СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ГРАДАЦИЙ И УСТРОЙСТВО ИЛИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОГОВОГО ЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ЭПСИЛОН-ФИЛЬТРА Российский патент 2017 года по МПК G09G5/02 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к обработке посредством алгоритма Ретинекс и, в частности, к коррекции градации при согласовании уменьшения искажений в виде эффекта гало и объема обработки посредством алгоритма Ретинекс.

Уровень техники

[0002] Обработка посредством алгоритма Ретинекс известна как способ сжатия динамического диапазона при обработке изображения. Обработка посредством алгоритма Ретинекс включает разделение исходного изображения на компонент отраженного света и компонент освещающего света посредством использования фильтра низких частот, коррекцию компоненты освещающего света и подачу на выход комбинации скорректированной компоненты освещающего света и компоненты отраженного света.

[0003] Хотя при использовании фильтра низких частот малого размера имеет место благоприятное воспроизведение краев изображения, искажения в виде гало могут возникать вокруг краев при использовании фильтра низких частот большого размера.

[0004] Сохраняющие край изображения фильтры низких частот были предложены для предотвращения искажений в виде гало, а эпсилон-фильтры известны как один из типов таких фильтров низких частот. Для эпсилон-фильтров пороговое значение ε установлено заранее, и из всех пикселов в заранее определенной области только пикселы, имеющие значения, отличие которых от значения для центрального пиксела области попадает в пределы порогового значения ε, использованы в качестве объекта вычислений.

[0005] Хотя понижение порогового значения ε обеспечивает возможность уменьшения искажений в виде гало, результат обработки посредством алгоритма Ретинекс (стереоскопическое видение) оказывается утерянным.

[0006] Как отмечено выше, затруднительно управлять искажениями в виде гало в той степени, чтобы никакие искажения в виде гало не могли быть визуально обнаружены, при поддержке работы фильтра низких частот.

[0007] Патентный Документ 1 описывает технологию, изменяющую пороговое значение ε посредством использования контрастности края изображения в целевой области. Однако эта технология только отмечает края изображения, вокруг которых могут иметь место искажения в виде гало, для определения порогового значения ε.

Документы известного уровня техники

Патентные документы

[0008] Непатентный документ 1: Технологический отчет компании «Konica Minolta», том 4 «Обработка изображения для увеличения контраста изображения широкого динамического диапазона»

http://www.konicaminolta.jp/about/research/technology_report/2007/pdf/introduce_011.pdf

Патентный документ 1: публикация нерассмотренной заявки на патент Японии №2003-8935.

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0009] Настоящее изобретение предназначено для решения вышеупомянутой проблемы, причем его цель состоит в разработке устройства или способа определения порогового значения для эпсилон-фильтра или способа коррекции градации, которые основаны на характеристиках видности и/или рассматривают влияние окружающего света.

Средства для решения проблем

[0010] (1) Способ коррекции градаций согласно настоящему изобретению представляет собой способ коррекции градаций на основании теории Ретинекс в дисплейном устройстве и включает:

получение каждого присваиваемого значения яркости, которое предназначено для присвоения каждой обрабатываемой единице градации, на основании максимального и минимального значений яркости каждого дисплейного устройства;

определение пороговых значений для эпсилон-фильтра таким образом, что пороговые значения имеют монотонно возрастающую зависимость от присваиваемых значений яркости на основании соответствующих различимых значений яркости, связанных с соответствующими обрабатываемыми единицами градации; и

при подаче данных о входном изображении в заранее определенной области в эпсилон-фильтр, коррекцию градаций посредством использования порогового значения эпсилон-фильтра, соответствующего центральному представительному значению данных о входном изображении.

[0011] Поскольку пороговые значения эпсилон-фильтра, связанные с соответствующими обрабатываемыми единицами градации, определены так, как отмечено выше, градации могут должным образом быть скорректированы для каждой области. Кроме того, поскольку различимые разности яркостей определены на основании данных о различимых разностях яркостей, соответствующих значениям яркости, градации могут быть корректированы согласно распознавающей способности человека.

[0012] (2) В способе согласно настоящему изобретению каждое присваиваемое значение яркости, соответствующее каждой обрабатываемой единице градации, получено на основании максимального и минимального значений яркости, а также окружающего света. Таким образом, градации могут быть скорректированы при учете окружающего света.

[0013] (3) В способе согласно настоящему изобретению формула, отражающая взаимосвязь между обрабатываемыми единицами градации и пороговыми значениями эпсилон-фильтра, динамически изменяется на основании окружающего света, регистрируемого средствами регистрации окружающего света. Таким образом, даже при изменении окружающего света градации могут быть откорректированы согласно изменению окружающего света.

[0014] (4) Устройство для коррекции градаций согласно настоящему изобретению представляет собой устройство коррекции градаций на основании теории Ретинекс в дисплейном устройстве и содержит:

блок извлечения, выполненный с возможностью при получении заранее определенной области данных о входном изображении, подлежащих вводу в эпсилон-фильтр, извлечения центрального представительного значения, расположенного вокруг центра смежной области пикселов, причем это центральное представительное значение предназначено для использования при выполнении вычислений эпсилон-фильтром;

блок определения пороговых значений, хранящий взаимосвязи между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра и выполненный с возможностью определения соответствующего порогового значения на основании указанных взаимосвязей при получении центрального представительного значения;

эпсилон-фильтр, выполненный с возможностью сглаживания введенной заранее определенной области данных о входном изображении посредством использования порогового значения, определенного блоком определения порогового значения;

блок коррекции градации, выполненный с возможностью коррекции градаций посредством использования выходного значения эпсилон-фильтра как компоненты освещающего света.

[0015] Поскольку пороговые значения эпсилон-фильтра, связанные с соответствующими обрабатываемыми единицами градации, изменены, как отмечено выше, посредством использования центрального представительного значения, градации могут должным образом быть откорректированы для каждой области. Кроме того, поскольку различимые разности яркостей определены на основании данных о различимых разностях яркостей, соответствующих значениям яркости, градации могут быть корректированы согласно распознавающей способности человека.

[0016] (5) Устройство для определения порогового значения эпсилон-фильтра согласно настоящему изобретению содержит:

блок извлечения, выполненный с возможностью извлечения центрального представительного значения, расположенного вокруг центра смежной области пикселов, причем это центральное представительное значение предназначено для использования при выполнении вычисления эпсилон-фильтром; и

блок определения порогового значения, хранящий взаимосвязи между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра и выполненный с возможностью при получении центрального представительного значения определения соответствующего порогового значения на основании указанных взаимосвязей, в котором

взаимосвязи между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра представляют собой монотонную возрастающую зависимость, определенную на основании различимой разности яркостей, соответствующей определенному значению яркости.

[0017] Таким образом, пороговое значение может быть изменено так, что оно возрастает при большом значении центрального представительного значения и падает при малом значении центрального представительного значения. Таким образом, величина е может быть должным образом вычислена для каждой области.

[0018] (6) В способе определения порогового значения эпсилон-фильтра согласно настоящему изобретению центральное представительное значение представляет собой яркость центрального пиксела в смежной области пикселов. Таким образом, смежные пикселы, используемые при выполнении вычислений эпсилон-фильтром, могут быть динамически изменены на основании центрального представительного значения.

[0019] (7) В устройстве для определения порогового значения эпсилон-фильтра согласно настоящему изобретению взаимосвязь между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра представлена приведенной ниже формулой.

[0020] ε = (центральное представительное значение * α) + β,

где каждая из величин α и β представляет собой десятичную дробь в диапазоне от 0 до 1, а центральное представительное значение нормировано так, что составляет величину от 0 до 1.

[0021] Таким образом, смежные пикселы, используемые при выполнении вычислений эпсилон-фильтром, могут быть динамически изменены на основании характеристик пикселов в области.

[0022] (8) Устройство для определения порогового значения эпсилон-фильтра согласно настоящему изобретению дополнительно содержит блок регистрации окружающего света, выполненный с возможностью регистрации окружающего света, причем блок определения порогового значения хранит множество взаимосвязей между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра, причем эти взаимосвязи соответствуют значениям интенсивности окружающего света, выбирает одну из взаимосвязей на основании зарегистрированного окружающего света и подает на выход соответствующее пороговое значение. Поэтому пороговое значение может быть изменено согласно изменениям окружающего света.

[0023] (9) Способ определения порогового значения эпсилон-фильтра согласно настоящему изобретению включает:

получение каждой различимой разности яркостей, соответствующей каждой обрабатываемой единице градации относительно каждого присваиваемого каждой обрабатываемой единице градации значения яркости на основании данных о различимым разностях яркостей, соответствующих значениям яркости; и

определение присваиваемых значений яркости и порогового значения таким образом, что присваиваемые значения яркости и пороговое значение имеют монотонно возрастающую зависимость от центрального репрезентативного значения, подаваемого в эпсилон-фильтр, на основании соответствующих различимых разностей яркости, связанных с соответствующей обрабатываемой единицей градации.

[0024] Таким образом, пороговое значение может быть изменено так, что оно возрастает при большом значении центрального представительного значения и падает при малом значении центрального представительного значения. В результате пороговое значение может быть изменено так, что пороговое значение в области высокой яркости, где менее вероятно, что наблюдатели будут воспринимать искажения в виде гало, увеличено, а пороговое значение в области низкой яркости, где наблюдатели, вероятно, будут воспринимать искажения в виде гало, уменьшено.

[0025] (10) Способ коррекции градаций согласно настоящему изобретению, включающий:

получение каждого присваиваемого значения яркости, которое предназначено для присвоения каждой обрабатываемой единице градации, на основании максимального и минимального значений яркости каждого дисплейного устройства;

получение каждой различимой разности яркостей, соответствующей каждому присваемому значению яркости на основании данных о различимых разностях яркостей, соответствующих значениям яркости;

получение каждой нормированной различимой разности яркостей, соответствующей каждой обрабатываемой единице градации, посредством нормирования полученных различимых разностей яркости при использовании разности между максимальными и минимальными значениями дисплейного устройства;

получение пороговых значений эпсилон-фильтра, связанных с соответствующими обрабатываемыми единицами градации, на основании нормированных различимых разностей яркости; и

при подаче данных о входном изображении в заранее определенной области в эпсилон-фильтр, коррекцию градаций посредством использования порогового значения эпсилон-фильтра, соответствующего центральному представительному значению в данных о входном изображении.

[0026] Поскольку нормированные различимые разности яркостей использованы в качестве пороговых значений эпсилон-фильтра, соответствующего обрабатываемой единице градации, как отмечено выше, градации могут должным образом быть скорректированы для каждой области. Кроме того, поскольку различимые разности яркостей определены на основании данных о различимых разностях яркостей, соответствующих значениям яркости, градации могут быть скорректированы согласно распознавающей способности человека.

[0027] Хотя значения параметра V в цветовом пространстве HSV использованы в качестве «яркости» в настоящем описании, не только значения параметра V, но также могут быть рассмотрены изменения яркости, вызванные подсветкой и/или светом окружающего освещения или т.п.

[0028] «Центральное репрезентативное значение» относится к значению субъективной яркости, полученному вокруг центрального пиксела в смежной области пикселов эпсилон-фильтра. Хотя яркость использована в качестве меры субъективной яркости в нижеприведенном варианте осуществления изобретения, могут быть использованы и другие меры. Хотя в нижеприведенном варианте реализации изобретения использована яркость центрального пиксела, можно рассматривать не только яркость центрального пиксела, но также яркость пикселов, смежных с центральным пикселом. Среднее значение может быть получено посредством взвешенного усреднения, а не простого усреднения.

[0029] Термин «различимые разности яркостей, относящиеся к соответствующим значениям яркости», относится к разностям яркости, которые средний наблюдатель способен только (по крайней мере) различить, и представляет собой концепцию, включающую понятие «порог различения (just-noticeable difference, JND)».

[0030] «Индекс порога различения (just-noticeable difference index, JNDI)» представляет собой индекс зрительного восприятия, который построен так, чтобы одна ступень индекса на пороге различения (JND) приводила к разности яркостей, служащей как порог различения. Таким образом, индекс порогов различения (JNDI) относится к индексу, который средний наблюдатель воспринимает как «субъективную яркость» равных интервалов. В руководстве «Цифровое отображение и связь в медицине (DICOM)» (PS 3.14-1999; том 14) индекс порогов различения определен как стандартная функция отображения шкалы серого (GSDF), использующая модель Бартена.

[0031] Термин «определить допустимое значение, используя порог различения (JND) в качестве меры» относится к допустимому количеству порогов различения, каждая из которых представляет собой различимую разность яркостей. Хотя в нижеприведенном варианте реализации изобретения допустимое количество определено равным 10 порогам различения (JND), могут быть использованы и другие количества.

[0032] Термин «единица градации» относится к одной единице, включенной в шкалу градаций. Например, единица градации представляет собой одну градацию из 256 градаций. Термин «обрабатываемая единица градации» относится к градации(-ям), которая соответствует значению ε в этом описании. Хотя в нижеописанном варианте реализации изобретения обрабатываемая единица градации представляет собой одну градацию, могут использоваться множество единиц градаций.

[0033] Термин «монотонно увеличивающаяся зависимость» представляет собой концепцию, включающую не только линейные формы, показанные в варианте реализации изобретения, но также и нелинейные формы, показанные на фиг. 3B.

Краткое описание чертежей

[0034] На фиг. 1 показана блок-схема устройства регулирования градации изображения.

На фиг. 2 показана детальная блок-схема блока 23 разделения освещающего света.

На фиг. 3 показаны графики, отображающие зависимость между разностью на пороге различения (JND) и значением пиксела.

На фиг. 4 показаны графики, отображающие входные/выходные данные при пороговом значении ε=0,7.

На фиг. 5 показаны графики, отображающие входные/выходные данные при пороговом значении ε=0,3.

На фиг. 6 показаны графики, отображающие входные/выходные данные при пороговом значении ε=0,1.

На фиг. 7 показаны графики, отображающие входные/выходные данные при пороговом значении ε, измененном согласно значению для входного изображения.

На фиг. 8 показаны графики, отображающие входные/выходные данные при пороговом значении ε, измененном согласно значению для входного изображения.

На фиг. 9 показана детальная блок-схема блока 23 разделения освещающего света при наличии датчика окружающего света.

Описание вариантов реализации изобретения

[0035] Вариант реализации настоящего изобретения будет описан со ссылками на чертежи.

[0036] 1. Общие сведения

На фиг. 1 показана блок-схема устройства регулирования градации изображения, содержащего устройство коррекции градации согласно настоящему варианту реализации изобретения. В настоящем варианте реализации изобретения блок 23 разделения освещающего света служит устройством коррекции градации.

[0037] Блок 21 преобразования в цветовое пространства HSV преобразует цветовое пространство RGB в цветовое пространство HSV. Цветовое пространство HSV преобразовано в цветовое пространство RGB посредством использования обычной формулы конверсии. Использование цветового пространства HSV обеспечивает возможность устранения эффектов уменьшения насыщения, возникающих вследствие регулировки субъективной яркости при использовании цветового пространства YUV, и таким образом, визуально благоприятной корректировки субъективной яркости.

[0038] Блок 23 разделения освещающего света представляет собой фильтр низких частот (LPF) с сохранением края изображения и вычисляет взвешенное среднее для локальной субъективной яркости, то есть, компоненту освещающего света. Блок 37 анализа гистограммы вырабатывает гистограмму градации с 32 ступеньками на основании V-компонентов входного изображения и выходного изображения в пространстве HSV и вычисляет характеристическое значение для изображения. Блок 39 автоматического управления параметром определяет параметр скорректированного количества освещающего света на основании характеристического значения для изображения, полученного из анализа гистограммы.

[0039] Блок 25 коррекции освещающего света корректирует область низкой градации компоненты освещающего света на основании значения параметра для скорректированного количества освещающего света, предоставленного блоком 39 автоматического управления параметром, и компоненты L освещающего света, предоставленной блоком 23 разделения освещающего света.

[0040] Блок 27 вычисления коэффициента отражения вычисляет коэффициент отражения из логарифмической разности между компонентом освещающего света, полученным блоком 23 разделения освещающего света, и компонентой отраженного света (входные V-значения), и подает на выход значение коэффициента отражения.

[0041] Блок 29 повторного синтеза изображения вычисляет скорректированное изображение из скорректированной компоненты освещающего света, вычисленной блоком 25 коррекции освещающего света, и компоненты коэффициента отражения, вычисленной блоком 27 вычисления коэффициента отражения. Блок 31 коррекции диапазона корректирует диапазон V-компоненты изображения на основании значения параметра для величины коррекции диапазона. В то время как блок 25 коррекции освещающего света корректирует локальную субъективную яркость, блок 31 коррекции диапазона корректирует субъективную яркость всего изображения. Таким образом, контраст всего изображения может быть оптимизирован.

[0042] Блок 37 анализа гистограммы вырабатывает гистограмму градации с 32 ступеньками из V-значений, скорректированных блоком 31 коррекции диапазона, вычисляет характеристическое значение для всего изображения и подает это характеристическое значение в блок 39 автоматического управления параметром. Блок 39 автоматического управления параметром определяет величину коррекции диапазона на основании предоставленного характеристического значения.

[0043] Блок 35 коррекции насыщения корректирует насыщение области с низкой градацией. В настоящем варианте реализации изобретения блок 35 коррекции насыщения выбирает между усилением и ослаблением для коррекции насыщения области с низкой градацией.

[0044] Блок 33 преобразования в цветовое пространство RGB преобразует цветовое пространство HSV в цветовое пространство RGB.

[0045] 2. Подробное описание

Со ссылками на фиг. 2 будут описаны подробности относительно блока 23 разделения освещающего света.

[0046] Линейное запоминающее устройство 3 хранит входные значения пространства HSV и выводит значения пространства HSV для диапазона извлечения, который содержит пикселы M*M, размещенные вокруг целевого пиксела как центра. Устройство 5 расчета яркости указанного пиксела извлекает центральное репрезентативное значение диапазона извлечения и подает его на блок 7 определения порогового значения. В настоящем варианте реализации изобретения использовано V-значение для центрального пиксела в диапазоне извлечения, представляющее собой центральное репрезентативное значение.

[0047] Блок 7 определения порогового значения получает центральное репрезентативное значение и определяет пороговое значение ε, используя приведенную ниже Формулу (1).

[0048]

[Формула 1]

Поскольку центральное репрезентативное значение равно V-значению в цветовом пространстве HSV, оно составляет от 0 до 1. В настоящем варианте реализации изобретения предполагается, что α=0,7 и β=0,3. Это будет описано ниже.

[0049] Эпсилон-фильтр 12 извлекает только пикселы, имеющие значения, отличие которых от значения для целевого центрального пиксела меньше ε, посредством использования V-значения для M*M пикселов, задаваемого линейным запоминающим устройством 3, и порогового значения ε, подаваемого блоком 7 определения порогового значения, и затем фильтрует извлеченные пикселы.

[0050] Ниже описано значение приведенной выше Формулы (1).

[0051] Порог различения известен как пороговое значение (JND), обеспечивающее возможность наблюдателям воспринимать разность между значениями яркости. При разности яркостей, меньшей значения порога (JND) различения, наблюдатели с трудом воспринимают различия в яркости между разными пикселами. Значение порога (JND) различения мало при низких значениях яркости; но оно велико при высоких значениях яркости. Это происходит потому, что визуальные характеристики наблюдателей таковы, что они чувствительны к различию яркостей при низких значениях яркости и нечувствительны к этому различию при высоких значениях яркости.

[0052] Изобретатели полагают, что при получении значения порога различения (JND), соответствующего яркости пиксела для каждой из определенных единиц градации, на основании оптических характеристик каждого устройства и определении отношения между центральным представительным значением и пороговым значением е на основании полученных значений порога различения (JND), уменьшение искажений в виде гало и объем коррекции, основанной на обработке по алгоритму Ретинекс, могут быть согласованы.

[0053] Подробное описание приведено ниже. Например, предположим, что жидкий кристалл и подсветка имеют следующие оптические характеристики:

максимальная яркость панели составляет Lmax = 300 [кд/м²];

минимальная яркость панели составляет Lmin = 0,1 [кд/м²];

коэффициент контрастности (γ) = 2,2;

интенсивность подсветки составляет BL = 1 (нормирована от 0 до 1); и

поверхностная отражательная яркость панели (окружающий свет) составляет Latm = 30 [кд/м²].

Градация (X) панели (нормирована от 0 до 1) и яркость L, соответствующая каждой градации, получена посредством приведенной ниже Формулы (2).

[0054]

[Формула 2]

На фиг. 3A показана взаимосвязь между полученными значениями градации (X) (от 0 до 1) панели и яркости L.

[0055] Затем получены значения порога различения (JND) (различимые разности яркостей), соответствующие полученным значениям яркости.

[0056] Как отмечено выше, вычислена (относительно значения яркости, соответствующего каждой единице градации) разность между значением яркости, соответствующим определенному индексу порогов различения значений яркости (JNDI), и значением яркости, соответствующим следующему индексу порогов различения. Таким образом, получены различимые разности яркостей, соответствующие единицам градации (X) (от 0 до 1) панели.

[0057] В настоящем варианте реализации изобретения значения индексов порогов различения (JNDI), соответствующих значениям яркости, получены посредством использования Формулы (3), а значения яркости, соответствующие индексам порогов различения, получены посредством (JNDI) использования Формулы (4).

[0058]

[Формула 3]

Яркость→Индекс порогов различения (JNDI)

A=71,498068, B=94,593053, C=41,912053, D=9,8247004, Е=0,28175407, F=-1,1878455, G=-0,18014349, Н=0,14710899

I=-0,017046845

[0059] Соотношение между значением индекса порогов различения (JNDI) и значением яркости L может быть получено посредством использования показателя степени 10 на основании значения, полученного по приведенной ниже формуле.

[0060] Это соотношение выражено как j2v (индекс порогов различения).

[0061]

[Формула 4]

Индекс порогов различения (JNDI)→Яркость

j = от 1 до 1023

a =-1,3011877, b=-2,5840191Е-2, c=8,0242636E-2, d=-1,0320229Е-1

e=1,3646699E-1, f=2,8745620Е-2, g=-2,5468404Е-2, h=-3,1978977Е-3

k=1,2992634Е-4, m=1,3635334Е-3

[0062] Здесь разность между значением яркости, соответствующим целевому значению индекса порогов различения (JNDI), и значением яркости, соответствующим следующему значению индекса порогов различения, то есть, значение порога различения (JND) для целевого значения яркости получено посредством использования приведенной ниже Формулы (5).

[0063]

[Формула 5]

Различные математические модели были предложены в качестве моделей, имеющих отношение к порогу различения или индексу порогов различения (JNDI): модель Barten, модель Weber (применима к области со средней яркостью), модель DeVries-Rose (применима к области с низкой яркостью), модель T.Ji и т.п. Модель Barten представляет собой визуальную физиологическую модель, построенную посредством математического описания. Аппроксимационные формулы, полученные Blume и другими, могут быть использованы в качестве формул для преобразования яркости в Barten-индекс порогов различения (JNDI). Индекс порогов различения может быть получен посредством использования математической модели или может быть значением, найденным экспериментально или эмпирически посредством сенсорной оценки и т.п. Могут быть использованы не только конкретное значение индекса порогов различения (JNDI), но также и модель, более подходящая для получения визуальных характеристик.

[0064] На фиг. 3B показаны значения порога различения (JND) (разности яркостей), соответствующие единицам градации.

[0065] Затем значение пиксела, соответствующее значению порога (JND) различения, получено для каждой единицы градации панели, и полученные значения пиксела использованы в качестве пороговых значений е, соответствующих единицам градации. В настоящем варианте реализации изобретения единицы градации панели, соответствующие значениям порога различения (JND), получены посредством использования приведенных ниже Формул (6) и (7).

[0066]

[Формула 6]

[Формула 7]

Отметим, что вышеупомянутое преобразование соответствует значению оптической характеристики панели γ=2,2. Величина γ не ограничивается только этим значением.

[0067] Как отмечено выше, отношения между различимыми значениями порога различения (JND), соответствующими единицам градации (X) (от 0 до 1) панели, и максимальным выходным значением панели, откорректированы на основании значения, обратного значению коэффициента контрастности (γ), для получения порогового значения ε. Таким образом получена зависимость, показанная на фиг. 3C.

[0068] На фиг. 3D показаны основанные на линейной функции аппроксимации, вычисленные по фиг. 3C методом наименьших квадратов.

[0069] При возможности использования в вышеупомянутой окружающей среде одного значения порога различения (JND), линейные функции α, β, отражающие отношение между пороговыми значениями ε и значениями яркости, соответствующими единицам градации, установлены равными 0,071 и 0,031, соответственно.

[0070] Использование этих значений обеспечивает возможность надежного удаления искажений в виде гало в каждой области.

[0071] Однако в настоящем варианте реализации изобретения порог различения (JND) может принимать только 10 значений, поскольку в присутствии только нескольких остаточных искажений в виде гало градации могут быть скорректированы таким способом, чтобы получить стереоскопическое зрение. Это будет описано позже. Поэтому значения α и β установлены равными 0,7 и 0,3 соответственно.

[0072] Хотя процесс сглаживания в эпсилон-фильтре 12, показанный на фиг. 2, аналогичен обычному процессу сглаживания, в настоящем варианте реализации изобретения взвешенное среднее число получено посредством использования нижеприведенной Формулы (8).

[0073]

[Формула 8]

[0074] В Формуле 8 символ Σ указывает на проведение вычислений по всему блоку пикселов (например, пикселов M*M), соответствующему размеру фильтра низких частот, a f(x) и k(x) представлены Формулами (9) и (10) соответственно.

[0075]

[Формула 9]

[0076]

[Формула 10]

[0077] Таким образом, когда абсолютная величина разности между яркостью x_i,j пиксела и яркостью (CENTER) центрального пиксела меньше порогового значения, величина f(x_i,j) равна яркости x_i,j пиксела; в противном случае f(x_i,j) равна 0.

[0078] Кроме того, когда абсолютная величина разности между яркостью x_i,j пиксела и яркостью CENTER центрального пиксела меньше порогового значения, величина k(x_i,j) равна 1; в противном случае k(x_i,j) равна 0. В соответствии с этим фильтр низких частот не выполняет вычисления для пиксела x_i,j.

[0079] Отметим, что в Формуле (8) f(x_i,j)*F_i,j и k(x_i,j)*F_i,j представляют собой свертки. Коэффициент F(_i,j) для фильтра Гаусса может быть установлен свободно.

[0080] Как отмечено выше, в настоящем варианте реализации изобретения пороговое значение ε представляет собой переменное значение, изменение которого происходит согласно центральному представительному значению диапазона извлечения, как показано в Формуле (1). Таким образом, можно утверждать, что эпсилон-фильтр Гаусса, используемый в настоящем варианте реализации изобретения, представляет собой адаптивный эпсилон-фильтр Гаусса, использующий центральное репрезентативное значение.

[0081] Далее результаты, возникающие при изменении порогового значения ε согласно центральному представительному значению, будут описаны со ссылками на фиг. 4-8.

[0082] Фигуры 4-8 представляют собой графики, показывающие входное значение I для пиксела, компонент L освещающего света (выходное значение эпсилон-фильтра), коэффициент отражения R (=I/L), скорректированный компонент L' освещающего света, или выходное значение I' (=RL') для пиксела при разных величинах порогового значения ε. По горизонтальной оси отложено положение пиксела, а по вертикальной оси отложено значение для пиксела. Отметим, что хотя на этих графиках значения показаны в одном измерении их можно показывать в двух измерениях. На фиг. 4-8 для входного значения I для пиксела положения пиксела от 0 до 350 включают в себя компоненты переменного тока. В частности положения пиксела от 50-100, от 150 до 200 и от 250 до 300 включают большие компоненты переменного тока. Кроме того, положения пиксела от 50 до 100, от 150 до 200, и от 250 до 300 включают компоненты переменного тока, имеющие большую амплитуду, поскольку смежное значение яркости выше. Самая большая амплитуда имеет место вокруг положений пиксела от 50 до 100. Даже в этом случае использование фильтра, который использует значения порога различения (JDN) для изменения порогового значения, обеспечивает возможность эффективного разделения компоненты переменного тока (компонента коэффициента отражения) и компоненты постоянного тока (компонента освещающего света).

[0083] На фиг. 4 показан случай, где пороговое значения ε составляет 0,7 (постоянное значение). Для компоненты освещающего света L, показанной на фиг. 4B, почти вся компонента переменного тока удалена для положений пиксела от 50 до 100, от 150 до 200 и от 250 до 300. С другой стороны, как показано на фиг. 4С, для коэффициента отражения R рябь не наблюдается на краях диапазона положений пиксела от 50 до 100, но рябь происходит на краях диапазонов положений пиксела от 150 до 200 и от 250 до 300. В результате, как показано на фиг. 4Е, уменьшены искажения в виде гало на частях, имеющих самую большую разность яркостей, хотя искажения в виде гало имеют место на частях, имеющих маленькие разности яркостей.

[0084] На фиг. 5 показан случай, где пороговое значение ε составляет 0,3 (постоянное значение), что немного меньше, чем на фиг. 4. Как и на фиг. 4B, для компоненты освещающего света L почти вся компонента переменного тока удалена для положений пиксела от 50 до 100, от 150 до 200 и от 250 до 300. Для коэффициента отражения R, как показано на фиг. 5С, рябь не наблюдается в положениях пиксела от 50 до 100 и от 150 до 200, хотя некоторая рябь имеет место при положениях пиксела от 250 до 300.

[0085] Как отмечено выше, понижение порогового значения ε обеспечивает возможность уменьшения разности яркостей таким образом, что эффекты гало пропадают.

[0086] На фиг. 6 показан случай, где пороговое значение ε составляет 0,1 (постоянное значение). Для коэффициента отражения R, как показано на фиг. 6С, никакая рябь не имеет место в отличие от ситуации на фиг. 4 и 5. Однако для компоненты L освещающего света, как показано на фиг. 6B, компоненты переменного тока с большой амплитудой остаются в положениях пиксела от 50 до 100. В результате, как показано на фиг. 6E, выходные данные менее чувствительны в положениях пиксела от 50 до 100, где значение яркости высоко и амплитуда велика.

[0087] Как отмечено выше, при резко пониженном значении ε первоначальные эффекты фильтра низких частот уменьшаются.

[0088] На фиг. 7 показан случай, где линейная функция от центрального представительного значения выражена как ε = 0,5 * (значение для центрального пиксела) и пороговое значение ε изменено. При изменении порогового значения ε согласно центральным представительным значением, никакая рябь не имеет место в положениях пиксела от 50 до 100, от 150 до 200 и от 250 до 300. Кроме того, скорректированный компонент освещающего света может быть отделен даже от областей с большой амплитудой, таких как положения пиксела от 50 до 100. Таким образом, существует возможность устранения почти всех искажений в виде гало посредством поддержки работы фильтра низких частот.

[0089] На фиг. 8 показан случай, где линейная функция значения центрального пиксела выражена в виде ε = 0,7 * (значение центрального пиксела) + 0,3. Как показано на фиг. 8С, некоторая рябь наблюдается на краях области положений пикселов от 50 до 100, от 150 до 200 и от 250 до 300. В результате, как показано на фиг. 8Е, имеет место некоторое гало. Однако наблюдатели вряд ли распознают такие небольшие гало, как описано выше, и может быть улучшено стереоскопическое видение.

[0090] Как отмечено выше, в настоящем варианте реализации изобретения пороговое значение ε определено как монотонная возрастающая функция от значения центрального пиксела. В соответствии с этим возможно увеличить пороговое значение для области высокой яркости, где, даже при наличии некоторых искажений в виде гало, наблюдатели вряд ли воспринимают такие небольшие искажения в виде гало, и уменьшить пороговое значение для области низкой яркости, где наблюдатели, вероятно, будут воспринимать искажения в виде гало.

[0091] Как описано выше, посредством изменения порогового значения ε на основании V - значения для центрального значения фильтра низких частот различные пороговые значения ε могут быть использованы для каждой области. Кроме того, пороговое значение ε изменяется линейно таким образом, что пороговое значение увеличено при увеличении V-значения центрального пиксела фильтра низких частот и пороговое значение уменьшено при уменьшении этого V-значения. Таким образом, пороговое значение ε может быть изменено согласно техническим характеристикам порога различения.

[0092] Кроме того, приведенная выше Формула (1) определена согласно допустимому количеству шагов порога различения (10 значений порога различения в настоящем варианте реализации изобретения). Таким образом, градации могут быть скорректированы таким образом, что уменьшение искажений в виде гало и объем обработки посредством алгоритма Ретинекс согласованы. Кроме того, взаимосвязь между пороговыми значениями ε и значениями яркости, соответствующими единицам градации, выражены как линейная функция. Таким образом, при α=0 и β=1 эпсилон-фильтр представляет собой обычный фильтр Гаусса; при α=1 и β=0 он может уменьшать искажения в виде гало при поддержке эффектов фильтра низких частот, поскольку пороговое значение ε динамически изменено согласно значению яркости центрального пиксела.

[0093] Как отмечено выше, значения, полученные посредством умножения скорректированных различимых разностей яркости на заранее определенный коэффициент в соответствии с допустимым количеством шагов порога различения, могут быть использованы в качестве пороговых значений эпсилон-фильтра, соответствующего единицам градации.

[0094] 3. Другие варианты реализации изобретения

Хотя в вышеупомянутом варианте реализации изобретения значение в цветовом пространстве HSV использовано в качестве значения пиксела, может быть использована величина освещенности в цветовом пространстве HLS. Значение RGB или значение YUV могут также быть использованы.

[0095] Хотя в вышеупомянутом варианте реализации изобретения пороговое значение изменено согласно яркости центрального пиксела фильтра низких частот, можно рассматривать не только яркость центрального пиксела, но также яркость пикселов, прилежащих к центральному пикселу. Например, при использовании фильтра низких частот, имеющего размер, соответствующий области 20*20 пикселов, в качестве центрального представительного значения может быть использовано среднее значение для области 3*3 пикселов, включающей центральный пиксел. В этом случае среднее значение может быть получено посредством взвешенного усреднения, где больший вес присвоен пикселу, расположенному ближе к центру. Среднее значение может также быть взвешенным средним значением для всей области фильтра низких частот, соответствующей области 20*20 пикселов.

[0096] В вышеупомянутом варианте реализации изобретения оценены максимальные и минимальные значения яркости панели, а также окружающий свет, а взаимосвязи между присваиваемыми значениями яркости, присвоенными пикселам, и единицами градации определены на основании оцененных максимального и минимального значений яркости и окружающего света. Таким образом, приведенная выше Формула (1) получена посредством использования оценки интенсивности окружающего света в виде постоянного значения для определения порогового значения ε. В качестве альтернативы вместо оценки интенсивности окружающего света, датчик 9 окружающего света, предназначенный для измерения интенсивности окружающего света, как показано на фиг. 9, может быть установлен и затем использован для подачи измеренных данных об окружающем свете на блок 7 определения порогового значения. Использование значения, измеренного датчиком 9 окружающего света, обеспечивает возможность динамического изменения формулы, отражающей взаимосвязь между значениями яркости, соответствующими единицам градации, и пороговыми значениями ε.

[0097] В этом случае вычисления, показанные на фиг. 3, могут быть выполнены каждый раз, или пороговое значение ε, когда интенсивность окружающего света изменена от минимального расчетного значения до максимального расчетного значения, может быть заранее вычислена и сохранена в таблице взаимосвязей с возможностью последующего обращения к этой таблице.

[0098] Описанные выше блоки могут быть реализованы посредством использования любого аппаратного и программного обеспечения.

[0099] В вышеупомянутом варианте реализации изобретения, когда получены взаимосвязи между присваиваемыми значениями яркости, присвоенными пикселам и единицам градации, рассматривают γ-характеристику; коррекцию различимых разностей яркости проводят таким способом, что коррекция γ-характеристики устранена; и получают взаимосвязи между скорректированными различимыми разностями яркости и единицами градации. В этом процессе индекс порогов различения (JNDI) рассматривает γ-характеристику, а взаимосвязь между определенным значением яркости и разностью на пороге различения (JND) была уже получена в качестве модели. В соответствии с этим γ-коррекцию выполняют один раз и затем выполняют обратную γ-коррекцию. Поэтому этот процесс не обязателен.

[0100] В вышеупомянутом варианте реализации изобретения, как показано на фиг. 3D, основанное на линейной функции аппроксимационное выражение получено из взаимосвязи между скорректированными различимыми разностями яркости и значениями яркости, соответствующими единицам градации, и значений ε, определенных для различимых разностей яркостей, соответствующих значениям яркости. В качестве альтернативы вместо такого аппроксимационного выражения может быть использовано соотношение, показанное на фиг. 3C. В частности, соотношение между ними может быть заранее сохранено в форме справочной таблицы и затем считано. Как отмечено выше, это соотношение не ограничено соотношением, в котором пороговое значения ε изменено линейным образом, и может представлять собой соотношение, в котором ε представляет собой монотонную возрастающую функцию яркости, соответствующую каждой единице градации, как показано на фиг. 3C. В этом случае нормировка выполнена посредством использования величины (Lmax-Lmin) в вышеупомянутом варианте реализации изобретения, и другие средства могут быть использованы. Это также применимо к обратной γ-коррекции.

Описание позиционных обозначений

[0101] 3 - линейное запоминающее устройство

5 - отмеченный калькулятор яркости пиксела

7 - блок определения пороговых значений

9 - датчик окружающего света

12 - эпсилон-фильтр

Изобретение относится к обработке изображений посредством алгоритма Ретинекс. Техническим результатом является уменьшение искажений изображения, вызванных эффектом "гало". В способе коррекции градаций получают каждое значение порога различения, соответствующее каждому полученному значению яркости, которое предназначено для присвоения каждой единице градации панели. Значение пиксела, соответствующее каждому значению порога различения, получают для каждой единицы градации панели. Пороговое значение эпсилон-фильтра получают посредством обратной гамма-коррекции отношения между различимыми значениями порога различения, соответствующими единицам градации панели и максимальному выходному значению панели. Основанные на линейной функции аппроксимации получены методом наименьших квадратов. Пороговое значение эпсилон-фильтра определяют как возрастающую функцию значения пиксела на основании допустимого количества шагов значений порога различения и изменяют согласно значению центрального пиксела. 7 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ определения порогового значения эпсилон-фильтра при обработке посредством алгоритма Ретинекс, включающий:

получение каждой различимой разности яркостей, соответствующей каждому присваиваемому значению яркости, присвоенному каждой единице градации, на основании данных о разностях яркостей, различимых людьми, и

определение присваиваемого значения яркости и порогового значения таким образом, что присваиваемые значения яркости и пороговое значение имеют монотонно возрастающую зависимость от центрального репрезентативного значения, подаваемого в эпсилон-фильтр, на основании полученных различимых разностей яркостей.

2. Способ определения коэффициента фильтра низких частот, используемого для разделения освещающего света и представляющего собой эпсилон-фильтр, при этом способ включает:

получение каждого значения порога различения (just-noticeable difference, JND), соответствующего каждой единице градации из диапазона яркости, отображаемой на дисплейном устройстве, яркости окружающего света и количеству отображаемых градаций, и

определение каждого порогового значения ε эпсилон-фильтра, соответствующего каждой единице градации, на основании значений порога различения.

3. Способ коррекции градаций на основании теории Ретинекс в дисплейном устройстве, включающий:

получение каждого присваиваемого значения яркости, которое предназначено для присвоения каждой обрабатываемой единице градации, на основании максимального и минимального значений яркости каждого дисплейного устройства;

получение каждой различимой разности яркостей, соответствующей каждому присваиваемому значению яркости на основании данных о различимых разностях яркостей, соответствующих значениям яркости;

определение пороговых значений эпсилон-фильтра таким образом, что пороговые значения имеют монотонно возрастающую зависимость от присваиваемых значений яркости, на основании полученных различимых разностей яркостей; и

при подаче данных о входном изображении в заранее определенной области в эпсилон-фильтр коррекцию градаций посредством использования порогового значения эпсилон-фильтра, соответствующего центральному представительному значению данных о входном изображении.

4. Способ коррекции градаций по п. 3, в котором каждое присваиваемое значение яркости получено на основании максимального и минимального значений яркости, а также окружающего света.

5. Способ коррекции градаций по п. 4, в котором формула, отражающая взаимосвязь между обрабатываемыми единицами градации и пороговыми значениями эпсилон-фильтра, динамически изменена на основании окружающего света, регистрируемого средствами регистрации окружающего света.

6. Устройство для коррекции градаций на основании теории Ретинекс в дисплейном устройстве, содержащее:

блок извлечения, выполненный с возможностью при получении заранее определенной области данных о входном изображении, подлежащих вводу в эпсилон-фильтр, извлечения центрального представительного значения, расположенного вокруг центра смежной области пикселов, причем

это центральное представительное значение предназначено для использования при выполнении вычисления эпсилон-фильтром;

блок определения пороговых значений, хранящий взаимосвязи между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра и выполненный с возможностью определения соответствующего порогового значения на основании указанных взаимосвязей при получении центрального представительного значения;

эпсилон-фильтр, выполненный с возможностью сглаживания введенной заранее определенной области данных о входном изображении посредством использования порогового значения, определенного блоком определения порогового значения;

блок коррекции градации, выполненный с возможностью коррекции градаций посредством использования выходного значения эпсилон-фильтра как компоненты освещающего света.

7. Устройство для определения порогового значения эпсилон-фильтра при обработке посредством алгоритма Ретинекс, содержащее:

блок извлечения, выполненный с возможностью извлечения центрального представительного значения, расположенного вокруг центра смежной области пикселов, причем

это центральное представительное значение предназначено для использования при выполнении вычисления эпсилон-фильтром; и

блок определения порогового значения, хранящий взаимосвязи между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра и выполненный с возможностью при получении центрального представительного значения определения соответствующего порогового значения на основании указанных взаимосвязей, причем

взаимосвязи между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра представляют собой монотонную возрастающую зависимость, определенную на основании различимой разности яркостей, соответствующей определенному значению яркости.

8. Устройство для определения порогового значения эпсилон-фильтра по п. 7, в котором центральное представительное значение представляет собой яркость центрального пиксела в смежной области пикселов.

9. Устройство для определения порогового значения эпсилон-фильтра по п. 7, в котором взаимосвязи между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра представлены формулой

ε=(центральное представительное значение * α)+β,

где каждая из величин α и β представляет собой десятичную дробь в диапазоне от 0 до 1, а

центральное представительное значение нормировано так, что составляет от 0 до 1.

10. Устройство для определения порогового значения эпсилон-фильтра по п. 7, дополнительно содержащее:

блок регистрации окружающего света, выполненный с возможностью регистрации окружающего света, причем

блок определения порогового значения выполнен с возможностью хранения множества взаимосвязей между центральным представительным значением и пороговым значением эпсилон-фильтра, причем эти взаимосвязи соответствуют значениям окружающего света,

с возможностью выбора одной из взаимосвязей на основании зарегистрированного окружающего света и

подачи на выход соответствующего порогового значения.

11. Способ определения порогового значения эпсилон-фильтра при обработке посредством алгоритма Ретинекс, включающий:

получение каждой различимой разности яркостей, соответствующей каждой обрабатываемой единице градации относительно каждого присваиваемого каждой обрабатываемой единице градации значения яркости, на основании данных о различимых разностях яркостей, соответствующих значениям яркости; и

определение присваиваемых значений яркости и порогового значения таким образом, что присваиваемые значения яркости и пороговое значение имеют монотонно возрастающую зависимость от центрального репрезентативного значения, подаваемого в эпсилон-фильтр, на основании полученных различимых разностей яркостей.

12. Способ коррекции градаций на основании теории Ретинекс в дисплейном устройстве, включающий:

получение каждого присваиваемого значения яркости, которое предназначено для присвоения каждой обрабатываемой единице градации, на основании максимального и минимального значений яркости каждого дисплейного устройства;

получение каждой различимой разности яркостей, соответствующей каждому присваемому значению яркости на основании данных о различимых разностях яркостей, соответствующих значениям яркости;

получение каждой нормированной различимой разности яркостей, соответствующей каждой обрабатываемой единице градации, посредством нормирования полученных различимых разностей яркостей при использовании разности между максимальными и минимальными значениями дисплейного устройства;

получение пороговых значений эпсилон-фильтра, связанных с соответствующими обрабатываемыми единицами градации, на основании нормированных различимых разностей яркостей; и

при подаче данных о входном изображении в заранее определенной области в эпсилон-фильтр коррекцию градаций посредством использования порогового значения эпсилон-фильтра, соответствующего центральному представительному значению в данных о входном изображении.