УСТРОЙСТВО И/ИЛИ СПОСОБ ВЫВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ЭКРАН Российский патент 2017 года по МПК G06T5/00 H04N5/66 G09G5/20 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к выполнению обработки алгоритмом Ретинекс в устройстве для вывода изображения на экран и, в частности, к регулированию интенсивности преобразования градации.

Уровень техники

[0002] Обработка изображения, основанная на алгоритме Ретинекс, известна как способ сжатия динамического диапазона устройства отображения. Поскольку динамический диапазон устройства отображения меньше динамического диапазона в природе, этот динамический диапазон подвергают сжатию посредством выделения, сжатия и повторного синтеза компоненты освещающего света на основе алгоритма Ретинекс.

[0003] Алгоритм Ретинекс с одной шкалой (Single-scale Retinex, SSR) известен как разновидность обработки изображения, основанной на алгоритме Ретинекс. В алгоритме Ретинекс падающий свет I определен как произведение освещающего света L и коэффициента отражения R (I=RL). На основании этой формулы величину log R в логарифмическом пространстве используют в качестве выходного значения изображения (см. параграф 0007 Патентного Документа 1).

[0004] log R=log I - log L

Приведенная выше формула показывает, что в предположении, что скорректированный освещающий свет L' представляет собой среду однородного освещающего света (L'=1), выходное значение I'=R преобразовано в логарифмическое легко распознаваемое пространство. Таким образом возможно получить значение, из которого было устранено влияние изменений освещающего света.

Документы известного уровня техники

Патентные документы

[0005] Патентный документ 1: публикация нерассмотренной заявки на патент Японии (Перевод заявки в соответствии с Договором о патентной кооперации (РСТ)) №2005-515515.

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0006] Однако для устройств вывода на экран входное изображение не выходит за пределы допустимого динамического диапазона. В соответствии с этим использование описанных выше подходов невыгодно, поскольку оно вызывает чрезмерную коррекцию, что тем самым приводит к ухудшению качества изображения.

[0007] Настоящее изобретение направлено на решение вышеупомянутой проблемы и его цель состоит в выполнении устройства вывода изображения на экран или способа вывода изображения на экран, которые способны предотвратить деградацию качества изображения, вызванного чрезмерной коррекцией, при улучшении видимости темной части, а также способны автоматически регулировать интенсивность преобразования градации.

Средства для решения проблем

[0008] (1) Устройство вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению представляет собой устройство вывода изображения на экран, предназначенное для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения на основе алгоритма Ретинекс, и содержит:

средства выделения, выполненные с возможностью разделения входного изображения на компоненту освещающего света и компоненту отраженного света посредством использования фильтра;

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света, выполненные с возможностью вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством регулирования выделенной компоненты освещающего света, используя параметр регулирования субъективной яркости;

средства вычисления скорректированного коэффициента отражения, выполненные с возможностью вычисления скорректированного коэффициента отражения посредством регулирования выделенной компоненты отраженного света, используя параметр регулирования коэффициента отражения; и

средства выработки, выполненные с возможностью генерации данных выходного изображения на основе скорректированной компоненты освещающего света и скорректированного коэффициента отражения.

[0009] Посредством регулировки компоненты отраженного света, как описано выше, амплитуда коэффициента отражения может быть увеличена даже при использовании небольшого фильтра.

[0010] (2) В устройстве вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией выделенной компоненты освещающего света, используя параметр для регулировки степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света и последующего вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством определения на основании параметра регулирования субъективной яркости отношения, при котором компонента освещающего света со скорректированной компонентой с низкой градацией и компонента освещающего света, выделенная средствами выделения, объединены и суммированы. При вычислении скорректированной компоненты освещающего света посредством комбинирования двух описанных выше компонент освещающего света может быть получена более естественная скорректированная компонента освещающего света.

[0011] (3) Устройство вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению представляет собой устройство вывода изображения на экран, предназначенное для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения на основе алгоритма Ретинекс, и содержит:

средства выделения, выполненные с возможностью разделения входного изображения на компоненту освещающего света и компоненту отраженного света посредством использования фильтра;

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света, выполненные с возможностью вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством регулирования выделенной компоненты освещающего света, используя параметр регулирования субъективной яркости; и

средства генерации, выполненные с возможностью генерации скорректированного входного изображения на основе скорректированной компоненты освещающего света, причем

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией выделенной компоненты освещающего света, используя параметр параметра для регулировки степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света, и последующего вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством определения на основании параметра регулирования субъективной яркости отношения, при котором компонента освещающего света со скорректированной компонентой с низкой градацией и компонента освещающего света, выделенная средствами выделения, объединены и суммированы.

[0012] Посредством объединения и суммирования еще не скорректированной компоненты освещающего света и скорректированной компоненты освещающего света, как описано выше, могут быть получены эффекты улучшения с получением более естественной видимости.

[0013] (4) В устройстве вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью вычисления среднего репрезентативного значения яркости для каждого пиксела в определенной области входного изображения, и при высоком значении этого среднего репрезентативного значения средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью комбинирования и суммирования компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было мало. Уменьшение содержания компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией при высоком среднем значении может предотвращать чрезмерную коррекцию.

[0014] (5) В устройстве вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света вычисляют степень изменения яркости для каждого пиксела в определенной области входного изображения, и при низкой степени изменения средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью комбинирования и суммирования компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было мало.

[0015] Посредством уменьшения содержания компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией при низкой степени изменения, как описано выше, возможно предотвратить трудности в рассмотрении изображения, интенсивно распределенного при определенной градации, после коррекции градации изображения.

[0016] Например, скорректированная компонента L' освещающего света может быть вычислена посредством приведенной ниже Формулы (1).

где L' представляет собой скорректированную компоненту освещающего света; L1 представляет собой компоненту освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией; L представляет собой компоненту освещающего света; и 0≤LGain≤1.

Посредством изменения только описанного выше значения LGain компонента освещающего света и компонента освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией могут быть должным образом объединены.

[0018] (6) Устройство вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению дополнительно содержит средства вычисления скорректированного коэффициента отражения, выполненные с возможностью вычисления скорректированного коэффициента отражения посредством регулирования выделенной компоненты отраженного света при использовании параметра регулирования коэффициента отражения, причем средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света вырабатывают данные выходного изображения на основе скорректированной компоненты освещающего света и скорректированного коэффициента отражения. Посредством регулирования описанной выше компоненты отраженного света значение коэффициента отражения может быть увеличено даже при использовании маленького фильтра.

[0019] (7) В устройстве вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению параметр регулирования коэффициента отражения установлен таким образом, что происходит уменьшение параметра регулирования коэффициента отражения при увеличении шкалы фильтра низких частот, используемого на этапе выделения, и таким образом, что происходит уменьшение параметра регулирования коэффициента отражения при уменьшении разрешения монитора дисплея.

[0020] Таким образом, усиление может быть выполнено согласно размеру фильтра низких частот. Кроме того, при уменьшении разрешения монитора амплитуда может быть уменьшена.

[0021] (8) Устройство вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению представляет собой устройство вывода изображения на экран, предназначенное для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения на основе алгоритма Ретинекс, и содержит:

средства выделения, выполненные с возможностью выделения компоненты освещающего света из данных о входном изображении на основе значений определенного пиксела и области пикселов, смежной с определенным пикселом; и средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света, выполненные с возможностью получения компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией посредством усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света, выделенной средствами выделения, и вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством объединения и суммирования компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией и компоненты освещающего света, причем

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света вычисляют среднее репрезентативное значение яркости и/или степень изменения яркости для каждого пиксела в определенной области входного изображения, и

при высоком значении среднего репрезентативного значения и/или при низком значении степени изменения средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью комбинирования и суммирования компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было мало.

[0022] Таким образом, при высоком среднем значении может быть уменьшено содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией и/или возможно предотвратить трудности при рассмотрении изображения, интенсивно распределенного при высокой градации, после коррекции градации изображения.

[0023] (9) В устройстве вывода изображения на экран согласно настоящему изобретению данные о входном изображении представляют собой данные движущегося изображения, содержащего множество кадров, среднее репрезентативное значение и/или степень изменения яркости вычислены для каждого кадра, и при высоком значении среднего репрезентативного значения и/или низкой степени изменения компонента освещающего света и компонента освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией объединены и суммированы таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было мало. Таким образом, естественные скорректированные компоненты освещающего света для движущихся изображений могут также быть получены.

Отметим, что хотя значение V в цветовом пространстве HSV (тон-насыщенность-значение) использовано в качестве «яркости» в настоящем описании, может быть рассмотрено не только это значение V, но также изменения яркости, вызванные подсветкой.

[0024] «Среднее репрезентативное значение» может быть простым средним числом, средним значением в диапазоне градации, большим чем или равным пороговому значению на гистограмме, модой на гистограмме и т.п.

[0025] «Степень изменения» может быть любого вида, пока степень изменения отражает изменения в распределении яркости. Примеры степени изменения включают дисперсию, ширину диапазона градации, удовлетворяющую заданному значению или больше его, полную сумму значений разности между изменениями и средним репрезентативным значением и энтропию, вычисленную из распределения яркости (гистограммы). «Значение разности» может быть нормой L2 (квадрат разности) или нормой L1 (абсолютная величина разности).

[0026] Хотя в этом варианте реализации настоящего изобретения «компонента освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией» вычислена посредством Формулы (2), она может быть вычислена другими средствами.

[0027] Что касается термина «объединение и суммирование» в этом варианте реализации, то одно значение расположено между 0 и 1, а другое значение получено посредством вычитания первого значения из 1. Кроме того, одно или оба из этих значений могут быть умножены на коэффициент.

[0028] Хотя «определенная область входного изображения» в этом варианте реализации относится ко всему входному изображению, она может быть и его частью. Если определенная область входного изображения представляет, например, его часть, то кадр движущегося изображения или аналогичная часть входного изображения могут быть обнаружены, или пользователь может описать определенную область.

Краткое описание чертежей

[0029] На фиг. 1 показана блок-схема устройства вывода изображения на экран.

На фиг. 2 показана диаграмма, показывающая соотношение между компонентой L освещающего света и скорректированной компонентой L1 освещающего света.

На фиг. 3 показан график, отражающий границу скорректированной компоненты освещающего света, основанную на «среднем репрезентативном значении».

На фиг. 4 показана диаграмма, отражающая границу скорректированной компоненты освещающего света, основанную на «дисперсии».

Описание вариантов реализации изобретения

[0030] Вариант реализации настоящего изобретения будет описан со ссылками на чертежи.

[0031] 1. Общие сведения

На фиг. 1 показана схематическая диаграмма устройства вывода изображения на экран, содержащего устройство 20 генерации скорректированного изображения согласно настоящему варианту реализации изобретения. В настоящем варианте реализации изобретения блок 25 коррекции освещающего света, блок 27 вычисления коэффициента отражения, блок 29 повторного синтеза изображения, блок 39 автоматического управления параметром, блок 37 анализа гистограммы образуют устройство коррекции градации.

[0032] Блок 21 преобразования цветового пространства HSV преобразует цветовое пространство RGB (красный-зеленый-синий) в цветовое пространство HSV. Цветовое пространство HSV преобразуют в цветовое пространство RGB, используя обычную формулу преобразования. Использование цветового пространства HSV обеспечивает возможность устранения эффектов уменьшения насыщения, возникающих при регулировке субъективной яркости, при использовании цветового пространства YUV и, таким образом, визуально благоприятной коррекции субъективной яркости.

[0033] Блок 23 выделения освещающего света представляет собой фильтр низких частот с предохранением границ и вычисляет взвешенное среднее значение локальной субъективной яркости, то есть компоненту освещающего света. Блок 37 анализа гистограммы вырабатывает гистограмму градации с 32 ступеньками на основе V-компонентов входного изображения и выходного изображения в пространстве HSV и вычисляет характерное значение для всего изображения. Блок 39 автоматического управления параметром определяет параметр корректированной интенсивности освещающего света на основе характерного значения изображения, полученного из анализа гистограммы.

[0034] Блок 25 коррекции освещающего света корректирует область с низкой градацией компоненты освещающего света на основе значения параметра скорректированной интенсивности освещающего света, предоставленного автоматическим блоком 39 управления параметром, и компоненты L освещающего света, предоставленной блоком 23 выделения освещающего света.

[0035] Блок 27 вычисления коэффициента отражения вычисляет коэффициент отражения на основании логарифмической разности между компонентой освещающего света, полученной блоком 23 выделения освещающего света, и компонентой отраженного света (ввод V-значений). Затем блок выводит рассчитанный коэффициент отражения в неизменном виде.

[0036] Блок 29 повторного синтеза изображения вычисляет скорректированное изображение из скорректированной компоненты освещающего света, вычисленной блоком 25 коррекции освещающего света, и компоненты коэффициента отражения (коэффициента отражения), вычисленной блоком 27 вычисления коэффициента отражения. Блок 31 коррекции диапазона корректирует диапазон V-компоненты изображения на основе значения параметра 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 может быть оптимизирован контраст всего изображения.

[0037] Блок 37 анализа гистограммы вырабатывает гистограмму градации с 32 ступеньками из V-значений, скорректированных блоком 31 коррекции диапазона, вычисляет характерное значение для всего изображения и подает это характерное значение на блок 39 автоматического управления параметром. Блок 39 автоматического управления параметром определяет параметр величины коррекции диапазона на основе предоставленного характерного значения.

[0038] Блок 35 коррекции значения насыщения корректирует насыщение области с низкой градацией. В настоящем варианте реализации изобретения блок 35 коррекции значения насыщения выполняет выбор между увеличением и уменьшением для коррекции значения насыщения в области с низкой градацией.

[0039] Блок 33 преобразования в цветовое пространство RGB преобразует цветовое пространство HSV в цветовое пространство RGB.

[0040] 2. Подробности

Ниже со ссылками на фиг. 1 будут описаны подробности устройства 20 генерации скорректированного изображения.

[0041] Блок 27 вычисления коэффициента отражения хранит параметр RGain для регулировки амплитуды компонента R отражения. Смысл параметра RGain будет описан. На результаты вычислений по алгоритму Ретинекс воздействует значение R, которое представляет собой логарифмическую разность между значением I для целевого пиксела (компонента отраженного света) и локальным средним значением L для пикселов (компоненты освещающего света), смежных с целевым пикселом. Например, при размере фильтра низких частот, равном 1*1, значение L равно I и R всегда равно 1. При увеличенном размере фильтра низких частот форма компоненты R переходит в волнообразную волновую форму с центром при 1. Размеры (диаметры) фильтров низких частот, используемых в обычном алгоритме Ретинекс, составляют от несколько десятков пикселов до нескольких сотен пикселов. Однако при использовании фильтров низких частот с такими размерами в мониторе их стоимость возрастает пропорционально квадрату размера фильтра. Поэтому параметр RGain используют в качестве коэффициента при logR таким образом, чтобы визуальные эффекты алгоритма Ретинекс могли быть увеличены или уменьшены даже при малом размере фильтра.

[0042] При установлении значения параметра RGain таким образом, что 1<RGain, происходит увеличение амплитуды формы волны компонента R отражения. Таким образом могут быть получены эффекты, соответствующие увеличению размера фильтра (то есть эффекты с кажущимся увеличением локального контраста).

[0043] При установлении в качестве дополнительной функции значения параметра RGain таким образом, что 0<RGain<1, возможно вывести выглядящее нечетким изображение с подавленным локальным контрастом.

[0044] После вычисления значения коэффициента отражения R из логарифмической разности между компонентой освещающего света, полученной блоком 23 выделения освещающего света, и компонентой отражения (введение V-значений), величину коэффициента R отражения регулируют по усилению для получения скорректированного значения коэффициента отражения R', которое затем подают на выход. Скорректированное значение коэффициента отражения R' получают, используя приведенную ниже формулу (1).

Эта формула может быть получена из выражений logR'=RGain*logR и R=(I/L).

[0046] Блок 25 коррекции освещающего света получает скорректированную компоненту L1 освещающего света из значения параметра для скорректированной величины освещающего света, предоставляемого блоком 39 автоматического управления параметром, и компоненты L освещающего света, предоставленной блоком 23 выделения освещающего света. В настоящем варианте реализации изобретения скорректированную компоненту L1 освещающего света вычисляют, используя приведенную ниже Формулу (2).

Параметр LAmp регулирует степень усиления части с низкой градацией компоненты освещающего света. В настоящем варианте реализации изобретения использована обычная формула логарифмической кривой для по возможности более естественного усиления части с низкой градацией.

[0048] На фиг. 2 показана связь между компонентой L освещающего света и скорректированной компонентой L1 освещающего света при изменении параметра LAmp. По мере увеличения параметра LAmp часть с низкой градацией растет быстрее и компонента освещающего света скорректирована так, чтобы стать ярче. С другой стороны, поскольку значение параметра LAmp взято близким к 1, значение скорректированной компоненты L1 освещающего света асимптотически приближается к компоненте L освещающего света. Таким образом, эффекты коррекции компоненты освещающего света отсутствуют.

[0049] Параметр LAmp может быть определен в зависимости от гамма-показателей используемой панели, интенсивности света при подсветке или при падении естественного освещения (поверхностная отражательная яркость). Причина объяснена ниже. При выводе изображения на монитор его часть с низкой градацией может быть трудно визуально распознать, даже если эта часть может быть видна в реальном мире (окружающая среда высокой освещенности). Это происходит вследствие сжатия динамического диапазона при выводе изображения на монитор. Способ коррекции градации согласно настоящему варианту реализации изобретения предназначен для воспроизведения первоначального вида изображения посредством изменения коэффициента отражения R части - с низкой градацией таким образом, чтобы эта часть с низкой градацией могла быть замечена. Одна причина для изменения коэффициента отражения R части с низкой градацией состоит в том, что степень усиления части с низкой градацией компоненты освещающего света зависит от оптических характеристик ввода-вывода монитора. Другая причина состоит в том, что при сильном окружающем свете поверхностная отражательная яркость панели увеличена, так что часть с низкой градацией становится трудно различимой.

[0050] Отметим, что параметр LAmp может быть динамически отрегулирован согласно гистограмме входного изображения или т.п.

[0051] Блок 29 повторного синтеза изображения (см. фиг. 1) комбинирует и суммирует скорректированную компоненту L1 освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией и первоначальную компоненту L освещающего света для вычисления скорректированной компоненты L' освещающего света. В настоящем варианте реализации изобретения величина L' вычислена посредством использования приведенной ниже формулы (3).

Значение параметра LGain описано ниже. Параметр LGain представляет собой параметр для определения отношения комбинации, в которой объединены изображение со скорректированной градацией и исходное изображение. Даже при рассмотрении приложения алгоритма Ретинекс (SSR) к монитору нет никакой необходимости сильно исправлять изображение, видимое в алгоритме Ретинекс (SSR). Скорее до некоторой степени должен быть поддержан вид (контраст) изображения. Кроме того, степень коррекции может быть предпочтительно отрегулирована и при наименьшем уточнении изображения предпочтительно, чтобы получающееся в результате изображение асимптотически сходилось к исходному изображению. Поэтому в настоящем варианте реализации изобретения значение скорректированной компоненты освещающего света (L') определено на основании значения отношении (LGain), в котором объединено выходное значение (L1) функции коррекции и первоначальная компонента (L) освещающего света. В результате при LGain=0 величина L' равна L и получающееся в результате изображение асимптотически сошлось к исходному изображению. С другой стороны, при LGain=1 величина L равна L1 и скорректированное изображение наиболее ярко.

[0053] Кроме того, поскольку субъективная яркость легко регулируема посредством использования параметра LGain, этот параметр может быть использован, не вызывая чувство странности у зрителя, даже когда параметры изменяются время от времени при обработке движущегося изображения и т.п.

[0054] Далее будет описан процесс вычисления в блоке 29 повторного синтеза изображения (см. фиг. 1). Блок 29 повторного синтеза изображения вычисляет скорректированное изображение Iout, используя Формулу (4) на основе скорректированной компоненты L' освещающего света, вычисленной блоком 25 коррекции освещающего света, и скорректированного коэффициента отражения R', вычисленного блоком 27 вычисления коэффициента отражения.

Приведенная выше Формула (4) получена из формул, приведенных ниже.

[0056] В алгоритме Ретинекс I=RL. В настоящем изобретении уточненная компонента R' коэффициента отражения и скорректированная компонента L' освещающего света получены посредством коррекции компоненты R коэффициента отражения и компоненты L освещающего света соответственно.

[0057] В соответствии с этим скорректированная компонента представлена произведением R'⋅L'. Здесь log R'=RGain * log R. В соответствии с этим R'=(I/L)^∧RGain. Следовательно, величина Iout=R'⋅L' представлена как Iout=(I/L)^∧RGain * L'. Это в виде экспоненты представлено Формулой (4) выше.

[0058] Как отмечено выше, эти три параметра (LAmp, RGain и LGain) использованы в настоящем варианте реализации изобретения. Таким образом, даже фильтр небольшого размера может генерировать выходное изображение Iout с поддержанным/незатухающим до некоторой степени внешним видом (контрастом) с улучшенной видимостью в темной области.

[0059] Затем будет описано регулирование параметра LGain блоком 37 анализа гистограммы.

[0060] Что касается вышеупомянутой коррекции, выполняемой посредством управления параметром LGain, то при регулировании значения параметра LGain таким образом, что коррекция степени градации уменьшена, отрицательные воздействия коррекции градации уменьшены.

[0061] 1) Для изображения, которое интенсивно распределено около определенного значения градации, значение дисперсии мало. В соответствии с этим эффекты улучшения видимости не получены.

2) Для изображения, которое интенсивно распределено при определенной градации, например для белесоватого изображения, интенсивно распределенного при высокой градации, становится затруднительным увидеть, когда происходит коррекция его градации.

[0062] Подробности описаны ниже. Фиг. 3 и 4 представляют собой графики, полученные построением кривых для среднего значения (APL) и дисперсии (VAR) соответственно различных входных изображений, когда значения LGain для входных изображений отрегулированы так, чтобы входные изображения стали визуально предпочтительными.

[0063] На фиг. 3 по горизонтальной оси отложена средняя яркость (APL_IN) входного изображения, а по вертикальной оси отложена разность ((APL_OUT) - (APL_IN)) между средней яркостью выходного изображения и средней яркостью входного изображения. На фиг. 4 по горизонтальной оси отложена дисперсия (VAR_IN) входного изображения, а по вертикальной оси отложена дисперсия (VAR_OUT) выходного изображения.

[0064] Из фиг. 3 очевидно следующее:

1) При первоначально высокой средней яркости входного изображения предпочтительно уменьшать значение параметра LGain и таким образом уменьшать среднюю яркость выходного изображения.

[0065] С другой стороны, значение дисперсии входного изображения обычно имеет тенденцию к уменьшению при выполнении коррекции градации входного изображения. В соответствии с описываемым вариантом выполнения изобретения из фиг. 4 очевидно следующее:

2) В случае, если значение дисперсии мало, например при неоднородном распределении входного изображения при определенной градации, степень коррекции градации следует уменьшить.

[0066] В соответствии с пунктом 1) выше настоящий вариант реализации изобретения увеличивает дисперсию посредством растяжения (расширения) компоненты яркости. Таким образом, значение параметра LGain увеличено так, чтобы эффекты улучшения видимости были максимизированы.

[0067] В соответствии с пунктом 2) выше настоящий вариант реализации изобретения управляет параметром LGain для изображения, интенсивно распределенного при определенной градации, таким образом, чтобы значение параметра LGain уменьшилось. Таким образом препятствуют увеличению градации выходного изображения.

[0068] Посредством выполнения такого управления возможно в качестве эффектов коррекции градации улучшить видимость части с низкой градацией, а также дополнительно оптимизировать контраст всего изображения.

[0069] В частности, для средней яркости граница изменения значения APL, показанная на фиг. 3, установлена на этой фигуре, и когда соотношение между средней яркостью (APL_IN) входного изображения и средней яркостью (APL_OUT) выходного изображения попадает в область 201, где превышена граница изменения значения APL, параметр LGain отрегулирован так, чтобы это соотношение попадало в область, размещенную ниже границы изменения значения APL. Что касается дисперсии, то показанная на фиг. 4 граница изменения значения дисперсии установлена на этой фигуре, и если значение выходной дисперсии не попадает внутрь области 211, которая расположена ниже границы изменения значения дисперсии, то границу изменения значения дисперсии используют в качестве верхнего предела. Отметим, что значение LGain, соответствующее верхнему пределу границы изменения значения APL, может быть предварительно вычислено и сохранено в виде таблицы соответствия. То же самое относится к границе изменения значения дисперсии.

[0070] Граница APL_LIMIT изменения величины APL и граница VAR_LIMIT изменения величины VAR могут быть определены посредством Формул (5) и (6) соответственно.

[0071]

где iAPL_LIMIT_OFFSET и iAPL_LIMIT_GAIN представляют собой постоянные значения, a iAPL_IN представляет собой среднее значение целевой области входного изображения.

[0072] Таким образом, если величина iAPL_LIMIT_OFFSET - APL_IN * (iAPL_LIMIT_GAIN/256) меньше нуля, то APL_LIMIT равно 0; в противном случае она выражена как уменьшающаяся функция первого порядка iАРL_LIМIT_OFFSЕТ - APL_IN * (iAPL_LIMIT_GAIN/256).

[0073]

где iVAR_LIМIT_OFFSЕТ и iVAR_LIMIT_GAIN представляют собой постоянные значения, a iVAR_IN представляет собой дисперсию целевой области входного изображения.

[0074] Таким образом, VAR_LIMIT равно iVAR_IN, пока iVAR_IN не превышает значение iVAR_LIMIT_OFFSET+iAPL_IN * (iVAR_LIMIT_GAIN/256); а после этого величина VAR_LIMIT становится равной iVAR_LIМIT_OFFSЕТ+iAPL_IN * (iVAR_LIMIT_GAIN/256).

[0075] Среднее значение и дисперсия могут быть вычислены посредством обычного способа вычисления.

[0076] 3. Другие варианты реализации настоящего изобретения

Хотя в вышеупомянутом варианте реализации настоящего изобретения был описан случай, когда изображение представляет собой неподвижное изображение, настоящее изобретение также применимо к движущимся изображениям, где входное изображение время от времени претерпевает изменение.

[0077] Хотя в вышеупомянутом варианте реализации настоящего изобретения значение в цветовом пространстве HSV использовано в качестве значения пиксела, могут быть использованы значения интенсивности света в цветовом пространстве HLS. Могут также быть использованы значение RGB или значение YUV.

[0078] Хотя в вышеупомянутом варианте реализации настоящего изобретения размер фильтра низких частот фиксирован, размер фильтра низких частот может быть отрегулирован, то есть может быть увеличен или уменьшен таким образом, чтобы эффекты фильтра были оптимизированы при изменении разрешения входного изображения.

[0079] Описанные выше блоки могут быть реализованы посредством использования любого аппаратного и программного обеспечения.

[0080] Настоящее изобретение может быть интерпретировано как способы, описанные в 1) и 2) ниже.

[0081] 1) Способ вычисления скорректированной компоненты посредством обработки методом Ретинекс, включающий: выделение компоненты освещающего света из данных о входном изображении на основе значений определенного пиксела и области пикселов, смежной к определенному пикселу; вычисление компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией посредством усиления компоненты с низкой градацией выделенной компоненты освещающего света и вычисление скорректированной компоненты освещающего света посредством комбинирования и суммирования компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией и компоненты освещающего света.

[0082] 2) Способ вычисления скорректированной компоненты посредством обработки методом Ретинекс, включающий: выделение компоненты освещающего света из данных о входном изображении на основе значений определенного пиксела и области пикселов, вычисление компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией посредством усиления компоненты с низкой градацией выделенной компоненты освещающего света и вычисление скорректированной компоненты освещающего света посредством комбинирования и суммирования компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией и компоненты освещающего света, причем стадия вычисления включает вычисление среднего репрезентативного значения и дисперсии яркости для каждого пиксела в прилегающей области пикселов и по мере увеличения среднего репрезентативного значения и/или при низком значении дисперсии объединение и суммирование компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было уменьшено.

Описание позиционных обозначений

[0083] 25 - блок коррекции освещающего света

27 - блок вычисления коэффициента отражения

29 - блок повторного синтеза изображения

37 - блок анализа гистограммы

39 - блок автоматического регулирования параметра

Изобретение относится к технологиям обработки изображения. Техническим результатом является повышение качества отображаемого изображения за счет осуществления регулирования субъективной яркости компоненты освещающего света. Предложено устройство вывода изображения на экран. Устройство предназначено для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения. Устройство содержит средства выделения, выполненные с возможностью выделения компоненты освещающего света из входного изображения посредством использования фильтра. Устройство содержит средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света, выполненные с возможностью вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством регулирования выделенной компоненты освещающего света. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство вывода изображения на экран, предназначенное для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения и содержащее:

средства выделения, выполненные с возможностью выделения компоненты освещающего света из входного изображения посредством использования фильтра,

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света, выполненные с возможностью вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством регулирования выделенной компоненты освещающего света, используя параметр регулирования компоненты освещающего света для регулирования субъективной яркости указанной компоненты освещающего света, и

средства выработки, выполненные с возможностью генерации данных выходного изображения на основе скорректированной компоненты освещающего света, причем

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством объединения и суммирования компоненты освещающего света, выделенной средствами выделения, и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией, а компонента освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией получена посредством регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света.

2. Устройство вывода изображения на экран по п. 1, в котором степень усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света регулируется посредством использования параметра регулирования степени усиления для регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света.

3. Устройство вывода изображения на экран по п. 1, в котором входное изображение представляет собой данные кадра, формирующие движущиеся изображения.

4. Устройство вывода изображения на экран по п. 1, в котором средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света

выполнены с возможностью вычисления среднего репрезентативного значения яркости в определенной области входного изображения, и

в котором при высоком значении среднего репрезентативного значения средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью комбинирования и суммирования компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было низким.

5. Устройство вывода изображения на экран по п. 1, в котором средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света

выполнены с возможностью вычисления степени изменения яркости в определенной области входного изображения, и

в котором при низкой степени изменения средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью комбинирования и суммирования компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было низким.

6. Устройство вывода изображения на экран по п. 1, дополнительно содержащее

средства вычисления скорректированного коэффициента отражения, выполненные с возможностью вычисления коэффициента отражения из выделенной компоненты освещающего света и входного изображения и вычисления скорректированного коэффициента отражения посредством регулирования коэффициента отражения с использованием параметра регулирования коэффициента отражения, причем

средства выработки выполнены с возможностью генерации данных выходного изображения на основе скорректированной компоненты освещающего света и скорректированного коэффициента отражения.

7. Устройство вывода изображения на экран, предназначенное для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения и содержащее

средства выделения, выполненные с возможностью выделения компоненты освещающего света из данных о входном изображении на основе значений определенного пиксела и области пикселов, смежной с определенным пикселом, и

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света, выполненные с возможностью получения компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией посредством усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света, выделенной средствами выделения, и вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством объединения и суммирования компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией и компоненты освещающего света,

причем средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света вычисляют среднее репрезентативное значение яркости и/или степень изменения яркости в определенной области входного изображения, и при высоком значении среднего репрезентативного значения и/или при низком значении степени изменения средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света выполнены с возможностью комбинирования и суммирования компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было низким.

8. Устройство вывода изображения на экран, предназначенное для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения и содержащее:

средства выделения, выполненные с возможностью выделения компоненты освещающего света из входного изображения посредством использования фильтра;

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света, выполненные с возможностью вычисления скорректированной компоненты освещающего света посредством регулирования выделенной компоненты освещающего света с использованием параметра регулирования компоненты освещающего света для регулирования субъективной яркости указанной компоненты освещающего света,

средства вычисления скорректированного коэффициента отражения, выполненные с возможностью вычисления коэффициента отражения из выделенной компоненты освещающего света и входного изображения и вычисления скорректированного коэффициента отражения посредством регулирования коэффициента отражения при использовании усиления; и

средства выработки, выполненные с возможностью генерации данных выходного изображения на основе скорректированного коэффициента отражения и скорректированной компоненты освещающего света, причем

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света вычисляют скорректированную компоненту освещающего света посредством объединения и суммирования компоненты освещающего света, выделенной средствами выделения, и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией, а компонента освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией получена посредством регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света.

9. Способ вывода изображения на экран для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения, включающий

выделение компоненты освещающего света из входного изображения посредством использования фильтра,

вычисление скорректированной компоненты освещающего света посредством регулирования выделенной компоненты освещающего света с использованием параметра регулирования компоненты освещающего света для регулирования субъективной яркости компоненты освещающего света, и

выработку данных выходного изображения на основе скорректированной компоненты освещающего света, причем средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света вычисляют скорректированную компоненту освещающего света посредством объединения и суммирования компоненты освещающего света, выделенной средствами выделения, и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией, а компонента освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией получена посредством регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света.

10. Способ вывода изображения на экран по п. 9, согласно которому степень усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света регулируют посредством использования параметра регулирования степени усиления для регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света.

11. Способ вывода изображения на экран для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения, включающий

выделение компоненты освещающего света из данных о входном изображении на основе значений определенного пиксела и области пикселов, смежной с определенным пикселом,

вычисление компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией посредством усиления компоненты с низкой градацией выделенной компоненты освещающего света и

вычисление скорректированной компоненты освещающего света посредством комбинирования и суммирования компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией и компоненты освещающего света,

вычисление среднего репрезентативного значения яркости и/или степени изменения яркости для каждого пиксела в определенной области входного изображения и

при высоком значении среднего репрезентативного значения и/или при низкой степени изменения комбинирование и суммирование компоненты освещающего света и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией таким образом, чтобы содержание компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией было низким.

12. Способ вывода изображения для генерации данных выходного изображения посредством коррекции входного изображения, включающий:

выделение компоненты освещающего света из входного изображения посредством использования фильтра, вычисление скорректированной компоненты освещающего света посредством регулирования выделенной компоненты освещающего света с использованием параметра регулирования компоненты освещающего света для регулирования субъективной яркости указанной компоненты освещающего света;

вычисление коэффициента отражения из выделенной компоненты освещающего света и входного изображения и вычисление скорректированного коэффициента отражения посредством регулирования коэффициента отражения при использовании усиления, и

выработку данных выходного изображения на основе скорректированного коэфициента отражения и скорректрованной компоненты освещающего света, причем

средства вычисления скорректированной компоненты освещающего света вычисляют скорректированную компоненту освещающего света посредством объединения и суммирования компоненты освещающего света, выделенной средствами выделения, и компоненты освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией, а компонента освещающего света с усиленной компонентой с низкой градацией получена посредством регулирования степени усиления компоненты с низкой градацией компоненты освещающего света.