接收包括關于至少相應像素的亮度信息和位于該相應像素附近的像素的 亮度的圖像信息；通過輸出單元輸出具有至少相應像素的至少增加的輸出亮度的輸出圖像。
8、 至少一種包括控制至少一個處理部件以實現權利要求1所述的方法的 計算機可讀代碼的介質。
9、 一種圖像補償方法，所述方法包括基于相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素的亮度來計算圖像的 每個像素的代表亮度；通過將代表亮度和指數曲線相關聯來計算自適應亮度； 使用計算的自適應亮度來確定補償亮度比； 基于補償亮度比增加至少相應像素的輸出亮度， 其中，補償亮度比隨著代表亮度的增加而降低。
10、 如權利要求9所述的方法，還包括將輸入圖像劃分成多個區(qū)域， 計算每個劃分的區(qū)域的平均亮度，確定劃分的區(qū)域中的某個區(qū)域是否具有低于閾值亮度的平均亮度。
11、 如權利要求9所述的方法，其中，當計算自適應亮度并且代表亮度 由L狄表示時，自適應亮度由Lad表示并通過使用下面的使用T和G參數的等 式形成指數曲線來計算自適應亮度如果<formula>formula see original document page 3</formula>否則 <formula>formula see original document page 3</formula>T參數是將被陰影修正的亮度的最大值； G參數是以代表亮度Uv為底來求冪的指數。
12、 如權利要求9所述的方法，其中，計算自適應亮度的步驟包括通過創(chuàng)建整個圖像的直方圖來對圖像歸類。
13、 如權利要求12所述的方法，其中，計算自適應亮度的步驟還包括 選擇與圖像的歸類相應的T參數和G參數。
14、 如權利要求9所述的方法，其中，當確定補償亮度比并且自適應亮度由Lad表示時，補償亮度由比值lN(x，y)/Y表示，并通過下面使用自適應亮度Lad的等式而被確定<formula>formula see original document page 4</formula>其中，如果r〉"(^,那么r = /w(w)， lN(x，y)是位于輸入圖像的坐標(x,y) 處的像素的亮度的歸一化值，I(x， y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮 度，I，是輸出的像素的亮度，Y是提高的亮度比。
15、 如權利要求14所述的方法，其中，當增加輸出亮度時，通過下面使 用補償亮度比的等式來確定輸出亮度I，<formula>formula see original document page 4</formula>其中，1^,y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮度的歸一化值，I(x, y,是位于輸入圖像的坐標(x，y)處的像素的亮度。
16、 如權利要求9所述的方法，還包括接收包括關于至少相應像素的亮度信息和位于相應像素附近的像素的亮 度的圖像信息；通過輸出單元輸出具有至少相應像素的至少增加的輸出亮度的輸出圖像。
17、 至少一種包括控制至少一個處理部件實現權利要求9所述的方法的 計算機可讀代碼的介質。
18、 一種圖像補償系統，包括代表亮度計算單元，基于相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素 的亮度計算圖像的每個像素的代表亮度；補償亮度比確定單元，使用計算的代表亮度確定補償亮度比； 陰影補償單元，基于補償亮度比來增加至少相應像素的輸出亮度， 其中，補償亮度比隨著代表亮度的增加而降低。
19、 如權利要求18所述的系統，還包括空間亮度分析單元，將圖像劃分為多個區(qū)域，計算每個劃分的區(qū)域的平均亮度，確定劃分的區(qū)域中的某個 區(qū)域是否具有低于闊值亮度的平均亮度。
20、 如權利要求18所述的系統，其中，代表亮度計算單元通過對相應像 素和位于該相應像素附近的像素的亮度求平均，或者通過將反映相應像素和 位于該相應像素附近的像素之間的各個距離的權值分配給位于該相應像素附 近的各個像素的亮度并對相應的加權亮度求平均，來計算代表亮度。
21、 如權利要求18所述的系統，其中，代表亮度計算單元通過計算相應像素和位于該相應像素附近的像素之間的亮度差，根據每個亮度差是否大于閾值而將位于相應像素附近的像素歸類到兩組，并對兩組中具有最多像素數的一組中的像素的亮度求平均，來計算代表亮度。
22、如權利要求18所述的系統，其中，補償亮度比確定單元確定由IN(X,y/Y表示的補償亮度比，并通過使用由L^表示的代表亮度由下面的等式來確 定補償亮度比<formula>formula see original document page 5</formula>其中，如果F>/ ，,)，那么r = /w(w),IN(x，y)是位于輸入圖像的坐標(x,y) 處的像素的亮度的歸一化值，I(x,y)是位于輸入圖像的坐標(x，y)處的像素的亮 度，I，是輸出的像素的亮度，Y是提高的亮度比。
23、如權利要求22所述的系統，其中，陰影補償單元通過使用補償亮度 比的下面的等式來確定輸出亮度I，(W)'其中，I雖,y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮度的歸一化值，I(x,y) 是位于輸入圖像的坐標(x，y)處的像素的亮度。
24、如權利要求18所述的系統，還包括圖像輸入單元，接收包括關于至少相應像素的亮度信息和位于該相應像 素附近的像素的亮度的圖像信息；輸出單元，輸出具有至少相應像素的至少增加的輸出亮度的輸出圖像。
25、 一種圖像補償系統，所述系統包括代表亮度計算單元，基于相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素 的亮度來計算圖像的每個像素的代表亮度；自適應亮度計算單元，通過將代表亮度和指數曲線相關聯來計算自適應亮度；補償亮度比確定單元，使用計算的自適應亮度來確定補償亮度比； 陰影補償單元，基于補償亮度比增加至少相應像素的輸出亮度； 其中，補償亮度比隨著代表亮度的增加而降低。
26、 如權利要求25所述的系統，還包括空間亮度分析單元，將輸入圖像劃分成多個區(qū)域，計算每個劃分的區(qū)域的平均亮度，確定劃分的區(qū)域中的 某個區(qū)域是否具有低于閾值亮度的平均亮度。
27、 如權利要求25所述的系統，其中，代表亮度由Lav表示，自適應亮 度計算單元通過使用下面的使用T和G參數的等式形成指數曲線來計算由Lad 表示自適應亮度如果(4,zr)<formula>formula see original document page 6</formula>否則T參數是將被陰影修正的亮度的最大值；G參數是以代表亮度Lav為底求冪的指數。
28、 如權利要求25所述的系統，其中，自適應亮度計算單元包括直方 圖分析單元，通過創(chuàng)建整個圖像的直方圖來對圖像歸類。
29、 如權利要求28所述的系統，其中，自適應亮度計算單元還包括參 數選擇單元，選擇與圖像的歸類相應的T參數和G參數。
30、 如權利要求25所述的系統，其中，自適應亮度由Lad表示，補償亮度比確定單元通過下面使用自適應亮度Ud的等式確定由I雕,y)/Y表示的補償亮度比<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，如果r〉/w(^,那么r = lN(x,y)是位于輸入圖像的坐標(X,y)處 的像素的亮度的歸 一化值，I(x, y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮度，r是輸出的像素的亮度，y是提高的亮度比。
31、如權利要求30所述的系統，其中，陰影補償單元通過下面使用補償 亮度比的等式來確定輸出亮度I，其中，lN(x,y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮度的歸一化值，I(x, y)是位于輸入圖像的坐標(x,y)處的像素的亮度。 32、如權利要求25所述的系統，還包括圖像輸入單元，接收包括關于至少相應像素的亮度信息和位于該相應像 素附近的像素的亮度的圖像信息；圖像輸出單元，輸出具有至少相應像素的至少增加的輸出亮度的輸出圖
全文摘要
一種包括陰影區(qū)域補償系統、介質和方法的圖像補償系統、介質和方法，其能夠針對位于相應像素附近的像素顯著增加暗區(qū)域中每個像素的亮度，并輕微增加亮區(qū)域中每個像素的亮度。所述陰影區(qū)域補償方法包括通過反映相應像素的亮度和位于該相應像素附近的像素的亮度，計算具有圖像信息的每個像素的代表亮度L_av；使用計算的代表亮度確定補償亮度比；基于補償亮度比來增加輸出亮度。
文檔編號G09G5/10GK101118721SQ20071013973
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月30日 優(yōu)先權日2006年7月31日
發(fā)明者樸斗植, 李承信, 韓榮蘭 申請人:三星電子株式會社