一種背光補償的方法及系統技術方案

本發明專利技術屬于圖像采集和處理技術，具體涉及一種背光補償的方法及系統。該方法通過背光檢測確定圖像的背光狀態，并對背光狀態圖像進行全局曝光調整，通過統計圖像亮度的直方圖分布，如果暗端像素點數目占圖像總像素個數比例大于設定閾值，則停止全局曝光調整，切換到分區域有限對比度直方圖均衡的背光補償模塊，通過自適應的直方圖規定化技術以及區域插值等過程，使得源圖像中較暗部分變亮，凸現出更多的細節，同時又能夠保證較亮部分不會因此過曝而丟失圖像細節。本發明專利技術計算方法簡便，硬件代價低，可以嵌入硬件芯片中，實用性強。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于圖像采集和處理技術，具體涉及一種背光補償的方法及系統。
技術介紹
實際拍攝環境中，主要目標后面存在非常亮的背景或一個點光源是不可避免的，例如在戶外攝影中，拍攝的目標背景可能是晴朗的天空，反光耀眼的雪地等；或者室內情況下，面對鏡頭的目標背景是明亮的窗戶或者天花板的燈。在這些情況下，如果直接根據鏡頭獲取到的光線的亮度平均值來決定曝光的等級，由于背景區域的亮度高于所述目標的亮度，容易導致所采集的圖像中主要目標變得太黑，細節模糊甚至無法識別。為了克服這種直接成像的方式所帶來的缺陷，就需要有效曝光補償，以提高圖像的主觀視覺效果。 背光補償是對單一圖像中最亮和最暗部分的平衡進行調試，通常情況下以鏡頭獲取到的所有光線的亮度平均值為基準，來決定曝光的等級，消除在逆光環境下拍攝時畫面主體黑暗以及細節模糊現象。現有的攝像裝置中進行背光補償時，或者根據用戶的判斷來進行手工設置，或者自動背光檢測，決定是否進行背光補償。背光補償中，基于的主要技術手段還是為主要目標區域和背景區域分配權值，然后根據加權后的圖像亮度來決定曝光等級。如中國專利申請一種背光補償的方法和裝置200810105688. 4，該專利申請公開的背光補償方法是將待成像區域分成多個子區域并分別計算各子區域的平均亮度，根據各子區域的平均亮度確定待成像區域中的目標區域和背景區域；按照為目標區域和背景區域預設的權值求出所述待成像區域的加權亮度值，并根據所述加權亮度值調整曝光等級的設置進行背光補償。這種方法雖然能夠保證在一定程度上對各類型的待成像區域進行相對有效的背光補償，但是，曝光調整后的圖像不可避免地存在使某些區域變得可視，圖像中的另一些區域過曝或者細節消失的情況。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有的背光檢測和背光補償技術的不足，提供一種智能 的背光補償方法及系統，從而快速有效的實現圖像的背光補償，并保證硬件成本的代價低廉 為實現上述目的，本專利技術的技術方案如下一種背光補償的方法，包括如下步驟 (1)采集視頻圖像并進行數字化處理； (2)對所采集圖像的灰度直方圖分布進行統計； (3)根據圖像灰度直方圖分布的統計結果，確定圖像暗端的比例以及圖像亮端的 比例，從而判斷圖像是否處于背光狀態； (4)當圖像處于背光狀態時，進行全局曝光調整，并隨時統計圖像灰度直方圖分 布，根據設定的條件，適時停止全局曝光調整； (5)對全局曝光調整后的圖像進行分區域有限對比度直方圖調整； (6)對步驟(5)調整后的圖像進行鄰域間插值處理。4 進一步，如上所述的背光補償的方法，在進行步驟(2)的操作之前，先對數字化的 視頻圖像進行預先降噪處理。 進一步，如上所述的背光補償的方法，步驟(2)中，將一幀圖像分成若干個區域， 對每個區域進行灰度直方圖統計，然后將每個區域的灰度直方圖累加得到整幀圖像的灰度 直方圖分布。 進一步，如上所述的背光補償的方法，步驟(3)中，所述的圖像暗端是指灰度值在 0 64之間的像素點，所述的圖像亮端是指灰度值在192 255之間的像素點。 更進一步，如上所述的背光補償的方法，步驟(3)中，判斷圖像是否處于背光狀態 的條件是Thl《(black_Rate+white_Rate)《Th2， 并且，abs(black_Rate_white_Rate) < Th3 ; 其中，black—Rate為圖像暗端的比例，white—Rate為圖像亮端的比例，abs ()為絕 對值函數，Thl、 Th2、 Th3為門限值。 上述門限值中，Thl = 1/2， Th2 = 31/32， Th3 = 1/2*(black_Rate+white_Rate)。 進一步，如上所述的背光補償的方法，步驟(4)中，停止全局曝光調整的條件是 wh i t e_Rat e > Th4 ， 其中，white—Rate為圖像亮端的比例，Th4為門限值，Th4 = 1/4。 進一步，如上所述的背光補償的方法，步驟(5)中，對圖像進行分區域有限對比度直方圖調整的方法如下 (a)統計圖像灰度直方圖中每個灰度區間內超過對比度門限CIip_Lim的像素個 數總禾口 Num—TotalExcess ; (b)計算每個灰度區間的平均溢出像素，即待分配像素個數Num_AVgBinIncr，以 及修正上限Upper_Lim ; (c)修正直方圖，重新分配溢出像素到各個灰度區間內； (d)將修正后的直方圖各區域進行累加，生成遞增序列HistSum ; (e)對遞增序列HistSum進行均勻分布處理。 進一步，如上所述的背光補償的方法，步驟(6)中，將源圖像各區域塊再次分為 2X2的子塊，每個子塊的像素值由其相鄰的4個大區域的映射關系插值得到。 —種背光補償的系統，包括-視頻圖像采集模塊，用于采集視頻圖像并進行數字化處理；-直方圖統計模塊，用于對所采集圖像的灰度直方圖分布進行統計；-背光狀態檢測模塊，用于判斷圖像是否處于背光狀態；-全局曝光調整模塊，當圖像處于背光狀態時，對圖像進行全局亮度調整； _曝光調整判定模塊，用于根據設定的條件，適時停止全局曝光調整；-直方圖調整模塊，用于對圖像進行分區域有限對比度直方圖調整-鄰域插值模塊，用于對調整后的圖像進行鄰域間插值處理。進一步，如上所述的背光補償的系統，該系統還包括-圖像預處理模塊，用于對數字化的視頻圖像進行預先降噪處理。 進一步，如上所述的背光補償的系統，其中，所述的直方圖統計模塊將一幀圖像分成若干個區域，對每個區域進行灰度直方圖統計，然后將每個區域的灰度直方圖累加得到 整幀圖像的灰度直方圖分布。 進一步，如上所述的背光補償的系統，其中，所述的曝光調整判定模塊在全局曝光 調整模塊進行全局亮度調整時，隨時統計圖像灰度直方圖分布，當圖像亮端的比例大于設 定的門限值時，停止全局曝光調整。 進一步，如上所述的背光補償的系統，其中，所述的直方圖調整模塊包括-有限對比度調整子模塊，用于對灰度直方圖進行限定對比度調整，改變直方圖的分布；-直方圖均衡子模塊，用于對有限對比度調整子模塊生成的直方圖進行累加，生成 遞增序列，并對遞增序列進行均勻分布處理。 本專利技術的有益效果如下本專利技術通過背光檢測確定圖像的背光狀態，并對背光狀 態圖像進行全局曝光調整，通過統計圖像亮度的直方圖分布，如果暗端像素點數目占圖像 總像素個數比例大于設定閾值，則停止全局曝光調整，切換到分區域有限對比度直方圖均 衡的背光補償模塊，通過自適應的直方圖規定化技術以及區域插值等過程，使得源圖像中 較暗部分變亮，凸現出更多的細節，同時又能夠保證較亮部分不會因此過曝而丟失圖像細 節。基于分區域直方圖均衡化技術模塊結構清晰，各部分分工明確，獨立性強，便于提高整 體的穩定性和可靠性；背光檢測策略方法簡單，與背光圖像空間特征匹配，判斷準確率高。 本專利技術計算方法簡便，硬件代價低，可以嵌入硬件芯片中，實用性強。附圖說明 圖1為本專利技術的方法流程圖； 圖2為本專利技術的系統結構示意圖； 圖3為分區域插值示意圖； 圖4為分區域插值系數分布示意圖； 圖5為修正直方圖并重新分配溢出像素前后的效果圖。 具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術進行詳細的描述。 本專利技術所提供的背光補償方法結合了灰度直本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種背光補償的方法，包括如下步驟：（１）采集視頻圖像并進行數字化處理；（２）對所采集圖像的灰度直方圖分布進行統計；（３）根據圖像灰度直方圖分布的統計結果，確定圖像暗端的比例以及圖像亮端的比例，從而判斷圖像是否處于背光狀態；（４）當圖像處于背光狀態時，進行全局曝光調整，并隨時統計圖像灰度直方圖分布，根據設定的條件，適時停止全局曝光調整；（５）對全局曝光調整后的圖像進行分區域有限對比度直方圖調整；（６）對步驟（５）調整后的圖像進行鄰域間插值處理。

【技術特征摘要】
一種背光補償的方法，包括如下步驟(1)采集視頻圖像并進行數字化處理；(2)對所采集圖像的灰度直方圖分布進行統計；(3)根據圖像灰度直方圖分布的統計結果，確定圖像暗端的比例以及圖像亮端的比例，從而判斷圖像是否處于背光狀態；(4)當圖像處于背光狀態時，進行全局曝光調整，并隨時統計圖像灰度直方圖分布，根據設定的條件，適時停止全局曝光調整；(5)對全局曝光調整后的圖像進行分區域有限對比度直方圖調整；(6)對步驟(5)調整后的圖像進行鄰域間插值處理。2. 如權利要求l所述的背光補償的方法，其特征在于在進行步驟(2)的操作之前，先 對數字化的視頻圖像進行預先降噪處理。3. 如權利要求1或2所述的背光補償的方法，其特征在于步驟(2)中，將一幀圖像分 成若干個區域，對每個區域進行灰度直方圖統計，然后將每個區域的灰度直方圖累加得到 整幀圖像的灰度直方圖分布。4. 如權利要求3所述的背光補償的方法，其特征在于步驟(3)中，所述的圖像暗端是 指灰度值在0 64之間的像素點，所述的圖像亮端是指灰度值在192 255之間的像素點。5. 如權利要求4所述的背光補償的方法，其特征在于步驟(3)中，判斷圖像是否處于 背光狀態的條件是Thl《(black_Rate+white_Rate)《Th2， 并且，abs (black—Rate-white—Rate) < Th3 ;其中，black—Rate為圖像暗端的比例，white—Rate為圖像亮端的比例，abs ()為絕對值 函數，Thl、Th2、Th3為門限值。6. 如權利要求5所述的背光補償的方法，其特征在于所述門限值中，Thl = 1/2， Th2 =31/32， Th3 = l/2*(black_Rate+white_Rate)。7. 如權利要求3所述的背光補償的方法，其特征在于步驟(4)中，停止全局曝光調整 的條件是white—Rate > Th4，其中，white—Rate為圖像亮端的比例，Th4為門限值。8. 如權利要求7所述的背光補償的方法，其特征在于所述的門限值Th4 = 1/4。9. 如權利要求3所述的背光補償的方法，其特征在于步驟(5)中，對圖像進行分區域...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧曉鵬，
申請(專利權)人：北京中星微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]