面阵相机多适应性高级平场校正方法技术

本发明专利技术涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种面阵相机多适应性高级平场校正方法，包括，基础图像的通道选择、像素点的采样处理、采样点的三元结构数据储存，确定拟合曲面的三元四次方程，确定方程并计算拟合亮度值，与坐标处的平场校正增益值。本发明专利技术只需要拍一张图片即可导出平场系数并生成平场，只需要采样时遵循亮度区间小设置的最小亮度差值进行判断，且保障中央和四周采样点的分布即可，操作更加简洁方便；同时一张图像只需对应一个平场校正函数，在图像分辨率非常大的情况下，节省不少计算时间，并且无需每个像素点关联一个函数，导致的结果的效果受光源环境干扰程度较大，适应性低，因此提高了，平场校正的全适应性。平场校正的全适应性。平场校正的全适应性。

【技术实现步骤摘要】
面阵相机多适应性高级平场校正方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种面阵相机多适应性高级平场校正方法。

技术介绍

[0002]理想情况下，当相机各像元接收到的辐照度相等即探测器整个靶面辐照均匀时，得到图像中所有像素点的灰度值应该是相等的。而实际上对任意CCD和CMOS相机而言，各像素对相同的辐照度产生的灰度值并不相同，称为探测器的响应非均匀性。导致响应非均匀性的原因包括：相机的CCD或CMOS芯片本身的结构材料和制造工艺等具有局部差异性；各像元的光谱响应函数不同；读出噪声和暗电流噪声的差异性等。平场校正的目的就是校正上述非均匀性。相机标定是获得相机输出灰度与入射辐照度之间定量关系的重要手段之一，得到标定结果后可以由相机灰度反演出入射辐照度。在一些对图像质量要求较高的成像领域和光度测量领域，例如天文观测、遥感成像、光度测量、基因测序荧光成像等，需要对相机进行平场校正和标定。这类相机探测器的响应近似为线性，因此最常用的平场校正方法是两点校正，需要暗场和明场两个不同能量等级的场景，获得每个像素的校正参数：增益和偏置，采用该参数可实现任意场景图像的平场校正。相机标定可以采用两点标定和多点标定等方式，对于响应线性的探测器，两点标定即可获得探测器响应灰度与入射能量的关系。多点标定则有助于研究相机的非线性响应现象，可用于相机响应线性度检测以及宽动态范围的平场校正。
[0003]相机标定和平场校正的关键是需要亮度可调并能够实时监测的均匀光源，现有的光源通常为积分球。积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，光线在球内部被均匀地反射及漫射，在球面上形成均匀的光强分布，因此输出孔所得到的光线为非常均匀的漫射光束。但是积分球的价格昂贵、体积大、辐射能量对相机标定而言余量过大，因此对使用场景有所限制。
[0004]中国专利公开号：CN114757853A，公开了一种平场校正函数的获取方法及系统、平场校正方法及系统；其技术点是将两组于不同灰度场景下拍摄的图像分别进行图像均值化处理，获得两张均值图像；确定出均值图像的亮区，获取亮区中所有像素点的灰度平均值；结合两张均值图像亮区的灰度平均值，以及两张均值图像中位置相对应的像素点的灰度值，获取各个位置相对应的像素点的平场校正函数的校正系数；结合两张均值图像中位置相对应的像素点的灰度值、校正系数，反算出各个位置相对应的像素点的平场校正函数的校正常数；代入校正系数和校正常数，得到各个位置相对应的像素点的平场校正函数；由此可见，在现有技术中需要拍摄多组图片且需要确定亮区和暗区，同时现有技术中每个像素点关联一个函数，导致的结果的效果受光源环境干扰程度较大，适应性低。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种面阵相机多适应性高级平场校正方法，用以克服现有技术
中平场校正计算复杂且适应性较低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种面阵相机多适应性高级平场校正方法，包括，
[0007]步骤S1，使用相机拍摄一张基础图像，并对所述基础图像进行判定，根据基础图像类型选择处理通道；
[0008]步骤S2，根据预设采样点数与中心采样比，确定预设中心采样点数与预设边缘采样点数，根据设置标准分解距离判定采样位置与基础图像中心的距离，判定采样处为中心区域或是边缘区域，设置最小亮度差值确定采样处位置的亮度差值与各已采样点的亮度差值，确定是否选取采样处的点为中心采样点或边缘采样点数；
[0009]步骤S3，将采样后的像素以三元结构进行存储，若基础图像为单通道灰度图像，采样像素位置处单通道的灰度值；若基础图像为三通道彩色，则分别存储采样像素位置处的三个通道的灰度值；
[0010]步骤S4，通过得到的采样点三元结构数据，拟合三维空间下的曲面使各采样点的值拟合至该曲面，并计算该曲面方程的三元四次方程；
[0011]步骤S5，将采样点的代入方程求出系数值，确定方程，采用最小二乘法，构造矩阵；
[0012]步骤S6，选取一个常量，表示平场校正后的期望亮度值，把采样像素位置处坐标代入到拟合曲面方程的三元四次方程中求出拟合亮度值，与坐标处的平场校正增益值，并对图像每个坐标的像素值与校正增益值相乘并应用，得到最终的平场图像。
[0013]进一步地，在所述步骤S1中，对所述基础图像进行判定，
[0014]若基础图像为灰度图像，则直接通过单通道灰度图进行像素点的采样；
[0015]若基础图像为彩色图像，则通过三通道彩色图将基础图像分离为三个通道，并分别进行像素点的采样处理。
[0016]进一步地，在所述步骤S2中，设置预设采样点数与中心采样比，将预设采样点数与中心采样比相乘，得到预设中心采样点数，并将预设采样点数与预设中心采样点数做差，得到预设边缘采样点数。
[0017]进一步地，在所述步骤S2中，设置标准分解距离，在对基础图像进行采样点的采样时，随机选取任意一图像点为初采样点，并计算初采样点距离基础图像中心点之间的距离记为实时采样距离，根据标准分解距离对实时采样距离进行判定，
[0018]若实时采样距离小于等于标准分解距离，则判定初采样点为中心采样点，并根据基础图像中心区域已采样的采样点的数量对初采样点进行判断，以确定是否保留该初采样点；
[0019]若实时采样距离大于标准分解距离，则判定初采样点为边缘采样点，并根据基础图像边缘区域已采样的采样点的数量对初采样点进行判断，以确定是否保留该初采样点，并将更改标记为边缘采样点。
[0020]进一步地，在所述步骤S2中，在确定初采样点为中心采样点时，获取基础图像中心区域已采样的采样点的数量，并根据预设中心采样点数对基础图像中心区域已采样的采样点的数量进行判定，
[0021]若基础图像中心区域已采样的采样点的数量等于预设中心采样点数，则删除该初采样点，并在基础图像上随机选取另一图像点为下一初采样点进行判定；
[0022]若基础图像中心区域已采样的采样点的数量小于预设中心采样点数，则根据各已
采样的中心采样点的亮度值确定是否保留该初采样点；
[0023]进一步地，在所述步骤S2中，在确定初采样点为边缘采样点时，获取基础图像边缘区域已采样的采样点的数量，并根据预设边缘采样点数对基础图像边缘区域已采样的采样点的数量进行判定，
[0024]若基础图像边缘区域已采样的采样点的数量等于预设边缘采样点数，则删除该初采样点，并在基础图像上随机选取另一图像点为下一初采样点进行判定；
[0025]若基础图像边缘区域已采样的采样点的数量小于预设边缘采样点数，则根据各已采样的边缘采样点的亮度值确定是否保留该初采样点；
[0026]直至基础图像边缘区域与中心区域的已采样的采样点的数量均等于预设中心采样点数与预设边缘采样点数时，采样完成停止采样。
[0027]进一步地，在所述步骤S2中，设置最小亮度差值，在根据各已采样的边缘采样点或中心采样点的亮度值确定是否保留该初采样点时，获取各已采样的边缘采样点或中心采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面阵相机多适应性高级平场校正方法，其特征在于，包括，步骤S1，使用相机拍摄一张基础图像，并对所述基础图像进行判定，根据基础图像类型选择处理通道；步骤S2，根据预设采样点数与中心采样比，确定预设中心采样点数与预设边缘采样点数，根据设置标准分解距离判定采样位置与基础图像中心的距离，判定采样处为中心区域或是边缘区域，设置最小亮度差值确定采样处位置的亮度差值与各已采样点的亮度差值，确定是否选取采样处的点为中心采样点或边缘采样点数；步骤S3，将采样后的像素以三元结构进行存储，若基础图像为单通道灰度图像，采样像素位置处单通道的灰度值；若基础图像为三通道彩色，则分别存储采样像素位置处的三个通道的灰度值；步骤S4，通过得到的采样点三元结构数据，拟合三维空间下的曲面使各采样点的值拟合至该曲面，并计算该曲面方程的三元四次方程；步骤S5，将采样点的代入方程求出系数值，确定方程，采用最小二乘法，构造矩阵；步骤S6，选取一个常量，表示平场校正后的期望亮度值，把采样像素位置处坐标代入到拟合曲面方程的三元四次方程中求出拟合亮度值，与坐标处的平场校正增益值，并对图像每个坐标的像素值与校正增益值相乘并应用，得到最终的平场图像。2.根据权利要求1所述的面阵相机多适应性高级平场校正方法，其特征在于，在所述步骤S1中，对所述基础图像进行判定，若基础图像为灰度图像，则直接通过单通道灰度图进行像素点的采样；若基础图像为彩色图像，则通过三通道彩色图将基础图像分离为三个通道，并分别进行像素点的采样处理。3.根据权利要求1所述的面阵相机多适应性高级平场校正方法，其特征在于，在所述步骤S2中，设置预设采样点数与中心采样比，将预设采样点数与中心采样比相乘，得到预设中心采样点数，并将预设采样点数与预设中心采样点数做差，得到预设边缘采样点数。4.根据权利要求3所述的面阵相机多适应性高级平场校正方法，其特征在于，在所述步骤S2中，设置标准分解距离，在对基础图像进行采样点的采样时，随机选取任意一图像点为初采样点，并计算初采样点距离基础图像中心点之间的距离记为实时采样距离，根据标准分解距离对实时采样距离进行判定，若实时采样距离小于等于标准分解距离，则判定初采样点为中心采样点，并根据基础图像中心区域已采样的采样点的数量对初采样点进行判断，以确定是否保留该初采样点；若实时采样距离大于标准分解距离，则判定初采样点为边缘采样点，并根据基础图像边缘区域已采样的采样点的数量对初采样点进行判断，以确定是否保留该初采样点，并将更改标记为边缘采样点。5.根据权利要求4所述的面阵相机多适应性高级平场校正方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在确定初采样点为中心采样点时，获取基础图像中心区域已采样的采样点的数量，并根据预设中心采样点数对基础图像中心区域已采样的采样点的数量进行判定，若基础图像中心区域已采样的采样点的数量等于预设中心采样点数，则删除该初采样点，并在基础图像上随机选取另一图像点为下一初采样点进行判定；若基础图像中心区域已采样的采样点的数量小于预设中心采样点数，则根据各已采样
的中心采样点的亮度值确定是否保留该初采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂忠强，
申请(专利权)人：深圳市度申科技有限公司，
类型：发明
国别省市：