CN101098411A - 用于对比度增强的图像处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于增强对比度的图像处理方法和装置。图像处理装置包括：确定单元，确定是否应当对输入图像进行对比度增强处理；光强度映射单元，如果应当对输入图像进行对比度增强处理，则利用光强度映射，从输入图像产生具有不同曝光时间的多幅图像；以及图像合成单元，将多幅图像合成为一幅合成图像。因此，有可能减少在对比度增强处理相关技术中产生的色彩变化或者轮廓错误现象。

Description

用于对比度增强的图像处理方法和装置

技术领域

与本发明相一致的方法和装置涉及图像处理，更具体地涉及用于对比度增强的图像处理。

背景技术

现实世界具有宽泛、动态的亮度范围。然而，由于描绘现实世界的显示装置的显示位数有限，因此它们可能无法表示整个宽泛、动态的亮度范围。

此外，当获得图像时，如果由于若干设备之间的特点发生冲突而产生变形，则图像的对比度则会减弱。为了缓解这种问题，采用了对比度增强(CE)。

相关技术的CE方法包括直方图均衡(HE)和伽马校正(gamma correction)。当图像由于像素亮度分布不均而存在低对比度时，HE方法将图像的概率密度函数(pdf)作为映射函数使用，从而提高对比度。

然而，当使用HE方法时，图像中的光照效果或者光照方向可能被消除，或者由于突然改变像素渐进变化的区域(例如，阴影)则可能产生错误的轮廓。此外，如果仅对亮度Y进行CE方法，则当亮度Y转换为色彩时，对应的原始色彩可能发生变化。

当图像由于像素亮度分布不均而存在低对比度时，伽马校正方法将伽马函数作为映射函数使用，从而可以提高对比度。然而，当根据伽马校正进行CE方法时，很难设置一个适合于每幅图像的伽马值，并且当设置了错误的伽马值时，原始色彩可能发生变化。

发明内容

本发明提供一种利用光强度映射(intensity mapping)来提高对比度的图像处理装置和方法。

本发明的示例性实施例克服了上述缺点和上文未提及的其他缺点。另外，本发明不要求克服上述诸多缺点，并且本发明的一个示例性实施例可能不能克服上述任何难题。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种图像处理装置，包括：确定单元，确定是否应当对输入图像进行对比度增强处理；光强度映射单元，如果应当对输入图像进行对比度增强处理，则光强度映射单元利用光强度映射，从输入图像产生具有不同曝光时间的多幅图像；以及图像合成单元，将多幅图像合成一幅图像。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种图像处理方法，包括：断是否应当对输入图像进行对比度增强处理；如果应当对输入图像进行对比度增强处理，则利用光强度映射，从输入图像产生具有不同曝光时间的多幅图像；以及将多幅图像合成一幅图像。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种图像编码装置，包括：确定单元，确定在输入运动图像中是否存在一幅应当进行对比度增强处理的图像；光强度映射单元，利用光强度映射，从应当进行对比度增强处理的那幅图像中产生具有不同曝光时间的多幅图像；图像合成单元，将多幅图像合成为一幅合成图像；编码器，将合成图像与未经对比度增强处理的其余图像一起编码；以及光照变化信息(lightingchange information)产生单元，在合成图像和原始图像之间产生光照变化信息。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种图像编码方法，包括：确定在输入运动图像中是否存在一幅应当进行对比度增强处理的图像；利用光强度映射，从应当进行对比度增强处理的那幅图像中产生具有不同曝光时间的多幅图像；将多幅图像合成为一幅合成图像；将合成图像与未经对比度增强处理的其余图像一起编码；以及产生表示合成图像和原始图像之间亮度差异(brightness difference)的光照变化信息。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种图像编码方法，包括：确定输入运动图像是否发生运动变化；确定是否应当对未发生运动变化的图像进行对比度增强处理；如果应当对未发生运动变化的图像进行对比度增强处理，则以预定帧为单元合成该运动图像；编码该合成图像；以及产生表示合成图像和原始图像之间亮度差异的光照变化信息。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种图像解码装置，包括：解码单元，接收利用光强度映射进行编码的图像并解码该编码图像；以及图像复原单元，接收表示经光强度映射的图像与原始输入图像之间亮度差异的光照变化信息，并利用该光照变化信息将解码图像复原为原始图像。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种图像解码方法，包括：接收利用光强度映射进行编码的图像和表示经光强度映射的图像与原始输入图像之间亮度差异的光照变化信息，；解码该编码图像，并利用该光照变化信息将解码图像复原为原始图像。

附图说明

参考附图，通过详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述及其它特征和方面将更为明显。

图1是根据本发明一个示例性实施例的图像处理装置的框图；

图2表示经过对比度增强处理的输入图像的亮度范围；

图3是流程图，表示利用根据本发明一个示例性实施例的图像处理方法，确定是否应当对一幅图像进行对比度增强处理的过程；

图4表示被分割成预定数量的方块的输入图像；

图5A和5B是根据本发明一个示例性实施例的视图，用于说明将输入图像分割成具有不同曝光时间的多幅图像的过程；

图6A表示具有不同曝光时间的两幅图像，而图6B是从图6A所示两幅图像产生的表示光强度映射函数的曲线图；

图7A和7B表示不同曝光时间实际拍摄的图像，以及根据本发明一个示例性实施例利用光强度映射函数产生的看起来似乎是在不同曝光时间拍摄的图像；

图8A和8B是视图，用于说明根据本发明一个示例性实施例的图像合成方法；

图9是流程图，说明根据本发明一个示例性实施例的图像处理方法；

图10是根据本发明一个示例性实施例的采用对比度增强处理的运动图像编码装置的框图；

图11是根据本发明一个示例性实施例的采用对比度增强处理的运动图像编码方法的流程图；

图12是根据本发明另一个示例性实施例的采用对比度增强处理的运动图像编码方法的流程图；

图13是根据本发明一个示例性实施例的解码采用对比度增强处理的已编码运动图像的运动图像解码装置的框图；

图14是根据本发明一个示例性实施例的运动图像解码方法的流程图；

图15A和15B说明根据本发明一个示例性实施例的经过对比度增强处理的图像，以及根据现有相关技术经过对比度增强处理的图像。

具体实施方式

在下文中，参考附图，本发明的示例性实施例将得以详细说明。

图1是根据本发明一个示例性实施例的图像处理装置的框图。参考图1，图像处理装置包括确定单元110、光强度映射单元120、图像合成单元130和图像选择器140。

确定单元110确定是否应当对输入图像进行对比度增强处理。确定单元110根据输入图像的平均亮度值是否处于预定亮度范围之内来确定是否进行对比度增强处理。

图2表示经过对比度增强处理的输入图像的亮度范围。参考图2，如果输入图像的平均亮度为M，则确定M是否处于α＜|M-127|＜β(201，202)的范围内。亮度(brightness)，即一种光强度(intensity)，由0到255之间的值来表示。如果0＜|M-127|＜α，则确定该相应输入图像具有良好的对比度，因此不必对该图像进行对比度增强处理。同时，如果β＜|M-127|＜127，则确定该输入图像为太亮或者太暗。在这种情况下，对比度增强处理不会对图像产生很大的影响。

因此，当输入图像的平均亮度值M处于α＜|M-127|＜β(201，202)的范围内时，确定单元110确定应当对输入图像进行对比度增强处理。参考图3和4，稍后将描述用于获取输入图像平均亮度值M的过程。

如果确定应当对一幅图像进行对比度增强处理，则光强度映射单元120利用经过光强度映射的输入图像来产生多幅图像，其中多幅图像具有不同的曝光时间。

然后，光强度映射单元120对输入图像进行光强度映射，产生光强度不同于输入图像的第一图像，接收第一图像，对第一图像进行光强度映射，然后产生光强度不同于第一图像的第二图像。用这样的方式，光强度映射单元120可以利用输入图像产生具有不同曝光时间的多幅图像。为了进行光强度映射，需要一个表示具有不同曝光时间的两幅图像之间光强度关系的光强度映射函数。

光强度映射单元120可以利用光强度映射函数对输入图像进行光强度映射，当照相机响应函数和两幅图像的曝光时间比率可表示为伽马函数时可以满足该光强度映射函数。光强度映射单元120利用具有不同曝光时间的两幅图像判定光强度映射函数，然后利用所判定的光强度映射函数产生具有不同光强度的图像。

如果输入图像属于暗图像范围，则光强度映射单元120进行对比度增强处理，并且利用光强度映射函数产生作为多幅图像的输入图像。同时，如果输入图像属于亮图像范围，则光强度映射单元120利用光强度映射函数的反函数产生作为多幅图像的输入图像。参考图5A和5B，稍后将详细描述光强度映射单元120进行光强度映射并产生具有不同曝光时间的多幅图像的原理。

图像合成单元130将通过光强度映射产生的多幅图像合成为一幅图像。图像合成单元130可以通过对多幅图像中相同像素位置的像素值进行平均来合成图像，或者图像合成单元130可以利用多幅图像产生图像模式(image pattern)，并且计算包含在图像模式中的预定数量像素的平均像素值，从而合成一幅图像。同样地，利用光强度映射合成具有不同曝光时间的多幅图像，从而产生具有对比度增强的图像。

根据表明是否对从确定单元110接收的输入图像进行对比度增强处理的信息CS，图像选择器140选择原始输入图像或经过对比度增强处理的合成图像。如果信息CS表明应当对输入图像进行对比度增强处理(例如，如果CS＝1)，则图像选择器140选择经过对比度增强处理的合成图像。如果信息CS表明不必对输入图像进行对比度增强处理(例如，如果CS＝0)，则图像选择器140选择并输出该输入图像。

图3是流程图，说明利用根据本发明一个示例性实施例的图像处理方法确定是否应当对图像进行对比度增强处理的过程。图4表示被分割成预定数量的方块的输入图像。

为了确定是否应当对输入图像进行对比度增强处理而进行作为预处理的亮度确定。确定单元110计算输入图像的平均亮度值，确定平均亮度值是否处于预定范围内，并且如果平均亮度值处于预定范围内，则确定应当进行对比度增强处理。

在这种情况下，确定单元110简单计算输入图像的平均亮度值，确定平均亮度值是否处于预定亮度范围内，其中在预定亮度范围中对比度增强是有效的，然后确定是否应当对该图像进行对比度增强处理。然而，当考虑到图像的主要目标的对比度时，对图像的平均亮度值进行计算。

当计算输入图像的平均亮度值时，确定单元110将输入图像分割成多个方块，通过为每个方块的平均亮度值分配权重来计算输入图像的平均亮度值。参考图3，在操作S310中，确定单元110将输入图像分割成多个方块。例如，输入图像可按5×5方块为单元进行分割。

然后，在操作320中，计算每个方块的平均亮度值(即平均像素值)。在操作S330中，确定单元110为每个方块的平均像素值分配权重，然后计算输入图像的平均亮度值。因为输入图像中心部分存在主要目标的概率较高，因此向输入图像中心部分分配的权重大于向输入图像边缘部分分配的权重。

参考图4，方块A1的平均像素值分配最大的权重，并且分配给方块A1周围的B1至B8这8个方块的平均像素值的权重小于分配给A1的权重。其余方块C1到C16的平均像素值不分配权重。在这种情况下，所有权重总和为1。因此，通过用输入图像中各个方块的平均原始亮度值乘以权重获得总计值，并用总计值分割方块总数，可以在考虑目标位置时计算出图像平均亮度值。

在操作S340中，确定图像平均亮度值是否处于预定亮度范围之内。如果图像平均亮度值处于预定亮度范围之内，因为该图像需要对比度增强或该图像是对比度增强有效的图像，所以确定应当对该图像进行对比度增强处理。

图5A和5B是视图，根据本发明一个示例性实施例说明从输入图像产生具有不同曝光时间的多幅图像的过程。

为了产生具有不同曝光时间的多幅图像，如果假定表示光强度和发光度之间关系的照相机响应函数近似于伽马函数，则具有恒定曝光时间的图像之间的光强度关系可由具有恒定斜率的图形表示。

当通过照相机拍摄某个景象时，如果没有发生光照变化，则被摄图像将具有恒定的辐照度。然而，通过调整照相机曝光时间，照相机所接收到的光量会发生变化。也就是说，在曝光时间为2t的期间内所拍摄景象的光量是在曝光时间为t的期间内所拍摄景象的光量的两倍。当采用等式来表示这种情况时，如果辐照度是E而曝光时间是t，则光的总量为E*t。

当拍摄图像时，为了曝光时间T₁和T₂的比率T₂/T₁具有2^γ的形式，假定从照相机获得的辐照度是E₁和E₂。在这种情况下，E₁＝E*T₁而E₂＝E*T₂。因此，E₁/T₁＝E₂/T₂。

在相同情况下，如果利用具有照相机响应函数f的照相机拍摄图像，则当曝光时间是T₁时，光强度I₁＝f(E₁)，当曝光时间是T₂时，光强度I₂＝f(E₂)。此时，辐照度满足E₁＝f¹(I₁)并且满足E₁/T₁＝E₂/T₂。因此，如果k＝T₂/T₁，则E₂＝kE₁。

因此，I₂＝f(E₂)＝f(k*E₁)＝f(k*inv f(I₁))。照相机响应函数，即包括曝光时间的辐照度和光强度之间的关系，可由伽马函数表示。

也就是说，如果f(I)＝I^-γ，照相机响应函数的反函数成为f^-1(I)＝I^γ。因此，I₂＝τ(I)＝f(k*inv f(I₁))＝f(2^γ(I^γ))＝((2^γ)(I^γ))^-γ＝2I。因此，光强度映射函数τ(I)＝2I。可以利用光强度映射函数τ(I)产生具有不同曝光时间的图像，光强度映射函数τ(I)表示从上文中导出的I₁和I₂之间的关系。

参考图5A，输入图像可以表示为f(i，j)，其中i和j是表示图像中每个像素位置的变量。如果输入图像f(i，j)是映射到光强度映射函数，则输出比输入图像f(i，j)更亮的图像f₁(i，j)。然后，如果图像f₁(i，j)是映射到光强度映射函数，则输出比图像f₁(i，j)更亮的图像f₂(i，j)。用这样的方式，通过对需要提高性能的输入图像进行光强度映射，可以产生具有不同曝光时间的多幅图像。

上述光强度映射函数可用于提高具有对比度低的暗图像的对比度。也就是说，在图2中，光强度映射函数可用于具有-β＜M-127＜-α的亮度范围的图像。

同时，在输入图像是明亮图像的情况下，也就是输入图像具有较高光强度的情况下，如图5B所示，可以利用光强度映射函数的反函数，产生具有比输入图像光强度更小的多幅图像。在输入图像具有α＜M-127＜β的亮度范围的情况下，有可能利用光强度映射函数的反函数产生具有不同光强度的多幅图像，并且将所生成的多幅图像合成为一幅图像，从而生成一幅改善了对比度的图像。

图6A表示具有不同曝光时间的两幅图像，并且图6B是描绘从图6A所示两幅图像中产生的光强度映射函数的图形。

为了创建具有不同曝光时间的各种图像，现在将描述另一种获取光强度映射函数的方法。

拍摄图像时，由于照相机特点不同以及照相机传感器的噪声特性不同或照相机传感器的特点不同等等原因，实际的光强度映射函数可能具有不同的恒定斜率，并且可能不同于光强度映射函数τ(I)＝2I。

因此，为了获取与实际图像相似的图像，可以创建和使用光强度映射函数，该函数表示在不同曝光时间拍摄的两幅图像之间的光强度关系。可以利用各种方法来导出光强度映射函数。

如果这两幅在不同曝光时间拍摄的图像分别是第一图像601和第二图像602，则如图6B所示，可以利用第一图像601像素位置的像素值和对应于第一图像601各个像素位置的第二图像602中的像素的像素值，创建表示第一图像601和第二图像602之间光强度关系的曲线图。通过利用作为光强度映射函数的图形，有可能产生作为具有不同光强度的多幅图像的一幅图像。

图7A和7B表示在不同曝光时间拍摄的实际图像，以及根据本发明一个示例性实施例利用光强度映射函数产生的图像。光强度映射函数提供那些看起来似乎在不同曝光时间拍摄的图像。

图7A表示以二倍曝光时间拍摄的实际图像701，以及利用光强度映射函数产生的看起来似乎是以二倍曝光时间拍摄的图像702。图7B表示以四倍曝光时间拍摄的实际图像711，以及利用光强度映射函数产生的看起来似乎是以四次曝光时间拍摄的图像712。如图7A和7B所示，利用根据本发明示例性实施例的光强度映射函数产生的图像非常类似于以不同曝光时间拍摄的实际图像。

图8A和8B是视图，用于说明根据本发明一个示例性实施例的图像合成方法。

在图8A和8B中，图像1、图像2、图像3和图像4具有不同的曝光时间。假定按图像1、图像2、图像3和图像4的次序这些图像逐渐变暗。

参考图8A，当采用二维坐标表示每个像素的位置时，通过平均图1的像素位置(0，0)的像素值、图2的像素位置(0，0)的像素值、图3的像素位置(0，0)的像素值和图4的像素位置(0，0)的像素值，像素位置(0，0)的平均像素值可以取作合成图像的像素位置(0，0)的像素值。用这样的方式，通过平均各个对应像素位置的像素值，可以合成一幅图像。

如图8B所示，作为另一种方法，利用4幅具有不同亮度的图像，可以产生由4个像素组成的一个模式(诸如模式810)。通过扩展这种模式，可以产生整个图像(诸如图像模式820)，在整个图像中反复出现4个像素模式。假定图像模式820具有如图8A所示的坐标值。在这种情况下，通过平均(0，0)、(0，1)、(1，0)和(1，1)的像素值，导出处于位置(0，0)的像素的像素值。通过平均(0，1)、(0，2)、(1，1)和(1，2)的像素值，决定处于位置(0，1)的像素的像素值。用这样的方式，可以利用这四幅图像合成一幅图像。

图9是流程图，说明根据本发明一个示例性实施例的图像处理方法。

参考图9，在操作S910中，确定是否应当对输入图像进行对比度增强处理。因为具有良好对比度的输入图像不需要进行对比度增强处理并且对比度增强处理对太暗的图像不起作用，所以进行这种确定。

如果确定应当对输入图像进行对比度增强处理，则在操作S920中利用光强度映射产生多幅图像。在这种情况下，多幅图像具有不同的曝光时间。

然后，在操作S930中，将多幅图像合成为一幅图像。

同时，根据本发明一个示例性实施例的对比度增强处理可用于运动图像。如果输入了具有低对比度的运动图像序列，为了增强运动图像的对比度，必须将运动图像序列输入到图1所示的图像处理装置中。也就是说，通过产生作为具有各不相同光强度的多幅图像的每幅图像，然后将多幅图像分别合成为一幅图像，可以增强对比度。为了将根据本发明一个示例性实施例的对比度增强方法应用到诸如电视之类的装置中，光强度映射函数可用于各种色彩图像类型。也就是说，光强度映射函数可用于具R、G和B格式的彩色图像、具有Y、Cb和Cr格式的彩色图像以及具有Y、I和Q格式的彩色图像。

图10是根据本发明一个示例性实施例的采用对比度增强处理的运动图像编码装置的框图。参考图10，运动图像编码装置包括确定单元1010、光强度映射单元1020、图像合成单元1030、光照改变信息产生单元1040和编码器1050。

当运动图像已编码后，如果运动图像的光照发生变化(比如，如果具有低对比度的图像帧归入运动图像序列中)，则不可能进行正确的运动估计。如果在运动估计期间发现错误，当解码具有错误的编码图像时，则不能正确复原图像。因此，对运动图像进行对比度增强处理之后对具有低对比度的运动图像进行编码，则可能进行正确的运动估计。

通过确定单元1010确定在输入运动图像f(x，y)中是否存在应当进行对比度增强处理的图像来实现这种方法。确定单元1010可按照图1的确定单元110的同样方式来确定是否存在应当进行对比度增强处理的图像。

光强度映射单元1020利用光强度映射在多幅图像中产生应当进行对比度增强处理的一幅图像。此时，如上所述，多幅图像具有不同的曝光时间。光强度映射单元1020可进行与图1的光强度映射单元120相同的操作。

图像合成单元1030将多幅图像合成为一幅图像g(x，y)。编码器1050对合成图像g(x，y)和其余不需要进行对比度增强处理的运动图像帧一起进行编码，从而产生g′(x，y)。

同时，因为经过对比度增强处理的图像不同于原始图像，所以将差异信息I(x，y)传送到解码终端，该差异信息I(x，y)表示原始图像和具有增强对比度的图像之间的亮度差异。在本说明书中，该差异信息I(x，y)是指光照改变信息。

光照改变信息产生器1040产生合成图像和原始图像之间的光照改变信息。光照改变信息可以是一个方块单元中的合成图像与原始图像之间的像素值差异。表示像素值差异的光照改变信息可以在一个方块单元中传送。或者，光照改变信息可以近以为根据若干参数的像素值差异并作为参数信息进行传送。

同时，确定单元1010还可以确定输入运动图像是否是没有运动变化的图像。如果输入运动图像序列需要对比度增强处理，但没有发生运动变化，则因为输入运动图像序列发生光照改变，所以运动图像类似于利用光强度映射创建的多幅图像。因此，运动图像可以作为一幅包含在运动图像序列中的图像进行合成，而无需光强度映射。

因此，如果确定单元1010确定运动图像没有运动变化并且不需要对比度增强处理，则运动合成单元1030不经由光强度映射处理单元1020接收运动图像，而是以预定帧为单位来合成该运动图像。此时，如果没有运动变化的运动图像帧是图像1、图像2、图像3直到图像n，则有可能以二帧或三帧为单位来合成运动图像帧。合成运动帧的方法可以变化。比如，可以合成图像1和图像2，以及合成图像2和图像3。因此，可以通过输入运动图像的帧数来产生合成图像。此外，可以通过合成图像数量来产生光照改变信息，光照改变信息是一个方块单元内的合成图像与原始图像之间的像素值差异。

图11是根据本发明一个示例性实施例的使用对比度增强处理的运动图像编码方法的流程图。

参考图11，在操作S1110中，确定在输入运动图像中是否存在应当进行对比度增强处理的图像。然后，在操作S1120中，如果应当进行对比度增强处理的图像存在于输入运动图像中，则利用光强度映射分别产生作为多幅图像的该图像。此时，多幅图像具有不同的曝光时间。

然后，在操作S1130中，将多幅图像合成为一幅图像。在操作S1140中，连同其余未经过对比度增强处理的运动图像帧一起对合成图像进行编码。

在操作S1150中，创建合成图像和原始图像之间的光照改变信息。光照改变信息意指合成图像和原始图像之间一个方块单元中的像素值差异。编码图像和光照改变信息被传送到解码器中。

图12是根据本发明另一个示例性实施例的使用对比度增强处理的运动图像编码方法的流程图。

在操作S1210中，确定输入运动图像是否具有运动变化。在操作S1220中，确定是否应当对没有运动变化的图像进行对比度增强处理。

在操作S1230中，如果确定应当对没有运动变化的图像进行对比度增强处理，则合成没有运动变化的运动图像序列帧并产生合成图像。在S1240操作中，利用合成图像进行运动图像编码。

在操作S1250中，产生合成图像和原始图像之间的光照改变信息。如上所述的运动图像编码方法可用于由于输入运动图像序列中发生光照改变而需要对比度增强处理的情况下，但在这种情况下没有发生运动变化。

图13是根据本发明一个示例性实施例的解码使用对比度增强编码运动图像的运动图像解码装置的框图。运动图像解码装置包括解码器1310和图像复原单元1320。

解码器1310接收利用光强度映射的编码图像g′(x，y)并且解码所编码的图像g′(x，y)。解码图像g(x，y)是由编码器进行对比度增强处理之后的图像。因此，图像复原单元1320利用光照改变信息复原解码图像。

也就是说，图像复原单元1320接收光照改变信息I(x，y)，它是经过对比度增强处理的图像和它的原始图像之间的像素值差异，其中对比度增强处理是利用在合成图像和原始图像之间的一个方块单元中进行光强度映射来实现的。然后，图像复原单元1320利用光照改变信息I(x，y)将码图像g(x， y)复原到原始图像f(x，y)。

图14是根据本发明一个示例性实施例的运动图像解码方法的流程图。

参考图14，在操作S1410中，接收利用光强度映射和光照改变信息进行编码的图像。光照改变信息表示经过光强度映射的图像和它的原始图像之间的亮度差异。然后，在操作S1420中，解码所编码的图像。在操作S1430中，利用光照改变信息将解码图像复原为原始图像。

图15A和15B表示经过根据本发明一个示例性实施例的进行了对比度增强处理的图像，以及根据现有相关技术进行了对比度增强处理的图像。

在图15A中，图像1501是利用直方图平滑方法进行对比度增强处理的图像，而图像1502是利用伽马校正方法进行对比度增强处理的图像。图像1503是利用根据本发明一个示例性实施例的光强度映射进行对比度增强处理的图像。

在图15B中，图像1511是利用直方图平滑方法进行对比度增强处理的图像，图像1512是利用伽马校正方法进行对比度增强处理的图像，而图像1513是利用根据本发明一个示例性实施例的光强度映射进行对比度增强处理的图像。

如图15A和15B所示，与根据现有相关技术方法处理的图像1501、1502、1511和1512相比，图像1503和图像1513具有较少的色彩变化并且轮廓错误的现象得到减少，并且光照方向和光照效果都是清晰的。

本发明还可以实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是任意的数据存储设备，它可以储存以后供计算机系统读出的数据。计算机可读记录介质的实例包括包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROMs、磁带、软盘、光数据存储设备以及载波(比如经由因特网的数据传送)。计算机可读记录介质还可以是分布式网络连接的计算机系统，以便计算机可读代码按照分布式方式存储和进行。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，本发明提供了一种图像处理装置和方法，它们可以在对比度增强处理期间减少色彩变化和轮廓错误现象。

此外，在根据本发明示例性实施例的图像编码方法和装置中，通过向运动图像施加根据本发明的对比度增强处理方法，以便正确估计具有光照改变的图像序列中的运动，有可能对运动图像进行高效编码。

此外，根据本发明示例性实施例，本发明提供一种图像解码装置和方法，它们利用通过光强度映射增强对比度的图像处理方法来对编码运动图像进行解码。

虽然参考本发明示例性实施例对本发明进行了具体显示和说明，但是本领域的技术人员应当理解，可以在不脱离本发明实质和范围的情况下，做出各种形式和细节的改变，而本发明的实质和范围由下列权利要求定义。

本申请要求于2006年6月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2006-0051984号的全部权益，该专利申请在此作为参考而引用。

Claims (38)

1、一种图像处理装置，包括：

确定单元，确定是否应当对输入图像进行对比度增强处理；

光强度映射单元，如果应当对所述输入图像进行所述对比度增强处理，则利用光强度映射从所述输入图像产生具有不同曝光时间的多幅图像；以及

图像合成单元，将所述多幅图像合成为一幅图像。

2、权利要求1的图像处理装置，其中所述确定单元根据所述输入图像的平均亮度值是否处于预定范围内确定是否应当对所述输入图像进行所述对比度增强处理。

3、权利要求1的图像处理装置，其中所述确定单元将所述输入图像分割成方块单元，根据每个方块的位置为每个方块分配权重，并且计算所述输入图像的平均亮度值。

4、权利要求3的图像处理装置，其中所述确定单元分配给所述输入图像中心部分的权重大于分配给所述输入图像边缘部分的权重。

5、权利要求1的图像处理装置，其中利用当满足照相机响应函数和两幅图像的曝光时间之间的比率可由一伽马函数表示时的光强度映射函数，所述光强度映射单元对所述输入图像进行光强度映射。

6、权利要求1的图像处理装置，其中所述光强度映射单元利用具有不同曝光时间的两幅图像导出光强度映射函数。

7、权利要求1的图像处理装置，其中如果应当对其进行所述对比度增强处理的输入图像处于暗图像范围，则所述光强度映射单元利用光强度映射函数产生作为作为多幅图像的所述输入图像，以及

如果所述输入图像处于亮图像范围，则所述光强度映射单元利用所述光强度映射函数的反函数产生作为多幅图像的所述输入图像。

8、权利要求1的图像处理装置，其中所述图像合成单元分别平均处于多幅图像中相同像素位置的像素值，并且合成所述图像。

9、权利要求1的图像处理装置，其中所述图像合成单元产生利用多幅图像的图像模式，计算用于包括在所述图像模式中的预定数量的像素的平均像素值，并且合成所述图像。

10、权利要求1的图像处理装置，还包括图像选择单元，用于接收表明是否应当对从所述确定单元接收的所述输入图像进行对比度增强处理，如果所述信息表明应当对所述输入图像进行所述对比度增强处理，则选择所述合成图像，并且如果所述信息表明不需要对所述输入图像进行所述对比度增强处理，则选择所述输入图像。

11、一种图像处理方法，包括：

确定是否应当对输入图像进行对比度增强处理；

如果应当对所述输入图像进行所述对比度增强处理，则利用光强度映射从输入图像产生具有不同曝光时间的多幅图像；以及

将所述多幅图像合成一幅图像。

12、权利要求11的图像处理方法，其中所述确定是否应当对所述输入图像进行所述对比度增强处理包括：

计算所述输入图像的平均亮度值；以及

如果所述输入图像的平均亮度值处于预定范围之内，则确定应当对所述输入图像进行所述对比度增强处理。

13、权利要求12的图像处理方法，其中计算所述输入图像的平均亮度值包括：

将所述输入图像分割成方块单元；

根据所述方块的位置向每个方块分配权重，并且计算所述输入图像的平均亮度值。

14、权利要求13的图像处理方法，其中分配给所述输入图像中心部分的权重大于分配给所述输入图像边缘部分的权重。

15、权利要求11的图像处理方法，其中利用所述光强度映射从所述输入图像产生所述多幅图像，包括：

利用所述光强度映射，产生具有不同于所述输入图像光强度的第一图像；以及

利用所述光强度映射，产生具有不同于第一图像光强度的第二图像。

16、权利要求11的图像处理方法，其中在利用所述光强度映射来产生作为多幅图像的所述输入图像中，利用满足当照相机响应函数和两幅图像曝光时间之间的比率由一伽马函数表示时的光强度映射函数，对所述输入图像进行光强度映射。

17、权利要求11的图像处理方法，其中利用所述光强度映射产生作为多幅图像的所述输入图像还包括利用具有不同曝光时间的两幅图像导出光强度映射函数。

18、权利要求11的图像处理方法，其中在利用所述光强度映射产生所述多幅图像中，

当应当对所述输入图像进行所述对比度增强处理时，如果所述输入图像处于暗图像范围，则利用光强度映射函数产生多幅图像，并且如果所述输入图像处于亮图像范围，则利用所述光强度映射函数的反函数产生多幅图像。

19、权利要求11的图像处理方法，其中将所述多幅图像合成为所述图像包括分别平均所述多幅图像中相同像素位置的像素值，并且合成所述图像。

20、权利要求11的图像处理方法，其中将所述多幅图像合成为所述图像包括：

利用所述多幅图像产生图像模式；以及

对于包括在所述图像模式中的预定数量的像素计算平均像素值，并且合成所述图像。

21、权利要求11的图像处理方法，其中所述输入图像是静止图像或者运动图像。

22、一种图像编码装置，包括：

确定单元，确定应当进行对比度增强处理的图像是否存在于输入运动图像中；

光强度映射单元，利用光强度映射，从应当进行所述对比度增强处理的图像产生具有不同曝光时间的多幅图像；

图像合成单元，将所述多幅图像合成为一幅合成图像；

编码器，将所述合成图像连同其余未经所述对比度增强处理的图像一起进行编码；以及

光照改变信息产生单元，产生所述合成图像和原始图像之间的光照改变信息。

23、权利要求22的图像编码装置，其中所述光照改变信息是所述合成图像和所述原始图像之间一个方块单元内的像素值差异。

24、权利要求22的图像编码装置，其中所述确定单元确定所述输入运动图像是否具有运动变化，以及

如果所述确定单元确定所述运动图像没有运动变化并且不应当进行所述对比度增强处理，则所述图像合成单元合成以预定帧数为单位的所述运动图像。

25、一种图像编码方法，包括：

确定输入运动图像中是否存在应当进行对比度增强处理的图像；

利用光强度映射，从应当进行所述对比度增强处理的图像中产生具有不同曝光时间的多幅图像；

将所述多幅图像合成为一幅合成图像；

将所述合成图像连同其余未经所述对比度增强处理的图像一起进行编码；以及

产生表示所述合成图像和原始图像之间亮度差异的光照改变信息。

26、权利要求25的图像编码方法，还包括传送所述编码图像和所述光照改变信息。

27、权利要求25的图像编码方法，其中所述光照改变信息表明所述合成图像和原始图像之间一个方块单元内的像素值差异。

28、一种图像编码方法，包括：

确定输入运动图像是否具有运动变化；

如果确定所述输入运动图像没有运动变化，则确定应当对所述图像进行对比度增强处理；

如果应当对所述图像进行所述对比度增强处理，则以预定帧为单位合成所述运动图像；

编码所述合成图像；以及

产生表示所述合成图像和原始图像之间亮度差异的光照改变信息。

29、权利要求28的图像编码方法，还包括传送所述编码图像和所述光照改变信息。

30、权利要求28的图像编码方法，其中所述光照改变信息表明所述合成图像和所述原始图像之间一个方块单元内的像素值差异。

31、一种图像解码装置，包括：

解码单元，接收利用光强度映射的编码图像并且解码所述编码图像；以及

图像复原单元，接收表明进行了所述光强度映射的图像和原始输入图像之间亮度差异的光照改变信息，并且利用所述光照改变信息将所述解码图像复原为原始图像。

32、权利要求31的图像解码装置，其中所述光照改变信息表明所述进行了光强度映射的图像和所述原始图像之间一个方块单元内的像素值差异。

33、一种图像解码方法，包括：

接收利用光强度映射和光照改变信息进行编码的图像，光照改变信息表明进行了所述光强度映射的所述图像和原始输入图像之间的亮度差异；

解码所述编码图像；以及

利用所述光照改变信息将所述已解码图像复原为原始图像。

34、权利要求33的图像解码装置，其中所述光照改变信息是所述进行了光强度映射的图像和所述原始输入图像之间一个方块单元内的像素值差异。

35、一种计算机可读记录介质，其中包含了用于执行权利要求11所述方法的计算机程序。

36、一种计算机可读记录介质，其中包含了用于执行权利要求25所述方法的计算机程序。

37、一种计算机可读记录介质，其中包含了用于执行权利要求28所述方法的计算机程序。

38、一种计算机可读记录介质，其中包含了用于执行权利要求33所述方法的计算机程序。

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