增强彩色图像对比度的方法及其系统的制作方法

增强彩色图像对比度的方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及图像处理领域，特别设及增强彩色图像对比度的方法及其系统。
【背景技术】
[0002] 在图像处理和计算机视觉领域，图像处理技术是提高图像质量，达到最优图像显 示效果的关键技术。常见的图像处理技术包括降噪、对比度增强、白平衡、像素擅染等等。其 中，图像的对比度增强是一个已经被大量研究，而且仍需进一步研究的重要方向。
[0003] 对比度增强的目的是提高图像整体或局部的反差程度，从而使图像的细节更为清 晰可见，W改善视觉效果。对比度增强的应用范围非常广泛，比如改善光照不均匀图像的视 觉效果，提高图像中人眼不易见的细节信息，增强对比度较差的医学影像W利于诊断等等。 当待显示的源图像对比度较差时，比如在低光照条件下获得的图像，则在屏上显示的效果 往往会很差，甚至会产生图像失真。所W源图像在屏幕上显示之前，需要经过一定的对比度 增强处理。
[0004] 常用的对比度增强方法可W分为全局处理和区域自适应处理该两大类。全局对比 度增强方法包括全局直方图均衡化、梯度拉伸、伽马校正等等，其优点是方法简单，运行速 度快，缺点是由于没有考虑图像局部的特性，往往局部效果不佳。区域自适应对比度增强方 法根据源图像情况的不同，选择性增强图像的特定区域，其优点是全局和局部对比度增强 效果都较好，缺点是比全局处理方法更加复杂，运行速度更慢。
[0005] 彩色图像对比度该一概念可W有多种不同的理解。第一种理解是将彩色图像的对 比度认为是彩色图像的RGB=个通道的对比度，也即对彩色图像的红色R、绿色G和藍色B 该S个通道分别进行对比度增强处理，则认为彩色图像的对比度达到了增强的效果。第二 种理解是认为彩色图像的对比度也就是彩色图像的亮度分量的对比度，所W该种理解下的 彩色图像对比度增强算法往往只要在色彩分离的空间对亮度（或者强度、明度等）分量进 行对比度增强处理。
[0006] 本发明的发明人认为彩色图像的对比度表现为不同色彩之间的对比，比如纯红色 和纯藍色之间的对比度要比纯红色和品红色之间的对比度大。基于此，发明人认为彩色图 像的色彩丰富性在一定程度上表现了彩色图像的对比度，比如一副基本上都是红色色彩的 图像就要比含有各种色彩的同一幅图像的对比度低。该种对彩色图像对比度的理解，既可 W避免第一种理解中单纯对各个颜色通道进行分离的对比度增强可能带来的颜色失真，又 避免了第二种理解中简单地将彩色图像的对比度增强理解为彩色图像亮度的对比度增强。

【发明内容】

[0007] 本发明的目的在于提供一种增强彩色图像对比度的方法及其系统，对饱和度和亮 度进行联合拉伸，显著提高彩色图像的对比度，简单，高效，快速，易于硬件化。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种增强彩色图像对比度的方 法，包括W下步骤：
[0009] 获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色调，饱和度和亮度的值；
[0010] 在服LS维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面，将服LS维空间转 换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；
[0011] 对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸方向；
[0012] 确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点进行拉伸，得到拉伸后的 饱和度和亮度；
[0013] 根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像。
[0014] 本发明的实施方式还公开了一种增强彩色图像对比度的系统，包括W下单元：
[0015] 图像特征值获取单元，用于获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色 调，饱和度和亮度的值；
[0016] 维度转换单元，用于在服LS维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平 面，将服L=维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；
[0017] 拉伸方向判决单元，用于对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点 的拉伸方向；
[0018] 拉伸距离判决单元，用于确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点 进行拉伸，得到拉伸后的饱和度和亮度；
[0019] 图像输出单元，用于根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增 强的彩色图像。
[0020] 本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
[0021] 本发明通过在服L色彩空间对饱和度和亮度进行联合拉伸，增加了色彩丰富性， 从而显著提高彩色图像的对比度，且具备简单，高效，快速，易于硬件化的优势。
[0022] 进一步地，服LS维空间采用双圆锥体表示，服LS维空间转换得到的二维平面为 =角形，对=角形中的像素点进行拉伸时，饱和度的改变对对比度的影响均匀。
[0023] 进一步地，对S角形划分区域时从S角形的垂屯、向S角形的S条边分别作垂线得 到S个划分区域，简单易行。
[0024] 进一步地，由公式确定的拉伸距离不产生失真同时能够较好地增强彩色图像对比 度。
[00巧]进一步地，根据输出的对比度增强的彩色图像的显示效果，反馈调节二维平面中 像素点的拉伸方向和拉伸距离，能够使得最终输出的彩色图像的显示效果最佳。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明第一实施方式中一种增强彩色图像对比度的方法的流程示意图；
[0027] 图2是本发明第二实施方式中双圆锥体模型示意图；
[002引图3是本发明第二实施方式中从服LS维空间转换得到的四个不同色调值对应的S-L二角形的不意图；
[0029] 图4是本发明第二实施方式中确定S-LS角形划分区域的示意图；
[0030] 图5是本发明第二实施方式中确定S-LS角形划分区域的示意图；
[0031] 图6是本发明第二实施方式中确定S-LS角形划分区域的示意图；
[0032] 图7是本发明第二实施方式中确定拉伸距离的示意图；
[0033] 图8是本发明第=实施方式中彩色图像对比度增强算法流程图；
[0034] 图9是本发明第=实施方式中彩色图像对比度增强处理效果图；
[0035] 图10是本发明第四实施方式中一种增强彩色图像对比度的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036] 在W下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本 领域的普通技术人员可W理解，即使没有该些技术细节和基于W下各实施方式的种种变化 和修改，也可W实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 方式作进一步地详细描述。
[0038] 本发明第一实施方式设及一种增强彩色图像对比度的方法，图1是该增强彩色图 像对比度的方法的流程示意图。
[0039] 具体地说，如图1所示，该增强彩色图像对比度的方法包括W下步骤：
[0040] 步骤101，获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色调，饱和度和亮度的 值。
[0041] 此外，可W理解，服L色彩空间包括色调、饱和度、亮度（英语出ue，Saturation, Li曲tness)，又称服L。其中，色调（H)是色彩的基本属性，就是平常所说的颜色名称，如红 色、黄色等。饱和度（巧是指色彩的纯度，值越大色彩越浓。亮度（L)是指图像的亮度，取 0-100%。
[0042] 服L把颜色描述在圆柱坐标系内的点，可用圆柱体或者双圆锥体来表示服L色彩 空间。圆柱体或者双圆锥体的中屯、轴取值为自底部的黑色到顶部的白色，绕该个轴的角度 对应于色调，到该个轴的距离对应于饱和度，而沿着该个轴的高度对应于亮度。
[0043] 此后进入步骤102,在服LS维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面， 将服L=维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面。
[004 4] 此后进入步骤103,对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸 方向。
[0045] 此后进入步骤104,确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点进行拉 伸，得到拉伸后的饱和度和亮度。
[0046] 此后进入步骤105,根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增 强的彩色图像。
[0047] 本实施方式通过在服L色彩空间对饱和度和亮度进行联合拉伸，增加了色彩丰富 性，从而显著提高彩色图像的对比度，且具备简单，高效，快速，易于硬件化的优势。
[0048] 本发明第二实施方式设及一种增强彩色图像对比度的方法，第二实施方式在第一 实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：服L=维空间采用双圆锥体表示，服L =维空间转换得到的二维平面为=角形，对=角形中的像素点进行拉伸时，饱和度的改变 对对比度的影响均匀；对S角形划分区域时从S角形的垂屯、向S角形的S条边分别作垂线 得到=个划分区域，简单易行；由本实施方式中公式确定的拉伸距离不产生失真同时能够 较好地增强彩色图像对比度。具体地说：
[0049] 服LS维空间采用双圆锥体表示，如图2所示为双圆锥体模型示意图，如图所示， 其中，双圆锥体的中屯、轴取值为自底部的黑色到顶部的白色，绕中屯、轴的角度对应于色调 化ue)，到中屯、轴的距离对应于饱和度（Saturation)，而沿着中屯、轴的高度对应于亮度。
[0050] 相应地，在步骤102中，服LS维空间转换得到的二维平面为S角形。
[0051] 如图3所示为从服LS维空间转换得到的四个不同色调值对应的S-LS角形的示 意图。如图所示，服LS维空间转换得到的每个S-LS角形（色调值分别为H= 0°，H= 120°，H= 240°，H= 300° )有S个纯色顶点，分别为黑色B(0.0,0.0)，白色W(0.0，1.0) 和彩色P(1.0,0.5)。越靠近顶点B，越接近于黑色。越靠近顶点W，越接近于白色。越靠近 顶点P，越接近于彩色，该彩色的具体颜色由保持不变的色调所决定。
[0052] 可W理解，为了增强彩色图像的对比度，应该让偏黑色的颜色点更靠近顶点B，让 偏白色的颜色点更靠近顶点W，让偏彩色的颜色点更靠近顶点P。
[0053] 相应地，在步骤103中对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的 拉伸方向时，包括W下子步骤：
[0054] 将=角形划分为分别对应于=角形顶点的=个划分区域；
[0055] 确定每个划分区域中像素点的拉伸方向为从该像素点向对应的=角形顶点的射 线方向。
[0056] 也就是说，通过区域划分将S-LS角形划分为S个划分区域，每个区域中的颜色 点的拉伸方向为从该颜色点向对应的=角形顶点的射线方向。
[0057]当然，在本发明的其它实施方式中，颜色点的拉伸方向并不一定为从颜色点向对 应的S角形顶点的射线方向，也可W为其它拉伸方向，例如也可W为：
[0058] 角形外屯、为射线的起始端点，将该端点与任意颜色点相连并作射线，该射线 方向即为该颜色点的拉伸方向；
[0059] 或者角形顶点为圆屯、半径为固定值的扇形范围内选取任意一点，颜色点的拉 伸方向为从该颜色点向上述所选取的任意一点的射线方向；
[0060] 或者在=角形顶点所在边选取靠近该顶点的任意一点，颜色点的拉伸方向为从该 颜色点向上述所选取的任意一点的射线方向。
[0061] 在本实施方式中，服LS维空间采用双圆锥体表示，服LS维空间转换得到的二维 平面为S角形。此外，服LS维空间也可W为其它圆柱坐标系，而不局限于双圆锥体，例如 圆柱体，S维空间转换得到的二维平面为矩形。
[0062] 相较于对矩形中的像素点进行拉伸，对=角形中的像素点进行拉伸时，饱和度的 拉伸改变对对比度的影响均匀。
[0063] 优选地，在上述"将S角形划分为分别对应于S角形顶点的S个划分区域"的步骤 中，包括W下子步骤：
[0064] 从S角形的垂屯、向S角形的S条边分别作垂线得到S个划分区域。
[0065] 如图4所示为确定S-LS角形划分区域的示意图，其中，M点为S角形的垂心从M 点分别向S角形的S条边作垂线Li，L2,Ls，得到的S个划分区域分别为1山，L2L3,1山。
[0066] 根据一定的划分方式得到划分线和划分区域。此外，可W理解，在本发明的其它实 施方式中，也可W通过其它方式对=角形进行区域划分，而不局限于上述划分区域的方式， 例如：
[0067]通过S角形的重屯、或者内屯、划分区域；或者，划分线也可W为曲线；或者划分区 域也可w根据源图像进行调整。
[0068] 例如，如图5所示，划分区域的临界线由左半边楠圆曲线构成，将S角形划分为 S个划分区域。其中，楠圆中屯、坐标为（0. 5,0. 5)，长轴为1，短轴为0.5,曲线方程为： (X-0. 5)2+4*(y-0. 5)2= 1，其中X《0. 5。
[0069] 或者，如图6所示，角形S条边的中点为端点画弧线，将S角形划分为四个区 域，S角形顶点对应的S个区域中的像素点向顶点方向拉伸，S角形中屯、的第四个区域中 的像素点不进行拉伸，其中，各个曲线的方程可自由确定。
[0070] 本领域的技术人员可W根据具体需要对二维平面的区域划分进行各种变形，而不 局限于上述划分区域的方式，只要能够使划分后靠近彩色P(1. 0,0. 5)点的区域较大，而靠 近黑色B(0.0,0.0)点和白色W化0，1.0)点的区域较小即可，从而使该S角形中较多的点 都向彩色顶点的方向拉伸。
[0071] 优选地，在"确定沿拉伸方向的拉伸距离"的步骤中，拉伸距离通过W下公式确 定：
[0072] |VC'I= |VC|w/|VQ| ' (1)
[0073] 如图7所示为确定拉伸距离的示意图，其中，V代表S角形的任一顶点，可W为 B、W或P，C为拉伸前像素点在二维平面的坐标，C'为拉伸后像素点在二维平面的坐标， VC|-|VC'I为拉伸距离。A为用户调节参数，Q代表将VC延伸后与划分线相交的交点。IVQl代表在VC方向上该划分区域所能达到的最大距离。
[0074] 此外，可W理解，在本发明的其它实施方式中，也可W通过其它方式确定拉伸距 离，而不局限于上述方式，只要能够使颜色点沿着拉伸方向移动且满足W下两个条件即 可：
[00巧]划分线上的像素点不拉伸，或者说拉伸距离为0 ;
[0076] 靠近彩色点P的像素点的拉伸距离不宜过大W免超出S角形范围造成失真。
[0077] 例如，在其它实施方式中，也可W通过W下公式确定拉伸距离：
[0078]
[0079] 本发明第=实施方式设及一种增强彩色图像对比度的方法，第=实施方式在第二 实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：根据输出的对比度增强的彩色图像的 显示效果，反馈调节二维平面中像素点的拉伸方向和拉伸距离，使得最终输出的彩色图像 的显示效果最佳。具体地说：
[0080] 在上述第二实施方式确定拉伸距离的公式（1)中，用户调节参数A为反馈参数， 其取值范围为AG{〇，1，2}，当A=2时的拉伸程度大于A= 1时的拉伸程度。通过反 馈参数进行适当调整，从而使图像的增强效果达到最佳。
[0081] 相应地，在步骤105之后，还包括W下步骤：
[0082] 根据输出的对比度增强的彩色图像的显示效果，反馈调节对二维平面的区域划 分，拉伸方向和拉伸距离。
[0083] 优选地，在步骤101获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色调，饱和度 和亮度的值之前，还包括步骤：
[0084] 将彩色图像从RGB色彩空间转换到服LS维空间。
[0085] 相应优选地，在步骤104根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比 度增强的彩色图像中，包括W下子步骤：
[0086] 将保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度转换到RGB色彩空间；
[0087] 根据转换的 RGB色彩空间，输出对比度增强的彩色图像。
[008引可W理解，由于大多数图像都是WRGB格式存储的，而本发明中的图像处理是在 服L色彩空间中实现的，所W在全部流程的最开始和最末尾要分别进行RGB转换到服L和 服L转换到RGB的操作。
[0089] 此外，上述步骤并不是必须的，在本发明的其他实施方式中，如果源图像并不是 RGB格式，则不需要上述RGB转换服L和服L转换RGB的操作，而应改为由源图格式和服L 格式间的相互转换，如Y化Cb与RGB间的相互转换。
[0090] 作为本实施方式的优选例，图8所示为彩色图像对比度增强算法流程图。
[0091] 如图所示，包括W下各个流程；源图像的输入，RGB色彩空间到服L色彩空间的转 换，饱和度-亮度（S-L)=角形的形成，拉伸区域的划分，拉伸距离的确定，服L色彩空间到 RGB色彩空间的转换和对比度增强图像的输出。其中，拉伸区域的划分由划分判决器完成， 拉伸距离的确定由拉伸判决器完成。具体地说，主要步骤为：
[0092] 1.将源图像从RGB色彩空间转换到服L色彩空间，得到源图像中每个像素点的色 调H、饱和度S和亮度L=个分量。
[0093] 2.保持色调分量H不变，将双圆锥体表示的S维服L色彩空间转换到只含有饱和 度分量S和亮度分量L的二维平面，即得到S-LS角形，如图3所示。
[0094] 3.通过划分判决器，在S-LS角形中得到S个划分区域，如图4所示，每个划分区 域中的所有颜色点的拉伸方向都为它到对应顶点的射线方向。
[009引 4.对源图像的所有像素点所对应的所有S-L立角形，在确定其拉伸方向后，再通 过拉伸判决器确定其拉伸距离，如图7所示，从而得到拉伸后的饱和度分量S'和亮度分量 L-。
[0096] 5.将源图像所有像素点经过饱和度-亮度（S-L)联合拉伸后得到的饱和度分量 S'和亮度分量L'，与保持不变的色调分量H-起转换回RGB颜色空间，从而得到对比度增 强后的彩色图像。
[0097] 6.根据对比度增强后的彩色图像的显示效果，反馈地调节划分判决器和拉伸判决 器，调整划分判决器或者拉伸判决器的计算公式后重复步骤3到步骤5。
[009引 7.直到得到效果最佳的增强图像后，输出并显示图像。
[0099] 如图9所示为彩色图像对比度增强处理效果图，如图所示，（a)为源图像，化）为对 比度增强处理后的输出图像。
[0100] 本发明通过在服L色彩空间对饱和度S和亮度L进行联合拉伸，从而显著地增强 彩色图像的对比度。与现有的其他技术相比，简单高效，适合应用于便携式显示设备的图像 处理；而且运行速度较快，能够应用于实时系统的视频处理；最后还易于硬件化，便于集成 到专用集成图像处理巧片当中。
[0101] 本发明的各方法实施方式均可软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是 w软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可w存储在任何类型的计算机可访问的存储 器中（例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的 或者可更换的介质等等）。同样，存储器可W例如是可编程阵列逻辑（ProgrammableArray Logic,简称叩AL")、随机存取存储器（RandomAccessMemoir,简称"RAM")、可编程只读存 储器（Programm油leReadOnlyMemoir，简称"PROM")、只读存储器化ead-〇nlyMemoir， 简称"ROM")、电可擦除可编程只读存储器巧lectricallyE；ras油leProgramm油leROM， 简称"EEPROM")、磁盘、光盘、数字通用光盘值igitalVersatileDisc,简称"DVD")等等。 或者W专用集成电路（applicationspecificintegratedcir州it,简称"ASIC"的形式实 现）。
[0102] 本发明第四实施方式设及一种增强彩色图像对比度的系统，图10是该增强彩色 图像对比度的系统的结构示意图。
[0103] 具体地说，如图所示，该增强彩色图像对比度的系统包括W下单元：
[0104] 图像特征值获取单元，用于获取彩色图像的每个像素点在服LS维空间中的色 调，饱和度和亮度的值；
[0105] 维度转换单元，用于在服LS维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平 面，将服L=维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；
[0106] 拉伸方向判决单元，用于对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点 的拉伸方向；
[0107] 拉伸距离判决单元，用于确定沿拉伸方向的拉伸距离，对二维平面中每个像素点 进行拉伸，得到拉伸后的饱和度和亮度；
[010引图像输出单元，用于根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增 强的彩色图像。
[0109] 本发明通过在服L色彩空间对饱和度和亮度进行联合拉伸，增加了色彩丰富性， 从而显著提高彩色图像的对比度，且具备简单，高效，快速，易于硬件化的优势。
[0110] 第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施 方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了 减少重复，该里不再寶述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施 方式中。
[0111] 本发明第五实施方式设及一种增强彩色图像对比度的系统，第五实施方式在第四 实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：服L=维空间采用双圆锥体表示，服L =维空间转换得到的二维平面为=角形，对=角形中的像素点进行拉伸时，饱和度的改变 对对比度的影响均匀；由本实施方式中公式确定的拉伸距离不产生失真同时能够较好地增 强彩色图像对比度。具体地说：
[0112] 服LS维空间采用双圆锥体表示，服LS维空间转换得到的二维平面为S角形。
[0113] 相应地，在拉伸方向判决单元中，包括W下子单元：
[0114] 区域划分子单元，用于将S角形划分为分别对应于S角形顶点的S个划分区域；
[0115]拉伸方向确定子单元，用于确定每个划分区域中像素点的拉伸方向为从该像素点 向对应的S角形顶点的射线方向。
[0116] 优选地，在拉伸距离判决单元中，拉伸距离通过W下公式确定；|VC'I= VC|W/|VQ| 入
[0117] 其中，V代表=角形的任一顶点，C为拉伸前像素点在二维平面的坐标，C'为拉伸 后像素点在二维平面的坐标，|VC|-|VC' I为拉伸距离。A为用户调节参数，Q代表将VC延 伸后与划分线相交的交点。IVQl代表在VC方向上该划分区域所能达到的最大距离。
[0118] 第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施 方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了 减少重复，该里不再寶述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施 方式中。
[0119] 本发明第六实施方式设及一种增强彩色图像对比度的系统，第六实施方式在第五 实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：根据输出的对比度增强的彩色图像的 显示效果，反馈调节二维平面中像素点的拉伸方向和拉伸距离，使得最终输出的彩色图像 的显示效果最佳。具体地说：
[0120] 在上述第五实施方式确定拉伸距离的公式中，用户调节参数为反馈参数。
[0121] 相应地，还包括反馈调节单元，用于根据输出的对比度增强的彩色图像的显示效 果，反馈调节对二维平面的区域划分，拉伸方向和拉伸距离。
[0122] 此外，可W理解，A是一个反馈参数，它可W通过反馈调节进行适当调整，从而使 图像的增强效果达到最佳。
[0123] 优选地，还包括W下单元：
[0124] 第一转换单元，用于将彩色图像从RGB色彩空间转换到服L S维空间。
[0125] 相应优选地，在图像输出单元中，包括子单元：第二转换子单元，用于将保持不变 的色调， 拉伸后的饱和度和亮度转换到RGB色彩空间。图像输出单元根据转换的RGB色彩 空间，输出对比度增强的彩色图像。
[0126] 第=实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第=实施 方式互相配合实施。第=实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了 减少重复，该里不再寶述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第=实施 方式中。
[0127] 需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上， 一个逻辑单元可W是一个物理单元，也可W是一个物理单元的一部分，还可多个物理 单元的组合实现，该些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，该些逻辑单元所实 现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新 部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切 的单元引入，该并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。
[012引需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系 术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 该些实体或操作之间存在任何该种实际的关系或者顺序。而且，术语"包括"、"包含"或者其 任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者 设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为该种过程、 方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个"限定的 要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0129] 虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但 本领域的普通技术人员应该明白，可W在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发 明的精神和范围。
【主权项】
1. 一种增强彩色图像对比度的方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取所述彩色图像的每个像素点在HSL三维空间中的色调，饱和度和亮度的值； 在所述HSL三维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面，将所述HSL三维空 间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面； 对所述二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸方向； 确定沿所述拉伸方向的拉伸距离，对所述二维平面中每个像素点进行拉伸，得到拉伸 后的饱和度和亮度； 根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像。2. 根据权利要求1所述的增强彩色图像对比度的方法，其特征在于，所述HSL三维空间 采用双圆锥体表示，所述HSL三维空间转换得到的二维平面为三角形； 在所述"对所述二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸方向"的步 骤中，包括以下子步骤： 将所述三角形划分为分别对应于三角形顶点的三个划分区域； 确定每个划分区域中像素点的拉伸方向为从该像素点向对应的三角形顶点的射线方 向。3. 根据权利要求2所述的增强彩色图像对比度的方法，其特征在于，在所述"将所述三 角形划分为分别对应于三角形顶点的三个划分区域"的步骤中，包括以下子步骤： 从所述三角形的垂心向三角形的三条边分别作垂线得到三个划分区域。4. 根据权利要求1所述的增强彩色图像对比度的方法，其特征在于，在所述"确定沿所 述拉伸方向的拉伸距离"的步骤中，所述拉伸距离通过以下公式确定： VC' = |vc|a+1/|vq|a 其中，V代表三角形的任一顶点，C为拉伸前像素点在二维平面的坐标，C'为拉伸后像 素点在二维平面的坐标，Ivcl-Ivc' I为拉伸距离；A为用户调节参数，Q代表将VC延伸后 与划分线相交的交点；IvqI代表在vc方向上该划分区域所能达到的最大距离。5. 根据权利要求4所述的增强彩色图像对比度的方法，其特征在于，所述用户调节参 数为反馈参数； 在所述"根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像" 的步骤之后，还包括以下步骤： 根据输出的对比度增强的彩色图像的显示效果，反馈调节所述对二维平面的区域划 分，拉伸方向和拉伸距离。6. 根据权利要求1所述的增强彩色图像对比度的方法，其特征在于，在所述"获取所述 彩色图像的每个像素点在HSL三维空间中的色调，饱和度和亮度的值"的步骤之前，还包括 步骤： 将所述彩色图像从RGB色彩空间转换到HSL三维空间； 在所述"根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像" 的步骤中，包括子步骤： 将保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度转换到RGB色彩空间； 根据所述转换的RGB色彩空间，输出对比度增强的彩色图像。7. -种增强彩色图像对比度的系统，其特征在于，包括以下单元： 图像特征值获取单元，用于获取所述彩色图像的每个像素点在HSL三维空间中的色 调，饱和度和亮度的值； 维度转换单元，用于在所述HSL三维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平 面，将所述HSL三维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维 平面； 拉伸方向判决单元，用于对所述二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点 的拉伸方向； 拉伸距离判决单元，用于确定沿所述拉伸方向的拉伸距离，对所述二维平面中每个像 素点进行拉伸，得到拉伸后的饱和度和亮度； 图像输出单元，用于根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的 彩色图像。8. 根据权利要求7所述的增强彩色图像对比度的系统，其特征在于，所述HSL三维空间 采用双圆锥体表示，所述HSL三维空间转换得到的二维平面为三角形； 在所述拉伸方向判决单元中，包括以下子单元： 区域划分子单元，用于将所述三角形划分为分别对应于三角形顶点的三个划分区域； 拉伸方向确定子单元，用于确定每个划分区域中像素点的拉伸方向为从该像素点向对 应的三角形顶点的射线方向。9. 根据权利要求7所述的增强彩色图像对比度的系统，其特征在于，在所述拉伸距离 判决单元中，所述拉伸距离通过以下公式确定： VC' = |vc|a+1/|vq|a 其中，V代表三角形的任一顶点，C为拉伸前像素点在二维平面的坐标，C'为拉伸后像 素点在二维平面的坐标，Ivcl-Ivc' I为拉伸距离；A为用户调节参数，Q代表将VC延伸后 与划分线相交的交点；IvqI代表在vc方向上该划分区域所能达到的最大距离。10. 根据权利要求9所述的增强彩色图像对比度的系统，其特征在于，所述用户调节参 数为反馈参数； 还包括反馈调节单元，用于根据输出的对比度增强的彩色图像的显示效果，反馈调节 所述对二维平面的区域划分，拉伸方向和拉伸距离。11. 根据权利要求7所述的增强彩色图像对比度的系统，其特征在于，还包括以下单 元： 第一转换单元，用于将所述彩色图像从RGB色彩空间转换到HSL三维空间； 在所述图像输出单元中，包括子单元：第二转换子单元，用于将保持不变的色调，拉伸 后的饱和度和亮度转换到RGB色彩空间；所述图像输出单元根据所述转换的RGB色彩空间， 输出对比度增强的彩色图像。
【专利摘要】本发明涉及图像处理领域，公开一种增强彩色图像对比度的方法及系统。本发明包括以下步骤：获取彩色图像每个像素点在HSL三维空间中的色调，饱和度和亮度的值；在HSL三维空间中截取色调值相同的像素点所在的二维平面，将HSL三维空间转换成色调为常量保持不变，且饱和度和亮度为变量的多个二维平面；对二维平面进行区域划分，确定二维平面中每个像素点的拉伸方向；确定像素点沿拉伸方向的拉伸距离，得到拉伸后的饱和度和亮度；根据保持不变的色调，拉伸后的饱和度和亮度，输出对比度增强的彩色图像。通过在HSL色彩空间对饱和度和亮度进行联合拉伸，增加了色彩丰富性，显著提高彩色图像的对比度，具备简单，高效，快速，易于硬件化的优势。
【IPC分类】G06T5/00
【公开号】CN104881849
【申请号】CN201510271866
【发明人】汪辉, 但垂福, 章琦, 汪宁, 田犁, 方娜, 封松林
【申请人】中国科学院上海高等研究院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月25日