一種提升圖像質(zhì)量的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像顯示領(lǐng)域，特別涉及一種提升圖像質(zhì)量的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 顯示技術(shù)是人機(jī)聯(lián)系和信息展示的窗口，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、交通、娛樂、教 育、航空航天，以及醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。顯示設(shè)備，尤其是移動(dòng)顯示設(shè)備(如手機(jī)，筆記本電腦， 車載視頻等)的畫質(zhì)深受周圍環(huán)境光照的影響。當(dāng)將顯示設(shè)備至于環(huán)境光較強(qiáng)的室外時(shí)，其 畫面變暗，顏色變淡，可讀性變差，也就是我們通常所說的"反光"現(xiàn)象。由環(huán)境光引起的這 一現(xiàn)象為我們的日常生活帶來了極大不便。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的解決方式主要分為兩種：（1)降低屏幕反射率。（2)提高屏幕自身亮 度。依據(jù)移動(dòng)設(shè)備光敏傳感器感知的外部環(huán)境光強(qiáng)度和中央處理器所感知的原圖像對(duì)比度 調(diào)整背光源亮度范圍以提高顯示圖像在環(huán)境光下的可見性。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:提升屏幕亮度 對(duì)圖像進(jìn)行亮度補(bǔ)償雖然也能改善環(huán)境光照下設(shè)備的顯示質(zhì)量，但單純提升亮度容易導(dǎo)致 顯示畫面效果失真，同時(shí)過高的亮度和失真的畫面效果降低了人眼的觀看感受。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了一種提升圖像質(zhì)量的方法，所述提升圖像質(zhì)量的方法，包 括：
[0007] 將原始圖像進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后圖像，提取所述轉(zhuǎn)換后圖像中的亮度 分量作為輸入圖像；
[0008] 檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度；
[0009] 如果所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度小于預(yù)設(shè)閾值，則對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行基于對(duì)數(shù)映射的 直方圖修正方算法的對(duì)比度增強(qiáng)處理，得到第一輸出圖像；
[0010] 如果所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度不小于所述預(yù)設(shè)閾值，則構(gòu)造包含圖像亮度、圖像畫質(zhì) 以及圖像補(bǔ)償?shù)募s束條件，基于所述約束條件對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行處理，得到第二輸出圖 像。
[0011] 可選的，所述如果所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度小于預(yù)設(shè)閾值，則對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行基 于對(duì)數(shù)映射的直方圖修正方算法的對(duì)比度增強(qiáng)處理，得到第一輸出圖像，包括：
[0012] 當(dāng)所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，基于所述輸入圖像的初始直方圖以及對(duì) 數(shù)映射的直方圖修正方算法，結(jié)合公式一獲取與所述輸入圖像對(duì)應(yīng)的修正直方圖m
[0013]
[0014] 其中，h為輸入圖像的初始直方圖，hk和mk分別為h和m中的第k個(gè)分量，表不所述輸 入圖像中像素值為k的像素的個(gè)數(shù)，h max為直方圖的最大值，μ為可控參數(shù)；
[0016]
[0015] 對(duì)所述直方圖進(jìn)行修正，得到修正后的目標(biāo)變量；
[0017]
[0018] 其中，G是m的歸一化值，D為微分矩陣，X為所求的目標(biāo)變量，是一個(gè)256 X 1的列向 量，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)映射函數(shù)，其中的分量xk表示將輸入圖像中像素值為k的像素映射成
[0019] 根據(jù)所述目標(biāo)變量將所述輸入圖像進(jìn)行映射處理，得到第一映射圖像；
[0020] 將所述第一映射圖像進(jìn)行色彩空間反變換，得到第一輸出圖像。
[0021] 可選的，所述構(gòu)造包含圖像亮度、圖像畫質(zhì)以及圖像補(bǔ)償?shù)募s束條件，基于所述約 束條件對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行處理，得到第二輸出圖像，包括：
[0022] 當(dāng)所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度不小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，基于所述對(duì)數(shù)映射的直方圖修正方算 法，獲取與所述輸入圖像對(duì)應(yīng)的直方圖，對(duì)所述直方圖進(jìn)行修正，得到修正后的目標(biāo)變量；
[0023] 根據(jù)所述目標(biāo)變量，確定亮度增強(qiáng)函數(shù)；
[0024] 獲取根據(jù)所述亮度增強(qiáng)函數(shù)對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行亮度增強(qiáng)處理后產(chǎn)生的損失像 素值Xd,k
[0025]
[0026 ]其中，a為所述目標(biāo)變量中的像素值分量；
[0027] 基于所述損失像素值Xd,k得到連續(xù)函數(shù)Xd
[0028]
[0029] 其中，Φ為k= 255時(shí)對(duì)應(yīng)的yk的值，yk為對(duì)所述輸入圖像中像素值k進(jìn)行亮度增強(qiáng) 處理后的像素值，I是一個(gè)全為1的256 XI的列向量；
[0030] 結(jié)合所述連續(xù)函數(shù)Xd將損失量進(jìn)行匯總，得到總損失值Distortion(x)
[0031]
[0032] 其中，H=diag(h);
[0033] 根據(jù)所述目標(biāo)變量、所述亮度增強(qiáng)函數(shù)以及所述總損失值表達(dá)式，確定約束條件 表達(dá)式
[0034]
[0035] 其中，所述a ||Dx - Dy I代表亮度增強(qiáng)的約束條件，所述(1 - a) Idx-^I代表對(duì) 比度增強(qiáng)的約束條件，所述λχ/Hxd代表損失項(xiàng)的約束條件，H = diag(h)，即直方圖向量h的 對(duì)角矩陣；
[0036] 對(duì)所述約束條件表達(dá)式求解，得到最優(yōu)解映射函數(shù)，根據(jù)所述最優(yōu)解映射函數(shù)將 所述輸入圖像進(jìn)行映射處理，得到第二映射圖像；
[0037] 對(duì)所述第二映射圖像進(jìn)行自適應(yīng)顏色校正，得到第二輸出圖像。
[0038] 可選的，所述根據(jù)所述目標(biāo)變量，確定亮度增強(qiáng)函數(shù)，包括：
[0039]確定用于顯示所述輸入圖像的顯示設(shè)備模型Ld
[0040]
[0041] 其中，Ld為設(shè)備的顯示亮度，k為輸入圖像的像素值，Lnmx為設(shè)備背光峰值亮度， Lbiak為背光黑電平，設(shè)備伽馬值γ =2.2，r為屏幕反射率，A為環(huán)境光，ref為反射光亮度； [0042] 確定人眼視覺感知模型Rc_
[0043]
[0044] 其中，R_e表示人眼視錐細(xì)胞在不同環(huán)境光下的響應(yīng)值，Y是人眼感知到的亮度，σ 是半飽和參數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值參數(shù)α = 0.69，β = 5.83, Yimage是圖像的亮度；
[0045]根據(jù)公式二確定所述顯示設(shè)備模型在參考條件^下的參數(shù)Ldl，根據(jù)公式三確定所 述參數(shù)Ldi對(duì)應(yīng)的人眼響應(yīng)參數(shù)Ri
[0046]
[0047]
[0048] 根據(jù)公式四確定顯示設(shè)備模型在測(cè)試條件知下的參數(shù)Ld2,根據(jù)公式五確定所述參 數(shù)Ld2對(duì)應(yīng)的人眼響應(yīng)參數(shù)R2 ;
[0051] 令所述人眼響應(yīng)參數(shù)Ri的數(shù)值等于人眼響應(yīng)參數(shù)R2的數(shù)值，獲取亮度增強(qiáng)函數(shù)y與 所述輸入圖像中像素值k的關(guān)系表達(dá)式
[0049]
[0050]
[0052]
[0053] 其中，yk為向量y的第k個(gè)分量，輸入像素值k存在于Ldl中，給定輸入像素值k，yk即 為對(duì)應(yīng)亮度增強(qiáng)的結(jié)果。
[0054] 第二方面，本發(fā)明提供了一種提升圖像質(zhì)量的裝置，所述提升圖像質(zhì)量的裝置，包 括：
[0055] 轉(zhuǎn)換單元，用于將原始圖像進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后圖像，提取所述轉(zhuǎn)換后 圖像中的亮度分量作為輸入圖像；
[0056] 檢測(cè)單元，用于檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度；
[0057] 執(zhí)行單元，用于如果所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度小于預(yù)設(shè)閾值，則對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行 基于對(duì)數(shù)映射的直方圖修正方算法的對(duì)比度增強(qiáng)處理，得到第一輸出圖像；
[0058] 所述執(zhí)行單元，還用于如果所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度不小于所述預(yù)設(shè)閾值，則構(gòu)造包 含圖像亮度、圖像畫質(zhì)以及圖像補(bǔ)償?shù)募s束條件，基于所述約束條件對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行 處理，得到第二輸出圖像。
[0059] 可選的，所述執(zhí)行單元，具體用于：
[0060] 當(dāng)所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，基于所述輸入圖像的初始直方圖以及對(duì) 數(shù)映射的直方圖修正方算法，結(jié)合公式一獲取與所述輸入圖像對(duì)應(yīng)的修正直方圖m
[0061]
[0062]其中，h為輸入圖像的初始直方圖，hk和mk分別為h和m中的第k個(gè)分量，表不所述輸 入圖像中像素值為k的像素的個(gè)數(shù)，hmax為直方圖的最大值，μ為可控參數(shù)；
[0063]對(duì)所述直方圖進(jìn)行修正，得到修正后的目標(biāo)變量；
[0064]
[0065]
[0066] 其中，G是m的歸一化值，D為微分矩陣，X為所求的目標(biāo)變量，是一個(gè)256 X 1的列向 量，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)映射函數(shù)，其中的分量xk表示將輸入圖像中像素值為k的像素映射成
[0067] 根據(jù)所述目標(biāo)變量將所述輸入圖像進(jìn)行映射處理，得到第一映射圖像；
[0068] 將所述第一映射圖像進(jìn)行色彩空間反變換，得到第一輸出圖像。
[0069] 可選的，所述執(zhí)行單元，還具體用于：
[0070] 當(dāng)所述當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度不小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，基于所述對(duì)數(shù)映射的直方圖修正方算 法，獲取與所述輸入圖像對(duì)應(yīng)的直方圖，對(duì)所述直方圖進(jìn)行修正，得到修正后的目標(biāo)變量； [0071 ]根據(jù)所述目標(biāo)變量，確定亮度增強(qiáng)函數(shù)；
[0072] 獲取根據(jù)所述亮度增強(qiáng)函數(shù)對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行亮度增強(qiáng)處理后產(chǎn)生的損失像 素值Xd,k
[0073]
[0074] 其中，a為所述目標(biāo)變量中的像素值分量；
[0075] 基于所述損失像素值Xd,k得到連續(xù)函數(shù)Xd
[0076]
[0077] 其中，Φ為k= 255時(shí)對(duì)應(yīng)的yk的值，yk為對(duì)所述輸入圖像中像素值k進(jìn)行亮度增強(qiáng) 處理后的像素值，I是一個(gè)全為1的256 XI的列向量；
[0078] 結(jié)合所述連續(xù)函數(shù)Xd確定損失量Xd,k，將所述損失量進(jìn)行匯總，得到總損失值 Distortion(x)
[0079] ft-U
[0080] 其中，H=diag(h);
[0081] 根據(jù)所述目標(biāo)變量、所述亮度增強(qiáng)函數(shù)以及所述總損失值表達(dá)式，確定約束條件 表達(dá)式
[0082]
[0083] 其中，所述a||Dx-Dy|g代表亮度增強(qiáng)的約束條件，所述Dx-m 代表對(duì) 比度增強(qiáng)的約束條件，所述XxdTHxd代表損失項(xiàng)的約束條件，H = diag(h)，即直方圖向量h的 對(duì)角矩陣；
[0084] 對(duì)所述約束條件表達(dá)式求解，得到最優(yōu)解映射函數(shù)，根據(jù)所述最優(yōu)解映射函數(shù)將 所述輸入圖像進(jìn)行映射處理，得到第二映射圖像；
[0085] 對(duì)所述第二映射圖像進(jìn)行自適應(yīng)顏色校正，得到第二輸出圖像。
[0086] 可選的，所述根據(jù)所述目標(biāo)變量，確定亮度增強(qiáng)函數(shù)，具體包括：
[0087] 確定用于顯示所述輸入圖像的顯示設(shè)備模型Ld
[0088]
[0089]其中，Ld為設(shè)備的顯示亮度，k為輸入圖像的像素值，Lmax為設(shè)備背光峰值亮度， Lbiac；k為背光黑電平，設(shè)備伽馬值γ =2.2，r為屏幕反射率，A為環(huán)境光，ref為反射光亮度；
[0090] 確定人眼視覺感知模型Rc〇ne
[0091]
[0092] 其中，Rc_表示人眼視錐細(xì)胞在不同環(huán)境光下的響應(yīng)值，Y是人眼感知到的亮度，σ 是半飽和參數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值參數(shù)α = 0.69，β = 5.83, Yimage是圖像的亮度；
[0093]根據(jù)公式二確定所述顯示設(shè)備模型在參考條件^下的參數(shù)Ldl，根據(jù)公式三確定所 述參數(shù)Ldi對(duì)