CN101027896A - 用所希望的增益和因数调节像素 - Google Patents

Abstract

像素值的低频值是用希望的增益调节的。计算像素值的第一高频值。为第一高频值生成第二高频值。第二高频值是用因数调节的第一高频值。因数是作为第一高频值和希望的增益的函数而求解的。输出像素值的修改值，其中修改值是用第二高频值增大的调节过的低频值。

Description

用所希望的增益和因数调节像素

背景技术

数字图象经常利用修改来解决获取的图像中的噪声和其它缺陷。这些修改可以在最初获取图像的设备上或者可以在不同设备上进行，其中图像被随后传送到所述不同设备以进行修改。还应注意的是，在某些情况下只修改图像的所选部分。也就是，图像的所选像素被识别出来进行某种形式的校正或者修改，同时图像的剩余像素不被修改。

一种类型的修改是用于调节图像的视亮度(brightness)或者颜色。用于实现这一点的典型技术是线性地增大图像内亮度和/或颜色通道的像素值。该技术的问题是：当进行线性增加时，最初包含在通道内的任何噪音都按照比例地增大。

附图说明

图1是根据示例性实施例用于调节像素值的希望的增益的方法的框图。

图2是根据示例性实施例用于调节像素值的希望的增益的另一个方法的框图。

图3是根据示例性实施例用于调节像素值的希望的增益的另一个方法的框图。

图4是根据示例性实施例的像素调节系统的框图。

图5是根据示例性实施例的另一个像素调节系统的框图。

具体实施方式

图1是根据示例性实施例用于调节像素值的希望的增益的方法100的框图。方法100(在下文中为“处理”)在机器可访问和可读介质中实现并可选为可经由网络访问。在一个实施例中，该处理作为可经由网络(诸如因特网)访问的服务实现。在另一个实施例中，该处理嵌入到设备中，诸如数字照相机、个人数字助理(PDA)、数字电话、打印机、膝上型电脑、台式计算机(客户机)、服务器、外围设备等等。该处理实现了对图像或者该图像的选择部分的亮度和/或颜色通道的可配置增益。

图像被电子地表示为具有值的像素的集合。该值表示图像的光和颜色属性。光线分布为亮度通道(经由图像的像素值)并且每个颜色或者所有颜色整个被分布为颜色频率通道(经由图像的像素值)。应该注意的是，此处和下文所提供的教导可以应用于亮度通道、单个颜色通道、颜色通道集合、和/或亮度和/或颜色通道组合。而且此处所提供的教导可以应用于单个图像的所选部分，诸如图像的像素子集。作为选择，此处所提供的教导可以应用于整个图像。

在110A，接收正在处理的像素的像素值。在110B，在110A的之前、同时或者之后，接收希望的增益。希望的增益表示可配置的增大，也就是所希望的图像或者一部分图象的亮度和/或颜色通道(一个或者多个)的增大。此希望的增益和图像或者部分图像可以由与该处理通信的独立接口接收到。该增益可以接收为增长百分数或者以可配置标度(例如，1-10等)表示的整数值。因此，在11OC，希望的增益可以被接收为对于该处理的可配置选项。

在120，一旦获知和接收到该希望的增益和像素值，那么借助于该增益调节像素值的低频值以获得最初接收像素值的调节过的低频值。在一个实施例中，这是通过在121对与接收的像素值相关联的周围像素运行低通滤波器来实现的。例如，接收的像素值与原始像素相关联，其中原始像素由多个周围像素围绕。这些周围像素(例如，3×3等等)的可配置块和原始像素加起来，然后取平均值。然后该平均值成为该原始像素值的低频值。应该理解的是，对于利用此处所提供的教导来获取最初接收到的像素值(在下文中为“P”)的原始低频值的低通滤波器而言，不仅仅只有获得周围像素的平均值这一种类型。实际上，任何用户开发的或者现有的低通滤波器都可以使用。

一旦获得了原始像素值的低频值，就利用该希望的增益对其进行调节。调节可以以各种方式进行；例如在一个实施例中，在122，低频值(LF)是这样被调节的：通过将其值乘以希望的增益(G)的值来获得乘积，该乘积作为调节过的低频值(例如，LF＝LF*G)。

在130，在获得调节过的低频值(LF)以后开始计算第一高频值(HF)。在一个实施例中，在131，第一HF值是通过以下公式计算的：HF＝P-LF，其中P是原始接收到的像素值，而LF是在122获得的调节过的低频值。

接下来在140，生成第二高频值(HF2)。HF2表示用因数进行调节以最小化噪声的HF。低频增益没有增大高频通道的噪声，它只调节了原始像素值的整个视亮度。但是，如果高频也不增大，那么像素的锐度(sharpness)会减弱。如果高频也以相同标量(希望的增益G)向上增益，那么锐度还会保持，但是因为与像素值(P)相关联的任何噪声都将同时按照比例地增大，所以明显细节可能会丢失。因此，HF2通过评估被向上增益的图像或者部分图像的周围像素而确定调节第一高频值(HF)的因数的方式来表示可能的噪声减少。

用于实现这一点的一种技术是在141确定因数(F)。可以这样实现，通过使得因数确定为第一高频值(HF)和希望的增益(G)的函数(例如，F＝F(X)(HF，G))，如在142所示。例如，如果HF(|HF|)的绝对值接近或者等于0，那么这可以表示P位于图像或者部分图像的平面区域(flatarea)内，以使得到P的邻近像素值彼此不会偏离太多；因此，任何检测到的偏差都可以被假定为噪声。当|HF|变得越来越大时，那么可以假定P和它的周围像素值之间的大偏差是真的细节而非噪声。在一些其他实施例中，在142，因数F可以被确定为第一高频值HF、希望的增益G和调节过的低频值LF的函数(例如，F＝F(X)(HF，G，LF))。

例如，考虑第一高频值(HF)和希望的增益(G)，其中在140生成第二高频值(HF2)以最小化就亮度和/或颜色通道正在向上增益的原始像素值(P)中的噪声。最初HF2是通过把G乘以HF获得的(HF2＝HF*G)。接下来，将HF2的值与第一阈值(T1)相比，并且如果HF2小于或等于T1(HF2＜＝T1)，然后将F设定为G的倒数(F＝1/G)。这意味着检测到了平面区域并且任何偏差都可能是噪声。在此情况下，HF2将终结于等于原始HF(HF2＝HF，当(HF2*G)＜＝T1时)。

如果HF2大于T1；那么将HF2与第二阈值T2相比以确定HF2是否大于或等于T2(HF2＞＝T2)；并且如果是这种情况，那么F被设置为1。这意味着对于任何偏差都可能是细节而非噪声的P检测到了一个区域，因此HF2保持HF*G，因为HF*G＝HF*G*1，其中1是F。因此，在这种情况下将整个G应用于HF，因为P中的偏差被确定为与细节而非噪声相关联。

如果HF2在T1和T2之间，那么可以把可配置的百分比分配给F。该百分比可以内插在G的倒数(1/G)和1之间。这确保了高频通道中的最小噪声量并保持最佳的细节量。

因此，在一些实施例中，在143可以生成修改的HF2，如HF2＝HF*G*F，其中F是G和HF的函数。应该注意的是，使用两个阈值来确定F的值只是利用G和HF的函数的一个例子。其它解决方案和技术也是可以用于本发明的教导的。问题在于，原始像素值P的高频值不是简单地由一些标量增益G自动地增大；而是进行智能检查和确定来最小化P的高频通道内的噪声，所述确定是这样实现的：通过利用G乘以第一高频值HF然后乘以可能会将G减少某一设置量的确定的因数F来减少或者最小化噪音。

在150，原始像素值P的修改过的像素值M由该处理输出。在一个实施例中，在151，这是通过将调节过的低频值LF添加到生成的第二高频值HF2来实现的，以使得M＝LF+HF2。M表示P的视亮度/颜色的增加，这是借助于作为G输入的可配置的量实现的，其中P未必要按G来增大它的高频值；而是基于确定的因数智能地计算高频值来最小化P内的噪声。结果是P的可配置的增益是以非线性的方式实现的，其中M内的噪声被最小化。

在160进行检验以确定是否必须要处理正在按G向上增益的图像或者部分图像的更多像素。如果还有更多像素至今未处理，那么处理继续到下一个像素值作为新的P，在110A。方法100的处理一直迭代进行，直到在160确定正在按G向上增益的图像或者部分图像内的每一像素已经被处理为止，然后在170在该点处理终止。

图2是根据示例性实施例用于调节像素值的希望的增益的另一个方法的框图。方法200在机器可访问和可读介质中实现并可选为可经由网络访问。在一个实施例中，方法200经由网络作为服务实现。在另一个实施例中，方法200是在能够处理图象的设备内实现的。

最初，在210，接收希望的增益(G)来处理图像或者图像的所选部分。在211可以接收增益来增大图像或者部分图像内的亮度和/或颜色通道。接下来在220，正在按增益增强的图像或者部分图像内的每一像素被迭代，以便将可配置的增益应用于每一像素，同时最小化噪声。

在每个迭代期间，在221，为正在被处理的像素值(P)获取低频值(LF)。如上相对于图1的方法100所述的，任何低通滤波器都可用来获得LF。LF是通过将它增益与之相乘来调节的。因此，调节过的LF成为LF＝LF*G。接下来，在222，获得P的高频值(HF)。在一些实施例中，在223，初始HF是由HF＝P-LF(调节过的LF)确定的。

在224，利用因数F修改HF。F是HF和G的函数。可选的，F还可以是HF、G和LF的函数。也就是，将G与最初确定的HF进行比较以确定应该将G的什么部分应用于HF以最佳地避免P中的噪声。在225，一种用于实现这一点的技术是获取HF的绝对值(|HF|)，并将其与一个或多个阈值(T1、T2等))进行比较。这些比较产生表示G的增长百分数的因数值(F)以将其应用到HF。完全的100％增大导致因数值为1，其表示所有G都应用于HF，如HF＝HF*G。A 0％增大导致因数值为1/G(G的倒数)，其表示没有G应用于HF(HF＝HF*G*1/G)。1/G和1之间的值可以经由在两个阈值之间内插获得，诸如T1用于(1/G)而T2用于1。在224和225，这些值和阈值可以动态地计算或者预先规定在表中，与HF进行比较，并且分配为F的值。

修改过的HF表示正应用于HF的G的可配置的减小。如上相对于方法100所述，这样做来最小化噪声。一旦获得了修改过的HF，那么在226保存由M表示的P的修改值。在一个实施例中，M＝LF(调整值)+HF*G*F。

只要图像或者部分图像的每一像素都已经按G增益了，那么方法200的处理传到230，其中修改过的像素值(M的)集合作为图像或者部分图像的修改版本输出。修改版本表示应用于亮度和/或颜色通道的原始版本的可配置的增大G，其中噪声在高频通道中已经被最小化。

应该指出的是，以上也可以使用其它技术来修改应用于每个被迭代像素的高频值的增益百分比。问题在于，高频值不只是乘以一些标量G(希望的增益)；而是检查高频值以确定对于最小化噪音而言，降低是否是有益的。该降低用新的因数表示，该新的因数被作为高频值和希望的增益的寒食而加以确定。

图3是根据示例性实施例用于调节像素值的希望的增益的另一个方法300的框图。方法300作为机器-可访问的或者可读介质中的指令实现。当对指令访问时，指令执行方法300。该指令可以保存在可拆卸或者持久性(存储器或者存储设备)的介质上。而且指令不必连续地保存在单个介质上。也就是，指令可以在逻辑上从多个不同的和远程的介质组装而成。在一个实施例中，指令是从与远程服务相关联的介质上下载并在本地处理的。在另一个实施例中，指令是从介质上下载并安装在处理设备上的。在另一个实施例中，指令是从介质上下载并在服务器设备上作为服务远程处理的。

在310，接收图像或者部分图像的希望和可配置的增益(G)。增益可以由与方法300的处理进行通信的管理接口接收，或者接收为方法300的执行实例的执行参数。在接收G的同时、之前或者之后，接收图像或者部分图像来处理希望G。接收图像或者部分图像可以通过文件、文件名、指针、数据库参考、目录参考等等。

在320计算图像或者部分图像的低通频率值。在330，计算图像或者部分图像的高通频率值。许多不同的可用低通滤波器都可以使用。而且，相对于方法100在以上提供了一个示例性平均值低通滤波器。在一个实施例中，高通频率值是这样计算的：取图像或者部分图像中每个像素值的低通频率值，并在它被低通滤波之前将其从每一像素的原始值中减去。

在340，修改图像或者部分图像的高通频率值内的每个像素的高通频率值。修改会导致减少通过仅仅将希望G应用于原始图象或者原始的部分图像的每一像素而引入的噪声。

因此在341，为图像或者部分图像的高通频率值中的每个像素确定因数。这些因数可能会以百分比减少像素的增益。一些像素接收完全增益，在这种情况下因数值是1表示高通频率值乘以希望的增益以获得修改过的高通频率值。其它像素不接收任何增益，在这种情况下，因数值是G的倒数(1/G)，表示根本不按G来修改高通频率值。而且，一些像素接收可配置的部分增益或者百分比增益，表示高频值乘以该增益和用于降低该增益的百分比。

在350，输出图像或者部分图像的修改版本。该修改版本表示调节过的低通频率值与修改过的高通频率值相加之和。结果是原始图象或者部分图像的亮度和/或颜色通道的可配置的增益，其中对高频通道进行了调节以最小化引入的噪声。

图4是根据示例性实施例的一个像素调节系统400的框图。像素调节系统400在机器可访问和可读介质中实现并可选为可经由网络访问。像素调节系统400实现方法100、200、和/或300。在一个实施例中，像素调节系统400安装在服务器上并且经由网络作为服务提供。在另一个实施例中，像素调节系统400安装在能够处理图象的设备内。

像素调节系统400包括低通函数401和高通函数402。可选的是，像素调节系统400还包括像素修改器403和管理接口404。低通函数401包括低通滤波器，用以为给定像素值获得低频值。在一个实施例中，这包括求在可配置的区域中环绕给定像素的像素值的平均，并使用平均值作为给定像素值的低频值。当然各种其它商业上熟知的或者用户开发的低通滤波器都可以用于像素调节系统400并意在落入本文所教导的范围之内。

低通函数401还调节特定像素值的特定低频值。这可以通过将提供给像素调节系统400的特定可配置的增益乘以特定像素的低频值来实现。该标量增大是可接受的，因为低频通道中的增加增大了视亮度但是不影响噪声。

通过从特定像素值中减去调节过的低频值，高通函数402确定特定像素值的第一高通频率值。然后，该第一高通频率值由希望的增益的因数修改。该因数是作为高通频率值和希望的增益的函数而加以求解的。

在一些实施例中，因数是基于映射函数分配的，所述映射函数将第一高频值的绝对值与一个或多个阈值进行比较。该比较使得高通函数402确定什么时候在试图把希望的增益应用于表示任何偏差都可能是噪声的图像或者部分图像的平面区域，什么时候在试图把希望的增益应用于其中任何偏差都可能是细节而非噪声的区域，以及什么时候在试图把希望的增益应用于其中偏差部分是噪声部分是细节的区域。

高通函数402生成每个像素值的修改过的高频值，作为第一高频值乘以希望的增益，该希望的增益进一步乘以已求解的因数。接下来在一个实施例中，像素调节器403具有调节过的低频值以及修改过的高频值。像素调节器403为特定像素值将这两个值加在一起来生成修改过的像素值。修改过的像素值与其它修改过的像素值进行组合来表示图像或者部分图像的修改版本。为了最小化噪声，该修改过的图像或者部分图像为低频按希望的增益向上增益并且为高频按希望的增益的不同百分数有选择地向上增益。

在一个实施例中，管理接口404与像素调节系统400对接以便提供配置选项和/或启动或者请求像素调节系统400的处理。一个配置选项是希望的增益，其可以与亮度和/或颜色通道相关联。也就是，希望的增益可以用于增大光谱的视亮度。作为选择，希望的增益可以应用于特定的颜色频率(例如，红色、绿色、蓝色、黄色等等)。希望的增益还可以应用于整个色谱、颜色和光谱选择性组合、以及各种其它组合。

图5是根据示例性实施例的另一个像素调节系统500的框图。同样，像素调节系统500在机器可访问和可读介质中实现并可选为可经由网络访问。像素调节系统500可以在服务于多个客户端的网络设备或者资源上运行，以使得像素调节系统500作为向上增益特定图像或者部分图像的亮度和/或颜色通道的服务。作为选择，像素调节系统500可以嵌入到图像处理设备或者嵌入到能够处理或者再现图像的任何处理设备中。

像素调节系统500包括低通滤波器501，确定因数的装置502，以及输出函数503。处理低通滤波器501以响应于希望的增益获得像素值的调节过的低频值。该增益作为提供给像素调节系统500的可配置选项并可以用于低通滤波器501。在一个实施例中，低通滤波器501最初计算特定像素值(P)的低频值(LF)，该低频值是通过将它与希望的增益(G)相乘而进行调节的(例如，LF＝LF*P)。

用于确定因数的装置502被处理用以求解多少百分比的希望的增益应该加到初始高频值(HF)。初始高频值是这样计算的：HF＝P-LF(调节过的LF)。接下来，HF乘以G然后进一步乘以因数F。F是通过确定HF的绝对值是否处在某些预定容差或者阈值之内而求解出的，所述预定容差或者阈值表示噪声存在、不存在、还是在某种程度上存在。用于确定因数的装置502可以是软件、固件、和/或执行以下函数的硬件模块，所述函数基于希望的增益、初始高频值以及可选的调节过的低频值来求解因数值。

在一个实施例中，用于确定的装置502还包括用于将希望的增益和HF与一个或多个预定阈值进行比较504以分配应该应用于特定P的HF的G的百分比的装置。例如，如果HF的绝对值等于或低于第一阈值T1，那么这表示P在图像或者部分图像的平面区域内，并且应该给F分配值1/G。依照此方式，HF变为P-LF，因为HF*G-1/G等于HF，是P-LF。实质上，当HF的绝对值等于或低于T1时，HF没有增益。如果HF的绝对值超出T1，那么可以相对于第二阈值T2进行第二比较。这里，如果HF等于或高于T2，那么P就处在其中任何偏差都看起来是细节而非噪声的图像或者部分图像的区域中；因此，给F分配值1而且HF变为(P-LF)G*1。如果HF的绝对值在T1和T2中间，那么任何映射函数或者内插函数都可用来将F的值映射到1/G和1之间的值。

低频通道中的增益是线性的；然而非频率通道中的增益包括多个修改过的HF值，这些值是通过使用用于确定因数的装置502以非线性的方式而被增大的。结果是修改过的图像或者部分图像在亮度和/或颜色通道方面获得了可配置的增益，在向上增益过程中存在于高频通道中的噪声已经被最小化或者降低。

上述描述是说明性的，而不是限制性的。当回顾上述描述时，许多其他的实施例对于本领域中普通技术人员是显而易见。因此，本发明的实施例的范围应该参照所附权利要求书以及与被称为与这种权利要求书等效的全部范围来确定。

提供的摘要符合37 C.F.R.[§]1.72(b)并将使读者能够迅速地获知本技术公开的特性和要旨。提交所述摘要是基于这样的认识，即不会使用它来解释或者限制权利要求书的范围或者意义。

在上述具体实施方式中，为了公开的精练，在单个实施例中集合了各种特征。所公开的这种方法不应该被解释为反映这样的意图，即，所要求的实施例具有比在每个权利要求中清楚讲述的特征更多的特征。相反，如随后权利要求书反映的那样，发明的主题少于单个公开的实施例的所有特征。因此，如下权利要求书被并入到所述具体实施方式中，每个权利要求自身都基于独立的示例性实施例。

Claims (30)

1.一种方法，包括：

用希望的增益调节像素值的低频值；

计算像素值的第一高频值；

生成第二高频值，作起用因数调节过的第一高频值，其中因数是所述第一高频值和希望的增益的函数；以及

输出修改过的像素值，作为用第二高频值增大的调节过的低频值。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：对与像素值相关联的图像或部分图像执行低通滤波来获得低频值。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：为图像或部分图像的每个像素迭代该方法。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：接收希望的增益，作为可配置的选项，用以处理图像或部分图像。

5.如权利要求1所述的方法，其中：调节低频值还包括将低频值乘以希望的增益。

6.如权利要求5所述的方法，其中计算第一高频值还包括从像素值中减去低频值。

7.如权利要求6所述的方法，其中生成第二高频值的步骤还包括在该函数内确定用以最小化噪声的调节量，其中该调节量是因数。

8.如权利要求7所述的方法，其中生成第二高频值还包括将第二高频值设定为第一高频乘以希望的增益，其然后进一步乘以因数。

9.如权利要求8所述的方法，其中输出修改过的像素值还包括将修改过的像素值设定为调节过的低频值加上第二高频值。

10.如权利要求1所述的方法，其中：生成步骤还包括确定作为第一高频值、希望的增益、和调节过的低频值的函数的因数。

11.一种方法，包括：

接收希望的增益来处理图像或部分图像；

通过以下步骤迭代图像或部分图像的每一像素：

调节每个像素的低频值；

确定每个像素的高频值；

利用因数修改高频值；并

保存每个像素的修改过的像素，其中修改过的像素由调节过的低频值加到修改过的高频值表示；并

输出图像或部分图像的修改版本，作为保存的修改像素的集合。

12.如权利要求11所述的方法，其中在接收中还包括：接收亮度通道和颜色通道中至少一个的希望的增益。

13.如权利要求11所述的方法，其中修改还包括求解作为第一高频值和希望的增益的函数的因数，所述第一高频值是通过从被迭代的像素的原始值中减去低频值获得的。

14.如权利要求13所述的方法，其中修改还包括：

将乘以希望的增益的第一高频值与第一阈值进行比较，如果比较结果是等于或低于第一阈值，那么该因数被设置为希望的增益的倒数；

将乘以希望的增益的第一高频值与第二阈值进行比较，如果比较结果等于或高于第二阈值，那么该因数被设置为希望的增益；以及

如果第一高频值处在第一和第二阈值中间，那么内插来获得希望的增益的倒数和希望的增益之间的因数值。

15.如权利要求11所述的方法，其中该方法的处理被提供为经由网络的服务。

16.如权利要求11所述的方法，其中该方法的处理被嵌入在设备内。

17.一种系统，包括：

低通函数；

高通函数，其中低通函数响应于希望的增益确定像素值的调节过的低频值，并且其中高通函数确定像素值的高频值，然后用因数调节该高频值。

18.如权利要求17所述的系统，还包括像素修改器函数，其输出由调节过的低频值和调节过的高频值之和表示的像素值的修改值。

19.如权利要求17所述的系统，还包括管理接口，所述管理接口将与像素值和希望的增益相关联的图像或部分图像提供给该系统。

20.如权利要求17所述的系统，其中低通函数是低通滤波器，其求取环绕像素值的可配置区域中的像素的平均值来获得像素值的低频值。

21.如权利要求16所述的系统，其中高通函数将希望的增益和初始高通频率值与一个或多个阈值进行比较来求解因数值。

22.如权利要求21所述的系统，其中当乘以希望的增益的高通频率值与第一阈值进行比较时，高通函数将由希望的增益的倒数表示的值分配给因数，并且其中当乘以希望的增益的高通频率值与第二阈值进行比较时，高通函数将作为希望的增益的值分配给因数。

23.一种系统，包括：

低通滤波器，用于响应于希望的增益获得像素值的经调节的低频值；

用于确定因数的装置，所述因数调节像素值的高频值；以及

输出函数，输出像素值的修改值，作为调节过的低频值和调节过的高频值。

24.如权利要求23所述的系统，其中用于确定的装置还包括用于将希望的增益和第一高频值与一个或多个阈值进行比较以便给因数分配值的装置。

25.如权利要求24所述的介质，其中高频值是通过把第一高频值乘以因数调节的。

26.如权利要求23所述的系统，其中修改值表示对像素值的非线性的调节量。

27.一种其上具有指令的机器可读介质，用于修改图像或部分图像，当指令被执行时，执行以下方法，该方法包括：

接收图像或部分图像的希望的增益；

响应于希望的增益计算图像或部分图像的低通值；

计算图像或部分图像的高通值；

用与图像的每一像素相关联的因数修改高通值来最小化噪声；以及

输出图像或部分图像的修改版本，该修改版本表示图像或部分图像的低通值加上图像或部分图像的修改过的高通值。

28.如权利要求27所述的介质，还包括将指令安装在服务器上作为可经由网络访问的服务。

29.如权利要求27所述的介质，还包括将指令安装在设备上。

30.如权利要求27所述的介质，其中修改还包括求解作为为每个像素计算的第一高频值和希望的增益的函数的因数。

Images