Procedimiento destinado a disminuir la sobreexposición del flash para mejorar la calidad de imágenes digitales compuestas cada una de ellas por una serie de píxeles,

puesto en práctica por un sistema (1) de tratamiento de imagen incorporado en un aparato dotado, o bien de medios de representación de la imagen o de medios de impresión, comprendiendo dicho sistema un módulo (10) generador de matriz de píxeles y una unidad de memoria (11), comportando dicho procedimiento una etapa (52) de almacenamiento en dicha unidad de memoria (11) de una matriz de píxeles (M) producida por el módulo (10) generador de matriz a partir de una imagen captada (5), así como datos (L, Cb, Cr) llamados de color representativos para cada uno de los píxeles de la matriz de una componente de luminancia (L) y de una componente de crominancia representada, por lo menos, por dos coeficientes (Cb, Cr), caracterizado por comportar:

- una etapa (53) de selección en la matriz de píxeles (M), realizada por los medios de selección (12) del sistema (1) de tratamiento de imagen, de píxeles llamados sobreexpuestos (S) que tienen el valor de su componente de luminancia (L) superior a un umbral fijo (3), que está parametrizado en el sistema (1);

- para cada píxel sobreexpuesto (S), una etapa (54) de detección en la matriz de píxeles (M), por medios de detección (13) del sistema (1) de tratamiento de imagen, según, como mínimo, dos orientaciones distintas (30) tomadas a partir del píxel sobreexpuesto (S) para detectar, según cada una de las orientaciones (30), el píxel no sobreexpuesto (300) más próximo,

- una etapa de atenuación (58) realizada a continuación por medios de transformación (15) de datos de dicho sistema (1) para reducir el valor de la componente de luminancia (L) de los píxeles sobreexpuestos (S), por utilización de un coeficiente de atenuación "K" estrictamente inferior a 1;

- una etapa (57) de sustitución de los dos coeficientes de crominancia (Cb, Cr) de cada uno de los píxeles sobreexpuestos (S) para añadir color, utilizando el cálculo de valores de sustitución de las componentes de crominancia (Cb, Cr) los valores de coeficientes de crominancia (Cb, Cr) de, como mínimo, un píxel no sobreexpuesto (300) detectado como el más próximo de dicho píxel sobreexpuesto (S);

- una etapa (59) de utilización de los valores de sustitución de las componentes de crominancia (Cb, Cr) y de los valores atenuados de las componentes de luminancia (L), de manera que se forme una imagen de calidad mejorada sobre los medios de representación o por los medios de impresión

Procedimiento y sistema para la mejora de la calidad de imágenes digitales con sobreexposición.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere al sector de los métodos de mejora de imágenes recibidas en el campo colorimétrico luminancia/crominancia YCbCr. La invención se refiere más especialmente a un procedimiento y a un sistema para la disminución de la sobreexposición del flash para mejorar la calidad de las imágenes digitales.

Antecedentes técnicos de la invención

De manera típica, una imagen digital se compone de una serie de elementos de imágenes llamados píxeles. Una imagen puede ser representada por una retícula o matriz de píxeles, según un eje horizontal y un eje vertical, numerándose líneas horizontales a partir de 0 a lo largo del eje vertical y columnas verticales a partir de 0 a lo largo del eje horizontal. Dicho de otro modo, cada píxel está identificado por el número de su línea y el número de su columna. Los píxeles se considera que tienen un color único uniforme. Este color es desde este momento igualmente convertido en datos.

Un espacio colorimétrico que es muy práctico de utilizar para el tratamiento de imágenes en color es el campo de representación luminancia/crominancia. Cada color está representado por una componente de luminancia (Y) con un valor de intensidad luminosa y una componente de crominancia. Esta componente de crominancia está típicamente representada por dos coeficientes, el coeficiente (Cb) para la señal que contiene las informaciones de color azul y el coeficiente (Cr) para la señal que contiene las informaciones de color rojo.

Por lo tanto, cada píxel de coordenadas (i, j) en la matriz de píxeles se caracteriza por los valores de su componente de luminancia "Y" y las componentes de crominancia (Cb) y (Cr).

Actualmente existen en el sector de tratamiento de imágenes métodos genéricos de filtrado para modificar el color de los píxeles. Estos métodos no están adaptados para regular los problemas de sobreexposición debidos al flash de un aparato de fotografía digital.

Así, por ejemplo, es conocido por el documento GB 2 357 001 un método de filtrado aplicado para píxeles de forma digital de una imagen que son seleccionados en función de un umbral específico de luminancia. Se distinguen dos tipos de filtrado según se supere un primer umbral o un segundo umbral de luminancia.

En la técnica anterior son conocidos procedimientos que permiten modificar un valor de ciertos píxeles considerados atribuyéndoles los valores de los píxeles inmediatamente adyacentes en la matriz de píxeles. Estos procedimientos, tal como el que se describe, por ejemplo en el documento US 6 510 242, se refieren a un filtrado localizado y no convienen para tratar la sobreexposición al flash.

Los problemas de las fotografías digitales para las cuales una parte de la imagen está demasiado iluminada a causa del flash y por lo tanto aparece frecuentemente hace interesante proponer un método que sea eficaz para mejorar la calidad de las imágenes digitales que presentan píxeles sobreexpuestos.

La solicitud de patente US 2002/0150306 muestra un método que permite utilizar una fotografía tomada con flash y una fotografía tomada sin flash para generar una imagen que representa la diferencia entre las imágenes procedentes de dos fotografías. Después de un tratamiento muy específico, esta imagen de diferencia es sustraída de la imagen que corresponde a la fotografía tomada con flash. Este método, que requiere una comparación entre dos imágenes, no está en absoluto adaptado para tratar imágenes únicamente conseguidas a partir de fotografías tomadas con flash.

Igualmente, se conoce por el documento Harley Alan L et Cohen Harvey A "Colour image restoration by nearest good neighbour method"; Conférence proceedings DICTA-93, Digital Image Computing: Techniques and Applications, Australian Pattern Recognition Soc Broadway, NSW, AUSTRALIA, Vol. 2, Diciembre 1993, páginas 745-747, un método para el tratamiento de imágenes buscando un píxel adyacente "bueno" entre los píxeles próximos para restablecer imágenes en color alteradas por la señal de ruido. Es necesario en un primer tiempo clasificar los píxeles en "buenos" o "malos". A continuación, las características de los píxeles malos son sustituidas por las del píxel bueno determinado como el más próximo. Este método no permite conseguir una calidad satisfactoria para fotografías tomadas con flash.

Descripción general de la invención

Por lo tanto, la presente invención tiene como objetivo suprimir uno o varios de los inconvenientes de la técnica anterior, definiendo un procedimiento de mejora de la calidad de imágenes digitales especialmente adaptado para disminuir el efecto de la sobreexposición de un flash en una toma de una vista.

A estos efectos, la invención se refiere a un procedimiento según la reivindicación 1.

Según otra particularidad, el procedimiento es tal como se define en las reivindicaciones 2 a 11.

Otro objetivo de la invención consiste es suprimir uno o varios de los inconvenientes de la técnica anterior definiendo un sistema de tratamiento de imágenes adaptado para disminuir el efecto de la sobreexposición al flash y mejorar de esta manera la calidad de la imagen.

A estos efectos, la invención da a conocer un sistema, según la reivindicación 12.

Según otra particularidad, el sistema es tal como se define en las reivindicaciones 13 a 18.

Según otra particularidad, los medios de transformación de datos son apropiados para utilizar un coeficiente de atenuación estrictamente inferior a 1, parametrizado y almacenado en la unidad de memorización con la finalidad de reducir el valor de la componente de luminancia según un programa o un circuito que utiliza la ecuación siguiente:

Y = Yumbral + (y - Yumbral)*K

donde "Y" designa la luminancia atenuada del píxel sobreexpuesto, "y" designa la luminancia no atenuada, "Y Umbral" designa el umbral fijo y "K" designa el coeficiente de atenuación estrictamente inferior a 1.

Según otra particularidad, el umbral fijado para la componente de luminancia está comprendido entre 185 y 220 para una dinámica comprendida entre 0 y 255 y el coeficiente de atenuación está comprendido entre 0,6 y 0,95.

La invención, con sus características y ventajas, se apreciará más claramente de la lectura de la descripción realizada haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 representa una forma de realización del sistema de tratamiento de imágenes según la invención,

- la figura 2 representa un diagrama de flujo del desarrollo de las etapas del proceso según la invención de mejora de la calidad de la imagen. Además, el anexo muestra un ejemplo de programa de implementación susceptible de ser utilizado en la presente invención.

Descripción de formas de realización preferentes de la invención

La invención será descrita haciendo referencia a la figura 1.

El sistema (1) de tratamiento de imágenes representado en la figura 1 puede ser incorporado en un aparato dotado de medios de representación de la imagen, o bien de medios de impresión. El sistema (1) comprende una unidad de memoria (11) apropiada para almacenar una forma digital de una imagen captada (5) y un módulo (10) generador de matriz de píxeles. La imagen es captada, por ejemplo, inicialmente por un captador dotado de un circuito optoelectrónico o cualquier otro captador conocido. La imagen es convertida en señal analógica, después es muestreada y codificada en un cierto número de bits. El módulo (10) está dispuesto para producir, como mínimo, una matriz de píxeles (M) a partir de esta imagen captada (5) que se representa, por ejemplo, bajo una forma digital compuesta por una serie de píxeles. Datos (41) representativos de dicha matriz de píxeles (M) son memorizados en la unidad de memorización o memoria (11).

Para mejorar la calidad de una imagen digital, el sistema (1) de tratamiento de imágenes es capaz de transformar la imagen realizando una corrección en el campo colorimétrico YCbCr. Este campo permite trabajar separadamente el color y la luminancia y más precisamente trabajar el color modificando valores de coeficientes de crominancia azul y rojo (Cb, Cr). Para ello, el sistema (1) de tratamiento de imagen presenta medios de trasformación (15) de datos que...

1. Procedimiento destinado a disminuir la sobreexposición del flash para mejorar la calidad de imágenes digitales compuestas cada una de ellas por una serie de píxeles, puesto en práctica por un sistema (1) de tratamiento de imagen incorporado en un aparato dotado, o bien de medios de representación de la imagen o de medios de impresión, comprendiendo dicho sistema un módulo (10) generador de matriz de píxeles y una unidad de memoria (11), comportando dicho procedimiento una etapa (52) de almacenamiento en dicha unidad de memoria (11) de una matriz de píxeles (M) producida por el módulo (10) generador de matriz a partir de una imagen captada (5), así como datos (L, Cb, Cr) llamados de color representativos para cada uno de los píxeles de la matriz de una componente de luminancia (L) y de una componente de crominancia representada, por lo menos, por dos coeficientes (Cb, Cr), caracterizado por comportar:

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por comportar, después de la etapa (54) de detección, para cada uno de los dos coeficientes de crominancia (Cb, Cr), una etapa (55) de comparación por un módulo de cálculo (14) de los valores de coeficiente de crominancia (Cb, Cr) para el píxel sobreexpuesto (S) y también para los píxeles detectados (300), seguido de una etapa (56) de discriminación de píxeles que consiste en discriminar entre los píxeles comparados (S, 300) los que tienen el valor de coeficiente de crominancia (Cb, Cr) más elevado, o bien los que tienen el valor de coeficiente de crominancia (Cb, Cr) más reducido.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que la etapa (57) de sustitución es realizada para cada uno de los dos coeficientes de crominancia (Cb, Cr) del píxel sobreexpuesto (S), sustituyendo el valor del coeficiente de crominancia (Cb, Cr) de dicho píxel sobreexpuesto (S) por la media de los valores de coeficiente de los píxeles no sobreexpuestos detectados y no discriminados, siendo realizada esta sustitución por dichos medios de transformación de datos (15).

4. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que las orientaciones distintas (30) de detección se escogen entre las orientaciones siguientes alrededor de un píxel sobreexpuesto (S):

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa (58) de atenuación consiste en reducir el exceso de valor de la componente de luminancia (L) de un píxel sobreexpuesto (S) con respecto al umbral fijo (3), según un programa o un circuito que utiliza la ecuación siguiente:

Y - Yumbral = (y - Yumbral)*K

donde "Y" designa la luminancia atenuada del píxel sobreexpuesto (S), "y" designa la luminancia no atenuada, "Y Umbral" designa el umbral fijo (3) y "K" designa el coeficiente de atenuación estrictamente inferior a 1.

6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los dos coeficientes de crominancia (Cb, Cr) representan la crominancia azul y la crominancia roja.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la etapa (53) de selección de los píxeles sobreexpuestos (S) se realiza línea a línea recorriendo todos los píxeles de la matriz de píxeles (M), de los datos de posición (42) de los píxeles no sobreexpuestos guardados en la unidad de memoria (11) y utilizados para una etapa (54) de detección de los píxeles no sobreexpuestos (300) más próximos.

8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la etapa (53) de selección de los píxeles sobreexpuestos (S) se realiza columna a columna recorriendo todos los píxeles de la matriz de píxeles (M), de los datos de posición (20) de los píxeles no sobreexpuestos guardados en la unidad de memoria (11) y utilizados para una etapa (54) de detección de los píxeles no sobreexpuestos (300) más próximos.

9. Procedimiento, según la reivindicación 7, en el que los datos de posición (42) de los píxeles no sobreexpuestos son representativos de líneas de salvaguarda (22), cada una de las cuales corresponde a una línea determinada de la matriz de píxel e indican, por una parte, el número de columnas (21) del primer píxel de la línea determinada no sobreexpuesto hacia la izquierda y, por otra parte, los números de línea (220) de cada uno de los píxeles no sobreexpuestos situados hacia la parte alta de esta línea determinada.

10. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que para una dinámica de luminancia comprendida entre 0 y 255, el umbral fijo (3) está comprendido entre 185 y 220.

11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 5 10, en el que el coeficiente de atenuación está comprendido entre 0,6 y 0,95.

12. Sistema (1) de tratamiento de imagen destinado a disminuir la sobreexposición del flash para mejorar la calidad de imágenes digitales compuestas cada una de ellas de una serie de píxeles, comprendiendo un módulo (10) generador de una matriz de píxeles para producir una matriz de píxeles (M) a partir de una imagen captada (5) y una unidad de memoria (11) apropiada para almacenar datos (41) representativos de una matriz de píxeles (M) producida por el módulo (10) generador de matriz, así como los datos (L, Cb, Cr) llamados de color representativos para cada uno de los píxeles de la matriz (M) de una componente de luminancia (L) y de una componente de crominancia representada, como mínimo, por dos coeficientes (Cb, Cr), caracterizado por comportar:

13. Sistema (1), según las reivindicación 12, en el que los medios de detección (13) están dispuestos para recorrer la matriz de píxeles (M) a partir de un píxel sobreexpuesto (S) según orientaciones distintas (30) escogidas entre las orientaciones siguientes:

14. Sistema (1), según la reivindicación 12 ó 13, en el que los dos coeficientes de crominancia (Cb, Cr) representan la crominancia azul y la crominancia roja.

15. Sistema (1), según una de las reivindicaciones 12 a 14, en el que dichos datos de color (L, Cb, Cr) correspondientes a cada píxel de la matriz de píxeles (M) son memorizados en forma de tablas (4) en la unidad de memoria (11), incluyendo cada una de las tablas (4) datos (42) representativos de coordenadas del píxel en la matriz (M).

16. Sistema (1), según la reivindicación 15, en el que los medios de selección (12) son dispuestos para seleccionar los píxeles sobreexpuestos (S) línea a línea recorriendo todos los píxeles de la matriz de píxeles (M) y para poner en marcha la salvaguarda en la unidad de memoria (11) de datos representativos de las tablas (4) que corresponden a los píxeles no sobreexpuestos, siendo apropiados los medios de detección (13) para utilizar estos datos de salvaguarda para detectar los píxeles no sobreexpuestos (300) más próximos de un píxel sobreexpuesto (S).

17. Sistema (1), según la reivindicación 15, en el que los medios de selección (12) son dispuestos para seleccionar los píxeles sobreexpuestos (S) columna a columna recorriendo todos los píxeles de la matriz de píxeles (M) y para poner en marcha la salvaguarda en la unidad de memoria (11) de datos representativos de las tablas (4) que corresponden a los píxeles no sobreexpuestos, siendo apropiados los medios de detección (13) para utilizar estos datos de salvaguarda para detectar los píxeles no sobreexpuestos (300) más próximos de un píxel sobreexpuesto (S).

18. Sistema (1), según una de las reivindicaciones 12 a 17, en el que los medios de selección (12) están dispuestos para salvaguardar los datos (20) de posición de los píxeles no sobreexpuestos, siendo representativos estos datos (20) de líneas de salvaguarda (22) que corresponde cada una de ellas a una línea determinada de la matriz de píxeles (M) e indicando por una parte el número de columna (21) del primer píxel de la línea determinada no sobreexpuesta hacia la izquierda y, por otra parte, los números de línea (220) de cada uno de los píxeles no sobreexpuestos situados hacia arriba en las proximidades de esta línea determinada.

19. Sistema (1), según una de las reivindicaciones 12 a 18, en el que los medios de transformación (15) de datos son apropiados para utilizar un coeficiente de atenuación estrictamente inferior a 1, parametrizado y almacenado en la unidad de memoria (11) con la finalidad de reducir el valor de la componente de luminancia (L) según un programa o un circuito que pone en práctica la ecuación siguiente:

Y = Yumbral + (y - Yumbral)*K

donde "Y" designa la luminancia atenuada del píxel sobreexpuesto (S), "y" designa la luminancia no atenuada, "Y Umbral" designa el umbral fijo (3) y "K" designa el coeficiente de atenuación estrictamente inferior a 1.

20. Sistema (1), según la reivindicación 19, en el que el umbral fijo (3) para la componente de luminancia (L) está comprendido entre 185 y 220 para una dinámica comprendida entre 0 y 255 y el coeficiente de atenuación está comprendido entre 0,6 y 0,95.