一种船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法技术方案

本发明专利技术公开一种船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，包括：采集船舶周边环境中动态范围的场景影像数据并进行预处理；基于预处理后的场景影像数据获取海上场景中的色度信息；基于色度信息得到场景影像数据的亮度图像，并基于亮度图像对色度信息进行更新；通过饱和度、曝光度和对比度计算生成场景影像数据的特征向量；对场景影像数据进行标记，基于特征向量及标记值构建为训练样本并输入SVR模型，得到训练模型；通过训练模型对亮度图像重新排序及图像融合；将更新后的色度信息与融合后的亮度图像进行线性组合，得到360全景影像。本发明专利技术能够全天候地获得高动态范围区域内的清晰影像画面，为智能船舶航行提供了安全的保障。障。障。

【技术实现步骤摘要】
一种船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法


[0001]本专利技术涉及船舶航行辅助系统的画面优化
，特别是涉及一种船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法。

技术介绍

[0002]现阶段船舶行驶过程中，由于光照影响，主要面临两个问题：一个是传统的摄像机动态范围过小，强烈光照下无法获取海面场景中超出动态范围的画面；另一个是海面夜间光线过暗，航行中摄像头无法采集到清晰的画面。
[0003]对于摄像机动态范围过小的问题，在船用360全景影像系统中，使用宽动态技术中的多曝光融合方法来解决。宽动态技术可以将航行时周围场景中因为不同曝光量产生的极亮和极暗的部分，同时清晰的显示出来，获得清晰的影像画面。宽动态需要同时面向高动态范围(HDRI)的海面场景与低动态范围(LDRI)的传统摄像机，并保留画面中亮区与暗区的细节信息。其主要方法采用多曝光融合技术，对低动态范围画面进行处理。而现阶段多曝光融合的主要处理方法为直接权重平均，此方法导致融合后的图像丢失大量细节信息，影响整个系统辅助航行。对于夜间航行过程中海面光照不足引起摄像机采集不清晰的画面问题，在船用360全景影像系统中，采用夜视模式来解决。任何物体自身都具有红外辐射，夜视模式作为一种应用于图像采集与处理的技术，主要是通过主动红外线的照射提升物体红外反射强度，再通过采用光电效应原理与光电子成像方法，扩展人眼的视觉能力。现阶段，可将夜视技术划分为被动夜视与主动夜视。被动夜视具体来说就是利用已有的或是自然光线形成的红外线进行识别与监测，需要探测有热度、红外线辐射散发特定波长的物体，但是面对热源干扰，其红外穿透力比较微弱，很容易遭到遮挡与阻断。相反，主动夜视就是通过人为的方式对物体本身微弱的辐射进行增强处理，具有更强的抗干扰能力，目标亮度强并且场景反差大，可以以较低成本，提高成像的清晰度。虽然隐蔽性稍弱，但是在不需要对隐蔽性要求很高的正常海上航行来说，主动夜视是较为合适的选择。然而主动夜视通常选择普通近红外照射等作为光源，其照射距离最多150m，如果航行中遇到恶劣天气，比如大雾等，夜视性能就会明显下降，使得主动夜视系统的工作距离受到局限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，以解决现有技术的问题，能够全天候地获得高动态范围区域内的清晰影像画面，为智能船舶航行提供了安全的保障。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，包括：
[0006]S1、在船舶航行过程中，采集船舶周边环境中动态范围的场景影像数据，并对采集的所述场景影像数据进行预处理；其中，同一场景下的所述场景影像数据包括若干个不同亮度的画面；
[0007]S2、基于预处理后的所述场景影像数据，获取海上场景中的色度信息；
[0008]S3、基于海上场景中的色度信息，得到所述场景影像数据的亮度图像，并基于所述亮度图像对所述海上场景中的色度信息进行更新；
[0009]S4、对预处理后的所述场景影像数据中的每个像素分别进行饱和度、曝光度和对比度计算，生成所述场景影像数据的特征向量；
[0010]S5、对预处理后的所述场景影像数据进行标记，基于所述场景影像数据的特征向量及标记值构建为训练样本，将所述训练样本输入支持向量回归SVR模型，得到训练模型；
[0011]S6、通过所述训练模型对所述场景影像数据的亮度图像进行重新排序，并对重新排序后的所述亮度图像进行图像融合；
[0012]S7、将步骤S3中更新后的色度信息与步骤S6中融合后的亮度图像进行线性组合，得到船舶航行过程中周边环境的360全景影像。
[0013]优选地，所述S1中，采集船舶周边环境中动态范围的场景影像数据的过程中还包括夜视模式。
[0014]优选地，所述夜视模式采用主动夜视方法，所述主动夜视方法的实现步骤如下：
[0015]在船舶航行过程中，利用红外发射器对海上目标物体进行照射，通过所述目标物体对红外线的反射，形成红外反射信号；
[0016]利用接收装置接收所述红外反射信号，所述红外反射信号的光线波长为800～1000nm；
[0017]通过摄像头中红外变相管的阴极面将接收到的所述红外反射信号由光学信号转化为电信号，形成所述目标物体的可见影像，即场景影像数据。
[0018]优选地，所述摄像头采用CCD传感器。
[0019]优选地，所述S2中，获取海上场景中的色度信息的具体方法包括：
[0020]根据曝光度对所述场景影像数据进行排序；
[0021]根据排序结果选取中间曝光度的两幅影像，并采用加权平均融合算法对选取的两幅影像进行融合，得到海上场景中的色度信息；其中，采用加权平均融合算法对选取的两幅影像进行融合如下式所示：
[0022]F(m，n)＝w1A(m，n)+w2B(m，n)m＝1，2，...，M n＝1，2，...，N
[0023]式中，(m，n)为影像中某点的像素，A(m，n)、B(m，n)为选取的两幅影像，F(m，n)为两幅影像的融合结果，w1为影像A(m，n)的权重系数，w2为影像B(m，n)的权重系数；M为影像中像素的行数，N为影像中像素的列数。
[0024]优选地，所述S3具体包括：
[0025]基于海上场景中的色度信息R
s
，G
s
和B
s
获取亮度图像，亮度图像I
s
的获取如下式所示：
[0026]I
s
＝0.299
×
R
s
+0.587
×
G
s
+0.114
×
B
s
；
[0027]基于所述亮度图像I
s
对海上场景中的色度信息R
s
，G
s
和B
s
进行更新，如下式所示：
[0028]R
′
s
＝(R
s
/I
s
)
λ
[0029]G
′
s
＝(G
s
/I
s
)
λ
[0030]B
′
s
＝(B
s
/I
s
)
λ
[0031]式中，R
′
s
、G
′
s
、B
′
s
为更新后的色度信息，λ为饱和度调节参数。
[0032]优选地，所述S4中，所述场景影像数据的曝光度的计算包括：对所述场景影像数据的红色分量、绿色分量、蓝色分量分别进行高斯处理，对所述红色分量、绿色分量、蓝色分量的高斯处理结果进行乘积，得到所述场景影像数据的曝光度；
[0033]所述场景影像数据的对比度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，其特征在于，包括：S1、在船舶航行过程中，采集船舶周边环境中动态范围的场景影像数据，并对采集的所述场景影像数据进行预处理；其中，同一场景下的所述场景影像数据包括若干个不同亮度的画面；S2、基于预处理后的所述场景影像数据，获取海上场景中的色度信息；S3、基于海上场景中的色度信息，得到所述场景影像数据的亮度图像，并基于所述亮度图像对所述海上场景中的色度信息进行更新；S4、对预处理后的所述场景影像数据中的每个像素分别进行饱和度、曝光度和对比度计算，生成所述场景影像数据的特征向量；S5、对预处理后的所述场景影像数据进行标记，基于所述场景影像数据的特征向量及标记值构建为训练样本，将所述训练样本输入支持向量回归SVR模型，得到训练模型；S6、通过所述训练模型对所述场景影像数据的亮度图像进行重新排序，并对重新排序后的所述亮度图像进行图像融合；S7、将步骤S3中更新后的色度信息与步骤S6中融合后的亮度图像进行线性组合，得到船舶航行过程中周边环境的360全景影像。2.根据权利要求1所述的船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，其特征在于，所述S1中，采集船舶周边环境中动态范围的场景影像数据的过程中还包括夜视模式。3.根据权利要求2所述的船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，其特征在于，所述夜视模式采用主动夜视方法，所述主动夜视方法的实现步骤如下：在船舶航行过程中，利用红外发射器对海上目标物体进行照射，通过所述目标物体对红外线的反射，形成红外反射信号；利用接收装置接收所述红外反射信号，所述红外反射信号的光线波长为800～1000nm；通过摄像头中红外变相管的阴极面将接收到的所述红外反射信号由光学信号转化为电信号，形成所述目标物体的可见影像，即场景影像数据。4.根据权利要求3所述的船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，其特征在于，所述摄像头采用CCD传感器。5.根据权利要求1所述的船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，其特征在于，所述S2中，获取海上场景中的色度信息的具体方法包括：根据曝光度对所述场景影像数据进行排序；根据排序结果选取中间曝光度的两幅影像，并采用加权平均融合算法对选取的两幅影像进行融合，得到海上场景中的色度信息；其中，采用加权平均融合算法对选取的两幅影像进行融合如下式所示：F(m，n)＝w1A(m，n)+w2B(m，n)m＝1，2，...，M n＝1，2，...，N式中，(m，n)为影像中某点的像素，A(m，n)、B(m，n)为选取的两幅影像，F(m，n)为两幅影像的融合结果，w1为影像A(m，n)的权重系数，w2为影像B(m，n)的权重系数；M为影像中像素的行数，N为影像中像素的列数。6.根据权利要求1所述的船用360全景影像系统的宽动态影像处理方法，其特征在于，所述S3具体包括：基于海上场景中的色度信息R
S
，G
S
和B
S
获取亮度图像，亮度图像I
s
的获取如下式所示：
I
s
＝0.299
×
R
s
+0.587
×
G
s
+0.114
×
B
s
；基于所述亮度图像I
s
对海上场景中的色度信息R
S
，G
S
和B
S
进行更新，如下式所示：R
′<...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓斐，王晓原，姜雨函，张朋元，李一，夏国强，杨顺利，桑文征，
申请(专利权)人：智慧航海青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：