CN101360187B - 图像处理方法及图像处理装置 - Google Patents

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    • G06T5/50—Image enhancement or restoration by the use of more than one image, e.g. averaging, subtraction

Abstract

本发明提供一种用于摄像装置的图像处理方法及图像处理装置。图像处理方法包括如下步骤：转换该摄像装置产生的图像，生成包括亮度分量的原图像；复制该原图像的亮度分量，生成副图像；反转该副图像，生成负图像；去除该负图像的噪声，生成去噪负图像；及将预定比例值的去噪负图像合并入该原图像的亮度分量，生成目标图像。本发明的图像处理方法及图像处理装置通过对用于拉升图像暗部像素灰阶值的负片进行去噪处理，避免在拉升图像暗部像素灰阶值的同时，放大图像噪声，劣化图像。

Description

图像处理方法及图像处理装置
技术领域
本发明涉及摄像技术，特别涉及一种图像处理方法及图像处理装置。
背景技术
请参阅图6，为摄像装置的影像感测器产生的图像的一种灰阶(gray scale)分布图(histogram)。其中，坐标轴的横轴表示灰阶，0表示纯黑，D0表示纯白，靠近0处，灰阶低，为图像暗部，靠近D处，灰阶高，为图像明部；纵轴表示处于对应灰阶的像素个数；曲线99为图像的灰阶分布曲线。曲线99描述：在以下可能的情况：1)场景过暗；2)曝光不足；3)场景明暗反差过大，为防止描述场景明部的像素发生高光溢出(blooming)而出现浸润(smear)现象，采用小曝光值进行曝光。摄像装置摄得图像过暗，图像暗部细节缺失严重。因此，需对图像进行处理，拉升图像暗部像素的灰阶，以得到明暗适合、层次丰富的图像。
为此，传统的图像处理方法在处理图像时，放大图像暗部像素的信号量(电量)，以此拉升图像信号暗部像素灰阶。然而，像素的信号量总包括各种各样的噪声(如白噪声或暗电流)。传统图像处理方法在放大图像信号暗部像素灰阶的同时，信号量中的噪声对应放大，导致图像质量严重劣化。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可避免图像质量劣化的图像处理方法及图像处理装置。
一种用于摄像装置的图像处理方法，该方法包括如下步骤：
转换该摄像装置产生的图像，生成包括亮度分量的原图像；
复制该原图像的亮度分量，生成副图像；
反转该副图像，生成负图像；
去除该负图像的噪声，生成去噪负图像；及
将预定比例值的去噪负图像合并入该原图像的亮度分量，生成目标图像。
一种用于摄像装置的图像处理装置，其包括：
转换模块，用于转换该摄像装置产生的图像，生成包括亮度分量的原图像；
复制模块，用于复制该原图像的亮度分量，生成副图像；
反转模块，用于反转该副图像，生成负图像；
去噪模块，用于去除该负图像的噪声，生成去噪负图像；及
合并模块，用于将预定比例值的去噪负图象合并入原图像的亮度分量，生成目标图像。
相较于现有技术，该图像处理方法及该图像处理装置通过对用于拉升图像暗部像素灰阶值的负片进行去噪处理，避免在拉升图像暗部像素灰阶值的同时，放大图像噪声，劣化图像。
附图说明
图1为较佳实施例的图像信号处理装置的功能模块图；
图2为较佳实施例的图像信号处理方法的流程图；
图3为较佳实施例的图像信号处理方法的原理示意图；
图4为图2所示的流程图的一个子流程图；
图5为图2所示的流程图的另一个子流程图；及
图6为摄像装置的影像感测器产生的图像的一种灰阶分布图。
具体实施方式
请参阅图1，较佳实施例的图像处理装置100设置于摄像装置(图未示)的影像感测器200后端，用于处理影像感测器200产生的图像。影像感测器200可以是电荷耦合器(ChargeCoupled Device，CCD)或补充性半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)装置，作为范例，本实施例的影像感测器200为CCD。
图像处理装置100包括转换模块10、复制模块20、反转模块30、去噪模块40及合并模块50。转换模块10用于转换影像感测器200产生的图像，生成包括亮度分量的原图像。复制模块20用于复制原图像的亮度分量，生成副图像。反转模块30用于反转副图像，生成负图像。去噪模块30用于去除负图像的噪声，生成去噪负图像。合并模块50用于将预定比例值的去噪负图象合并入原图像的亮度分量，生成目标图像。
具体地，图像处理装置100还包括存储模块60，用于保存原图像，合并模块50从存储模块60获取原图像。
请参阅图2，较佳实施例的图像处理方法包括如下步骤：
S01：转换电荷耦合器200产生的图像，生成包括亮度分量的原图像；
S02：复制原图像的亮度分量，生成副图像；
S03：反转副图像，生成负图像；
S04：去除负图像的噪声，生成去噪负图像；及
S05：将预定比例的去噪负图像合并入原图像的亮度分量，生成目标图像。
以下结合图3，进一步说明较佳实施例的图像处理方法。
图3中，R、Y、Yc、I、A及F分别为影像感测器200产生的图像、原图像、副图像、负图像、去噪负图像及目标图像。
通常，影像感测器200采用三个感光单元(图未示)感测图像R第m列，第n行(m，n为自然数，下同)的像素的红色分量Rmn、绿色分量Gmn及蓝色分量Bmn，并采用红色分量Rmn、绿色分量Gmn及蓝色分量Bmn表征图像R第m列，第n行的像素。即，影像感测器200以熟知的全彩模式输出图像R。Ymn及Fmn分别为原图像Y及目标图像F第m列，第n行的像素的亮度分量(灰阶值表示)。Ycmn、Imn及Amn分别为副图像Yc、负图像I及去噪负图像A第m列，第n行的像素的灰阶值。作为范例，本实施例的图像R、原图像Y、副图像Yc、负图像I、去噪负图像A及目标图像F包括3×3个像素。
具体地，对于步骤S01(转换步骤)，转换模块10采用公式71：
Ymn＝0.299Rmn+0.587Gmn+0.114Bmn
转换图像R，生成原图像Y。当然，步骤S01并不限于本实施例，转换模块10可采用其他算法转换图像。
更加具体地，该方法在步骤S01(转换步骤)后还包括步骤：
S12：保存原图像Y。
将原图像Y保存于存储模块60，以供后续步骤读取、使用。
对于步骤S02(复制步骤)，复制模块20采用公式72：
Ycmn＝Ymn
复制原图像Y的亮度分量，生成副图像Yc。
对于步骤S03(反转步骤)，反转模块30采用公式73：
Imn＝D-Ycmn
反转副图像Yc，生成负图像I。其中，D为自然数，表示副图像Yc的最高灰阶值，如常见的256阶或4096阶(即D＝255或D＝4095)。
对于步骤S04(去噪步骤)，去噪模块40采用公式74：
Amn＝S04(Imn)
去除负图像I的噪声，生成去噪负图像A。其中，S04(Imn)表示去噪模块40对像素Imn的处理，如，去噪模块40采用均值滤波器或中值滤波器，对负图像I进行平均滤波(法)或中值滤波(法)。平均滤波(法)或中值滤波(法)算法简单，可缩短图像处理时间。
可替换地，可采用改进型均值滤波器或中值滤波器执行步骤S04(去噪步骤)以改善负图像I的去噪效果。
请参阅图4，优选地，本实施例的步骤S04(去噪步骤)包括如下子步骤：
S041：划分负图像I为多个区域；
S042：计算每个区域的灰阶平均值；
S043：判断每个像素的灰阶值是否超出所在区域的灰阶平均值的预定范围；及
S044：替换灰阶值超出对应灰阶平均值预定范围的像素的灰阶值为对应灰阶平均值。
如此，通过子步骤S043(判断步骤)判断像素是否为噪化像素(即灰阶值超出所在区域的灰阶平均值预定范围的像素)，并仅对噪化像素作平均滤波。既可滤掉噪声，又可保留正常像素的灰阶特征值，避免去噪后负图像I变模糊。
其中，预定范围可依据使用者的喜好或者经验设置。更优选地，预定范围可由去噪模块40判断决定。参考方案为：子步骤S041(计算步骤)还计算每个区域的灰阶方差，一个像素对应的预定范围取决于所在区域的灰阶方差，如，二倍方差或三倍方差。如此，依据概率统计原理：绝大部分信息分布于信息均值上下二倍方差或三倍方差内，可将灰阶值超出所在区域的灰阶平均值预定范围(二倍方差或三倍方差)的像素视为噪化像素。
对于步骤S05(合并步骤)，合并模块50采用公式75：
Fmn＝S05(Amn)
将预定比例的去噪负图像A合并入原图像Y的亮度分量，生成目标图像F。其中，S05(Amn)表示合并模块50对像素Amn的处理。具体地，为保留原图像Y的亮部特性，合并模块50应避免对原图像Y亮部像素的合并。故，S05(Amn)(合并步骤)包括如下子步骤：
S051：判断原图像Y的每个像素的灰阶值是否小于预设域值，并约定灰阶值小于预设域值的像素为暗部像素；
S052：计算去噪负图像A中对应原图像Y各个暗部像素的各个像素的灰阶值的预定比例值；及
S053：将各个预定比例值的灰阶值加入原图像Y对应暗部像素的灰阶值。
预设域值可预先依据使用者的喜好或经验设定。可以理解，原图像Y暗部像素数目越少，合并模块50的计算量越小，图像处理时间缩短。故，优选地，预设域值的设定应使原图像Y暗部像素数目小于预定数目。
预定比例值可预先依据使用者的喜好或经验设定。具体地，该方法在步骤S05(合并步骤)前还包括步骤：
S00：设定预定比例值。
较理想的预定比例值可通过实验方法得出，并内建于摄像装置内，以供使用者选定。本实施的预定比例值包括10％、15％、18％、20％及25％。
由于合并模块50并非对原图像Y的所有像素进行合并(仅合并暗部像素)。为降低去噪模块40的计算量，缩短图像处理时间。优选地，步骤S043(判断步骤)可仅判断负图像I中对应原图像Y暗部像素的的各个像素的灰阶值是否超出所在区域的灰阶平均值的预定范围。
相较于现有技术，本发明的图像处理方法及图像处理装置通过对用于拉升图像暗部像素灰阶值的负片进行去噪处理，避免在拉升图像暗部像素灰阶值的同时，放大图像噪声，劣化图像。
应该指出，上述实施例仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于摄像装置的图像处理方法，其包括如下步骤：
转换该摄像装置产生的图像，生成包括亮度分量的原图像；
复制该原图像的亮度分量，生成副图像；
反转该副图像，生成负图像；
去除该负图像的噪声，生成去噪负像；及
将预定比例值的去噪负图像合并入该原图像的亮度分量，生成目标图像，该合并步骤包括如下子步骤：
判断该原图像的每个像素的灰阶值是否小于预设域值，并约定灰阶值小于预设域值的像素为暗部像素；
计算去噪负图像中对应原图像各个暗部像素的各个像素的灰阶值的预定比例值；及
将各个预定比例值的灰阶值加入原图像对应暗部像素的灰阶值。
2.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，该转换步骤采用公式：
Ymn＝0.299Rmn+0.587Gmn+0.114Bmn
转换该摄像装置产生的图像，生成该原图象；其中，Ymn为该原图象第m列，第n行的像素的亮度分量，Rmn，Gmn，Bmn分别为该该摄像装置产生的图像第m列，第n行的像素的红色分量、绿色分量及蓝色分量，m，n为自然数。
3.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，该方法在该转换步骤后还包据步骤：
保存该原图像。
4.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，该去除步骤采用平均滤波法或中值滤波法。
5.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，该去除步骤包括如下子步骤：
划分该负图像为多个区域；
计算每个区域的灰阶平均值；
判断每个像素的灰阶值是否超出所在区域的灰阶平均值的预定范围；及
替换灰阶值超出对应灰阶平均值的预定范围的像素的灰阶值为对应灰阶平均值。
6.如权利要求5所述的图像处理方法，其特征在于，该计算步骤还计算每个区域的灰阶方差，一个像素对应的预定范围取决于该像素所在区域的灰阶方差。
7.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，该去除步骤包括如下子步骤：
划分该负图像为多个区域；
计算每个区域的灰阶平均值；
判断该负图像中对应原图像各个暗部像素的各个像素的灰阶值是否超出所在区域的灰阶平均值的预定范围；及
替换灰阶值超出对应灰阶平均值的预定范围的像素的灰阶值为对应灰阶平均值。
8.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，该方法在该合并步骤前还包括步骤：
设定该预定比例值。
9.一种用于摄像装置的图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置包括：
转换模块，用于转换该摄像装置产生的图像，生成包括亮度分量的原图像；
复制模块，用与复制该原图像的亮度分量，生成副图像；
反转模块，用于反转该副图像，生成负图像；
去噪模块，用于去除该负图像的噪声，生成去噪负图像：及
合并模块，用于判断该原图像的每个像素的灰阶值是否小于预设域值，约定灰阶值小于预设域值的像素为暗部像素、计算去噪负图像中对应原图像各个暗部像素的各个像素的灰阶值的预定比例值及将各个预定比例值的灰阶值加入原图像对应暗部像素的灰阶值以将预定比例值的去噪负图象合并入原图像的亮度分量、生成目标图像。
10.如权利要求9所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置还包括存储模块，用于保存该原图像；该合并模块从该存储模块获取该原图像。
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Assignor: Hung Fujin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd.|Hon Hai Precision Industry Co

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