用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法技术

本发明专利技术公开一种用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法，包括以下步骤：舞台灯光控制台信号采集：从整个舞台所有的灯光控制台上获取实时的控制信号，信号分析和灯光模拟：从灯光控制台上获取所有的灯光设备的工作状况，结合舞台的情况，得到亮度分布估计图和光色分布估计图，摄像机曝光：通过亮度估计分布，根据相机的光圈、感光度等内部参数，确定合适的多阶段曝光时间，消除强光影响：将多阶段曝光的照片融合为一张照片，消除光色影响：将融合的照片，根据光色分布图C，滤去多余的颜色。本发明专利技术解决了在复杂舞台灯光下受到光线变化和颜色变化影响造成拍摄的照片无法用于计算机视觉中的识别或者检测等任务的问题，有利于计算机视觉技术进一步的用于舞台演出。

Exposure correction method of computer vision for stage lighting

【技术实现步骤摘要】
用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法
本专利技术涉及一种计算机视觉
，尤其涉及一种舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法。
技术介绍
在舞台灯光、布景与其他相关控制上面，目前的主流方式还是计算机编程结合操作人员来实现的，相对不智能，对操作人员的能力要求也很高，还没有将目前主流的计算机视觉技术融入其中。对于计算机视觉中的检测、识别等算法来说，舞台上的灯光光源过于复杂，明暗对比强烈，光源颜色复杂，非常不利于算法的实施。对于明暗对比强烈的场景，传统的方法是通过HDR(High-DynamicRange)技术解决。HDR目前已经广泛的用于相机和手机相机中，通过在连续时间内拍摄曝光时间不同的照片，分析不同图片不同部分的明暗程度，最终合成一张曝光正常的照片。但是对于舞台复杂的明暗对比和颜色对比，传统的HDR算法是无法解决的。并且，舞台上演员的动作速度快，通过多次曝光的方法很难保证实时处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法，该计算机视觉曝光修正方法可以在复杂的舞台光源下拍摄曝光正常的图像，解决了在复杂舞台灯光下受光线变化和颜色变化影响而造成拍摄的照片无法用于计算机视觉处理的问题，有利于计算机视觉技术进一步的用于舞台演出。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、舞台灯光控制台信号采集：从整个舞台所有的灯光控制台上获取实时的控制信号，控制信号包括：灯光X轴偏角α，灯光Y轴偏角β，光栅打开程度颜色c，滤镜添加程度滤镜的种类是多样的，滤镜的标准模型为即尺寸为的矩阵，雾化滤镜是：的矩阵，灯的光斑路模型为P(s，f)，s为光斑形状，f为焦距，P的输出结果为尺寸，为后续步骤中图像的尺寸的矩阵，其中包含光斑掩码；步骤二、信号分析和灯光模拟：从灯光控制台上获取所有的灯光设备的工作状况，结合舞台的情况，对灯光的亮度分布和光色分布进行模拟，得到亮度分布估计图和光色分布估计图；亮度分布模型为：；光色分布图：其中，N为灯光设备的总数，m为每台灯光的滤镜总数，A为相机内参，D为舞台深度图，距离摄像机越远的位置，数值越小；步骤三、摄像机曝光：通过亮度估计分布，根据相机的光圈、感光度等内部参数，确定合适的多阶段曝光时间；通过步骤二中的I，计算其累积分布函数cdf，假设曝光阶段分为K段，步骤一中的点的个数为J，则曝光时间其中，M为相机曝光固定参数，与不同传感器的感光度、光圈尺寸有关；步骤四、消除强光影响：将多阶段曝光的照片进行边缘亮度匹配和对齐，将多阶段曝光的照片融合为一张照片；步骤五、消除光色影响：将步骤四融合的照片，根据光色分布图C，结合光边缘提取和对齐，滤去多余的颜色，使图片整体白平衡正常，因为计算值的形状和尺寸不一定和实际拍摄完全匹配，所以图像叠加和图像滤色之前一定要进行图像对齐工作，滤色即根据光色分布图C上的各个点的颜色和亮度，计算该点的白平衡调节系数。上述技术方案中进一步的补充如下：1.上述方案中，所述步骤二中，舞台的情况包括每一个不同种类的灯安装的位置和角度、不可调色的灯的原有颜色和舞台的3D模型等信息。2.上述方案中，所述步骤三中，为了更高速的采集图片，最少可以仅使用两个曝光时间阶段，对于通光量和感光度大的相机，可以使用更多的不同的曝光时间阶段。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法，其解决了复杂光源下舞台的视频和图像拍摄的光强偏差和色差问题，可以在复杂的舞台光源下拍摄曝光正常的图像，可以用于后续的其他计算机视觉算法，解决了在复杂舞台灯光下受到光线变化和颜色变化影响造成拍摄的照片无法用于计算机视觉中的识别或者检测等任务的问题，有利于计算机视觉技术进一步的用于舞台演出。附图说明附图1为本专利技术计算机视觉曝光修正方法流程图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例：步骤一、舞台灯光控制台信号采集：从整个舞台所有的灯光控制台上获取实时的控制信号，控制信号包括：灯光X轴偏角α，灯光Y轴偏角β，光栅打开程度颜色c，滤镜添加程度滤镜的种类是多样的，滤镜的标准模型为即尺寸为的矩阵，雾化滤镜是：的矩阵，灯的光斑路模型为P(s，f)，s为光斑形状，f为焦距，P的输出结果为尺寸，为后续步骤中图像的尺寸的矩阵，其中包含光斑掩码；步骤二、信号分析和灯光模拟：从灯光控制台上获取所有的灯光设备的工作状况，结合舞台的情况，对灯光的亮度分布和光色分布进行模拟，得到亮度分布估计图和光色分布估计图；亮度分布模型为：；光色分布图：其中，N为灯光设备的总数，m为每台灯光的滤镜总数，A为相机内参，D为舞台深度图，距离摄像机越远的位置，数值越小；步骤三、摄像机曝光：通过亮度估计分布，根据相机的光圈、感光度等内部参数，确定合适的多阶段曝光时间；通过步骤二中的I，计算其累积分布函数cdf，假设曝光阶段分为K段，步骤一中的点的个数为J，则曝光时间其中，M为相机曝光固定参数，与不同传感器的感光度、光圈尺寸有关；步骤四、消除强光影响：将多阶段曝光的照片进行边缘亮度匹配和对齐，将多阶段曝光的照片融合为一张照片；步骤五、消除光色影响：将步骤四融合的照片，根据光色分布图C，结合光边缘提取和对齐，滤去多余的颜色，使图片整体白平衡正常，因为计算值的形状和尺寸不一定和实际拍摄完全匹配，所以图像叠加和图像滤色之前一定要进行图像对齐工作，滤色根据光色分布图C上的各个点的颜色和亮度，计算该点的白平衡调节系数；滤色的原理为，根据光色分布图C上的各个点的颜色和亮度，计算该点的白平衡调节系数。可以参考：GarudH，RayAK，MahadevappaM，etal.Afastautowhitebalanceschemefordigitalpathology[C]//Ieee-EmbsInternationalConferenceonBiomedicalandHealthInformatics.IEEE，2014：153-156；在步骤四和步骤五中的边缘匹配算法可以参考：CastorenaJ，KamilovUS，BoufounosPT.AutocalibrationofLIDARandopticalcamerasviaedgealignment[C]//Acoustics，SpeechandSignalProcessing(ICASSP)，2016IEEEInternationalConferenceon.IEEE，2016：2862-2866.或者KuseM，ShenS.Robustcameramotionestimationusingdirectedgealignmentandsub-gradientmethod[C]//RoboticsandAutomation(ICRA)，2016IEEEInternationalConferenceon.IEEE，2016：573-579；上述步骤二中舞台的情况包括每一个灯安装的位置和角度、不可调色的灯的原有颜色和舞台的3D模型等信息。上述步骤三中为了更高速的采集图片，最少可以仅使用两个曝光时间阶段，对于通光量和感光度大的相机，可以使用更多的不同的曝光时间阶段。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、舞台灯光控制台信号采集：从整个舞台所有的灯光控制台上获取实时的控制信号，控制信号包括：灯光X轴偏角α，灯光Y轴偏角β，光栅打开程度

【技术特征摘要】
1.一种用于舞台灯光下的计算机视觉曝光修正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、舞台灯光控制台信号采集：从整个舞台所有的灯光控制台上获取实时的控制信号，控制信号包括：灯光X轴偏角α，灯光Y轴偏角β，光栅打开程度颜色c，滤镜添加程度滤镜的种类是多样的，滤镜的标准模型为即尺寸为的矩阵，雾化滤镜是：的矩阵，灯的光斑路模型为P(s，f)，s为光斑形状，f为焦距，P的输出结果为尺寸，为后续步骤中图像的尺寸的矩阵，其中包含光斑掩码；步骤二、信号分析和灯光模拟：从灯光控制台上获取所有的灯光设备的工作状况，结合舞台的情况，对灯光的亮度分布和光色分布进行模拟，得到亮度分布估计图和光色分布估计图；亮度分布模型为：；光色分布图：其中，N为灯光设备的总数，m为每台灯光的滤镜总数，A为相机内参，D为舞台深度图，距离摄像机越远的位置，数值越小；步骤三、摄像机曝光：通过亮度估计分布，根据相机的光圈、感光度等内部参数，确定合适的多阶段曝光时间；通过步骤二中的I，计算其累积分布函数cdf，假设曝光阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：程飞，罗恒阳，肖继民，罗天明，
申请(专利权)人：苏州启铭臻楠电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32