METODO Y APARATO PARA AJUSTAR EL CONTRASTE DE UNA IMAGEN.

Un método de ajuste del contraste de una imagen de entrada (11) formada por píxeles en la que cada píxel tiene un nivel de brillo de entrada para producir una imagen de salida (17) en la que al menos algunos de los píxeles tienen un nivel de brillo de salida que es diferente de su nivel de brillo de entrada,

comprendiendo el método:

filtrar (12) los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para obtener un componente de baja frecuencia;

obtener un componente de alta frecuencia sustrayendo el componente de baja frecuencia de los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11);

amplificar (15) el componente de alta frecuencia; y,

sumar (16) el componente de alta frecuencia amplificado con el componente de baja frecuencia o con los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para producir datos de nivel de brillo de la imagen de salida (17);

en el que el filtrado es realizado por dos filtros recurrentes de respuesta de impulso infinito (21, 22) teniendo cada uno un único coeficiente de retardo (?) que es adaptable a zonas de alto contraste en la imagen de entrada (11), filtrando uno primero (21) de dichos filtros los datos del nivel de brillo en una primera dirección a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas creciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µF(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, y el segundo (22) de dichos filtros filtrando los datos del nivel de brillo en una segunda dirección a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas decreciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µB(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n; caracterizado por:

el promedio (24) de las salidas de los filtros primero y segundo (21, 22) que proporcionan dicho componente de baja frecuencia;

el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m la columna n en la imagen de entrada del primer filtro (21), que es:

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06251104.

Solicitante: VESTEL ELEKTRONIK SANAYI VE TICARET A.S.

Nacionalidad solicitante: Turquía.

Dirección: ORGANIZE SANAYI BOLGESI,45030 MANISA.

Inventor/es: ALTUNBASAK,YUCEL, ARICI,TARIK, AKGUN,TOYGAR.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 1 de Marzo de 2006.

Fecha Concesión Europea: 2 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G06T5/00D
  • G06T5/50 FISICA.G06 CALCULO; CONTEO.G06T TRATAMIENTO O GENERACIÓN DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL.G06T 5/00 Perfeccionamiento o restauración de imagen. › utilizando varias imágenes, p. ej. promedio, resta.
  • H04N5/20 ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04N TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION. › H04N 5/00 Detalles de los sistemas de televisión (Detalles de los dispositivos de análisis o sus combinaciones con la producción de la tensión de alimentación H04N 3/00). › Circuitos para controlar la curva de respuesta en amplitud.

Clasificación PCT:

  • G06T5/20 G06T 5/00 […] › utilizando los operadores locales.
  • H04N5/20 H04N 5/00 […] › Circuitos para controlar la curva de respuesta en amplitud.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

METODO Y APARATO PARA AJUSTAR EL CONTRASTE DE UNA IMAGEN.

Fragmento de la descripción:

Método y aparato para ajustar el contraste de una imagen.

El presente invento se refiere a un método y aparato para ajustar el contraste de una imagen.

Se conocen varias técnicas para ajustar el contraste de una imagen, especialmente para intensificar el contraste y por lo tanto la visibilidad de la imagen. El ajuste del contraste o intensificación de las imágenes, especialmente de las imágenes digitales, se usa en muchos campos, que incluyen la intensificación del contraste de una imagen digital para ser visualizada por un receptor de televisión u otro dispositivo de visualización, para ser imprimida por una impresora, en cámaras digitales, etc. La intensificación del contraste se usa para intensificar el contraste en las imágenes médicas y de otro tipo.

Las técnicas globales de intensificación de contraste corrigen problemas que se manifiestan ellos mismos de una forma global, tal como unas condiciones de iluminación excesiva o escasa en el entorno de la fuente. Por otra parte, la intensificación del contraste local intenta intensificar la visibilidad de los detalles en la imagen.

Un método particular conocido de intensificación del contraste local es la intensificación adaptable del contraste. Un ejemplo está explicado en "Intensificación de imagen digital y de filtrado de ruido utilizando datos estadísticos locales", IEEE Trans. Pattern Anal. Machina Intell., vol. PAMI-2, pp. 165-168, Febrero 1980, por J.S. Lee. El método expuesto en este documento es una forma modificada de la técnica de enmascaramiento no nítida. El método de este documento se muestra esquemáticamente en la Figura 1. Una imagen de entrada 1 es filtrada por un filtro de paso bajo 2, que de forma efectiva elimina el componente "nítido" o de alta frecuencia de la imagen de entrada 1 para dejar una imagen no nítida o de baja frecuencia. Esta imagen no nítida o de baja frecuencia es sustraída de la imagen general en un adicionador analógico 3 para obtener el componente de alta frecuencia de la imagen de entrada 1. Este componente de alta frecuencia es amplificado con una ganancia en un amplificador 4 y después añadido de nuevo a la imagen de entrada 1 en un segundo adicionador analógico 5 para producir la imagen de salida intensificada. Sin embargo, este método particular amplifica el componente de alta frecuencia con un factor de ganancia fijo. Esto provoca oscilación transitoria o efectos de sobre/suboscilación alrededor de los bordes o en otras zonas de alto contraste en la imagen original debido a los altos valores del componente de alta frecuencia alrededor de los bordes después de la amplificación.

Una versión modificada de esta técnica de intensificación de contraste adaptable está expuesta en "Intensificación de contraste adaptable en tiempo real", IEEE Trans. Pattern Anal. Machina Intell., vol. PAMI-3, pp. 655-661, Junio 1981, de P.M. Narendra y R.C. Fitch. La Figura 2 muestra esquemáticamente el método de este documento. Se hace que la ganancia que se usa para amplificar el componente de alta frecuencia sea inversamente proporcional a la variación local del componente de alta frecuencia. Este método modificado por tanto adapta la ganancia espacial aplicada al componente de alta frecuencia de acuerdo con los datos estadísticos locales en el componente de alta frecuencia. Sin embargo, esto hace que la ganancia se haga muy grande cuando la variación es pequeña, lo que lleva a una amplificación del ruido en zonas uniformes (de bajo contraste) de la imagen de entrada 1.

Una posterior modificación de las técnicas de intensificación de contraste adaptables está expuesta en "Intensificación de imagen por medio de enmascaramiento no nítido adaptable", IEEE. Trans. En Image Processing, vol. 9, no. 3, Marzo 2000, de A. Polesel, G. Ramponi y V.J. Matthews. En esta técnica modificada se utiliza un filtro adaptable para resaltar los detalles de contraste medio en la imagen más que las zonas de gran contraste tales como los bordes. Sin embargo, el filtro que está expuesto en este documento es un filtro laplaciano que por lo tanto tiene tres coeficientes de paso y que por lo tanto es computacionalmente complejo. Como se ha expuesto, el método de este documento requiere una operación compuesta por 17 multiplicaciones y una división para calcular los datos de brillo de salida para cada píxel.

El documento EP-A-1107181 expone un método de un aparato para ajustar el contraste de una imagen en el que se usa un filtro recurrente adaptable.

De acuerdo con un primer aspecto del presente invento se ha proporcionado un método de ajuste del contraste de una imagen de entrada formada por píxeles en la que cada píxel tiene un nivel de brillo de entrada para producir una imagen de salida en la que al menos algunos de los píxeles tienen un nivel de brillo de salida que es diferente de su nivel de brillo de entrada, comprendiendo el método: filtrar datos del nivel de brillo de la imagen de entrada para obtener un componente de baja frecuencia; obtener un componente de alta frecuencia sustrayendo el componente de baja frecuencia de los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada; amplificar el componente de alta frecuencia; y sumar el componente de alta frecuencia amplificado con el componente de baja frecuencia o con los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada para producir datos de nivel de brillo de la imagen de salida; en el que el filtrado es realizado por dos filtros recurrentes de respuesta de impulso infinito, teniendo cada uno un único coeficiente de retardo (?) que es adaptable a zonas de alto contraste en la imagen de entrada, filtrando uno primero de dichos filtros los datos del nivel de brillo en una primera dirección a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas creciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µF(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, y el segundo de dichos filtros filtrando los datos del nivel de brillo en una segunda dirección a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas decreciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µB(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n; caracterizado por: el promedio de las salidas de los filtros primero y segundo que proporcionan dicho componente de baja frecuencia; siendo el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m la columna n en la imagen de entrada del primer filtro:


en donde µF(m,n-1) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m y en la columna n-1, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante; y por: el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m, y en la columna n en la imagen de entrada del segundo filtro, que es:


en donde µB(m,n+1) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m y en la columna n+1, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante.

De acuerdo con un segundo aspecto del presente invento se ha proporcionado un método de ajuste del contraste de una imagen de entrada formada por píxeles en los que cada uno de ellos tiene un nivel de brillo de entrada para producir una imagen de salida en la que al menos algunos de los píxeles tienen un nivel de brillo de salida que es diferente de su nivel de brillo de entrada, comprendiendo el método: filtrar datos del nivel de brillo de entrada de la imagen de entrada para obtener un componente de baja frecuencia; obtener un componente de alta frecuencia sustrayendo el componente de baja frecuencia de los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada; amplificar el componente de alta frecuencia; y sumar el componente de alta frecuencia amplificado con el componente de baja frecuencia o con los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada para producir datos de nivel de brillo de la imagen de salida; en el que el filtrado es realizado por dos filtros recurrentes de respuesta de impulso infinito, teniendo cada uno un único coeficiente de retardo (?) que es adaptable a zonas de alto contraste en la imagen de entrada,...

 


Reivindicaciones:

1. Un método de ajuste del contraste de una imagen de entrada (11) formada por píxeles en la que cada píxel tiene un nivel de brillo de entrada para producir una imagen de salida (17) en la que al menos algunos de los píxeles tienen un nivel de brillo de salida que es diferente de su nivel de brillo de entrada, comprendiendo el método:

filtrar (12) los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para obtener un componente de baja frecuencia;

obtener un componente de alta frecuencia sustrayendo el componente de baja frecuencia de los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11);

amplificar (15) el componente de alta frecuencia; y,

sumar (16) el componente de alta frecuencia amplificado con el componente de baja frecuencia o con los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para producir datos de nivel de brillo de la imagen de salida (17);

en el que el filtrado es realizado por dos filtros recurrentes de respuesta de impulso infinito (21, 22) teniendo cada uno un único coeficiente de retardo (?) que es adaptable a zonas de alto contraste en la imagen de entrada (11), filtrando uno primero (21) de dichos filtros los datos del nivel de brillo en una primera dirección a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas creciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µF(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, y el segundo (22) de dichos filtros filtrando los datos del nivel de brillo en una segunda dirección a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas decreciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µB(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n; caracterizado por:

el promedio (24) de las salidas de los filtros primero y segundo (21, 22) que proporcionan dicho componente de baja frecuencia;

el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m la columna n en la imagen de entrada del primer filtro (21), que es:


en donde µF(m,n-1) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m y en la columna n-1, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante; y por:

el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m, y en la columna n en la imagen de entrada del segundo filtro (22), que es:


en donde µB(m,n+1) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m y en la columna n+1, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante.

2. Un método de ajuste del contraste de una imagen de entrada (11) formada por píxeles en la que cada píxel tiene un nivel de brillo de entrada para producir una imagen de salida (17) en la que al menos algunos de los píxeles tienen un nivel de brillo de salida que es diferente de su nivel de brillo de entrada, comprendiendo el método:

filtrar (12) los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para obtener un componente de baja frecuencia;

obtener un componente de alta frecuencia sustrayendo el componente de baja frecuencia de los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11);

amplificar (15) el componente de alta frecuencia; y,

sumar (16) el componente de alta frecuencia amplificado con el componente de baja frecuencia o con los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para producir datos de nivel de brillo de la imagen de salida (17);

en el que el filtrado es realizado por dos filtros recurrentes de respuesta de impulso infinito (21, 22) teniendo cada uno un único coeficiente de retardo (?) que es adaptable a zonas de alto contraste en la imagen de entrada (11), filtrando uno primero (21) de dichos filtros los datos del nivel de brillo en una primera dirección a lo largo de las columnas de píxeles en la dirección del número de filas creciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µF(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, y el segundo (22) de dichos filtros filtrando los datos del nivel de brillo en una segunda dirección a lo largo de las columnas de píxeles en la dirección del número de filas decreciente para obtener una media local de los datos µB(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n; caracterizado por:

el promedio (24) de las salidas de los filtros primero y segundo (21, 22) que proporciona dicho componente de baja frecuencia;

el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m la columna n en la imagen de entrada del primer filtro (21), que es:


en donde µF(m-1,n) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m-1 y en la columna n, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante; y por:

el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m, y la columna n en la imagen de entrada del segundo filtro (22), que es:


en donde µB(m+1,n) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m+1 y en la columna n, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que a tiene un valor entre 5 y 9.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el componente de alta frecuencia es amplificado (15) con una ganancia (14) que es función de la magnitud de la diferencia entre la media local de los datos del nivel de brillo y el nivel de brillo de entrada en dicho píxel.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los valores de los coeficientes de retardo (?) se almacenan en una tabla de consulta (23).

6. Aparato para ajustar el contraste de una imagen de entrada (11) formada por píxeles en la que cada píxel tiene un nivel de brillo de entrada para producir una imagen de salida (17) en la que al menos algunos de los píxeles tienen un nivel de brillo de salida que es diferente de su nivel de brillo de entrada, comprendiendo el aparato:

dos filtros recurrentes de respuesta de impulso infinito (21, 22) para filtrar los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para obtener un componente de baja frecuencia, teniendo cada filtro (21, 22) un único coeficiente de retardo (?) que es adaptable a zonas de alto contraste en la imagen de entrada (11), estando dispuesto uno primero (21) de dichos filtros para filtrar los datos del nivel de brillo a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas creciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µF(m,n) del nivel de brillo, en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, y estando el segundo (22) de dichos filtros dispuesto para filtrar los datos del nivel de brillo a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de columnas decreciente para obtener una media local de datos del nivel de brillo µB(m,n) de nivel de brillo, en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, siendo usado el promedio (24) de las salidas de los filtros primero y segundo (21, 22) para proporcionar dicho componente de baja frecuencia; y,

un adicionador analógico (13) para sustraer el componente de baja frecuencia de los datos de nivel de brillo de la imagen de entrada para obtener un componente de alta frecuencia;

un amplificador (15) dispuesto para amplificar el componente de alta frecuencia; caracterizado por:

un adicionador analógico (16) dispuesto para sumar el componente de alta frecuencia amplificado con el componente de baja frecuencia o con los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para producir datos del nivel de brillo de la imagen de salida (17); y caracterizado porque:

el primer filtro (21) está dispuesto de forma que el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m y en la columna n en la imagen de entrada del primer filtro es:


en donde µF(m,n-1) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m y en la columna n-1, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante; y porque:

el segundo filtro (22) está dispuesto de forma que el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m, y en la columna n en la imagen de entrada del segundo filtro es:


en donde µB(m,n+1) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m y en la columna n+1, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante.

7. Aparato para ajustar el contraste de una imagen de entrada (11) formada por píxeles en la que cada píxel tiene un nivel de brillo de entrada para producir una imagen de salida (17) en la que al menos algunos de los píxeles tienen un nivel de brillo de salida que es diferente de su nivel de brillo de entrada, comprendiendo el aparato:

dos filtros recurrentes de respuesta de impulso infinito (21, 22) para filtrar los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para obtener un componente de baja frecuencia, teniendo cada filtro (21, 22) un único coeficiente de retardo (?) que es adaptable a zonas de alto contraste en la imagen de entrada (11), estando dispuesto uno primero (21) de dichos filtros para filtrar los datos del nivel de brillo a lo largo de las columnas de píxeles en la dirección del número de filas creciente para obtener una media local de los datos del nivel de brillo µF(m,n), en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, y estando el segundo (22) de dichos filtros dispuesto para filtrar los datos del nivel de brillo a lo largo de las filas de píxeles en la dirección del número de filas decreciente para obtener una media local de datos del nivel de brillo µB(m,n) de nivel de brillo, en donde m es el píxel en la fila m y n es el píxel en la columna n, siendo usado el promedio (24) de las salidas de los filtros primero y segundo (21, 22) para proporcionar dicho componente de baja frecuencia; y,

un adicionador analógico (13) para sustraer el componente de baja frecuencia de los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada para obtener un componente de alta frecuencia;

un amplificador (15) dispuesto para amplificar el componente de alta frecuencia; caracterizado por:

un adicionador analógico (16) dispuesto para sumar el componente de alta frecuencia amplificado con el componente de baja frecuencia o con los datos del nivel de brillo de la imagen de entrada (11) para producir datos del nivel de brillo de la imagen de salida (17); y caracterizado porque:

el primer filtro (21) está dispuesto de forma que el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m y en la columna n en la imagen de entrada del primer filtro es:


en donde µF(m-1,n) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m-1 y en la columna n, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante; y porque:

el segundo filtro (22) está dispuesto de forma que el coeficiente de retardo ?(m,n) en un píxel actual en la fila m, y en la columna n en la imagen de entrada del segundo filtro es:


en donde µB(m+1,n) es la media local de los datos del nivel de brillo del píxel en la fila m+1 y en la columna n, x(m,n) son los datos del nivel de brillo del píxel actual, L es un entero que tiene un valor de hasta el número de niveles de brillo disponibles en la imagen de entrada menos 1, y a es una constante.

8. Aparato de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que a tiene un valor entre 5 y 9.

9. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el amplificador (15) está dispuesto para amplificar el componente de alta frecuencia con una ganancia (14) que es función de la magnitud de la diferencia entre la media local de los datos del nivel de brillo y del nivel de brillo de entrada en dicho píxel.

10. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que comprende una tabla de consulta (23) en la que se almacenan los valores de los coeficientes de retardo (?).


 

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