【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，尤其涉及基于通道增益合成的多波段平场矫正方法。
技术介绍
1、近年来，视觉检测在显示面板制造、生命科学、半导体制造和航空航天等领域中应用广泛。图像传感器作为视觉检测的核心部件，其成像质量决定了检测的精度。而采集图像由于光照影响、像元响应不一致、背景噪声等因素，其图像中各像素输出值与期望值存在偏差，需要研究生成高质量图像的平场精确标定和矫正方法。
2、传统平场校正方法是通过改变每个像素响应直线的斜率和偏移，即信号增益和偏移量，使所有像素点的响应直线相同。一般进行平场校正需要进行暗场校正和眀场校正两个步骤，首先相机对暗场进行一次曝光，得到每个像元的偏移；接下来对均匀光照条件下的灰度均匀物体进行一次成像，得到均匀场图像，最后用均匀光场图像减去暗场图像，用相对标定的方法对图像增益进行校正。
3、目前关于多波段的平场校正主要是是基于目标区域在自然光源环境下三个波段对应的灰度权重和三个波段光源环境下所采集目标区域的三个灰度值，确定目标区域在自然光源下的平场灰度值；之后，针对目标区域中任一像元：基于目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及目标区域的平场灰度值，确定像元的灰度校正系数；并利用灰度校正系数对像元的灰度值进行校正，得到像元平场灰度值。解决了自然光源下特定红、绿、蓝光源的波段变化导致图像传感器对像元响应不一致的问题。然而该校正增益没有考虑到同种颜色光波段变化对像元响应产生的影响，也没有考虑图像传感器中颜色滤波阵列对于光源的分波段作用，且不能根据光源现场环境动态调整矫正参数，对
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，根据图像传感器特性分通道进行多波段的像素输出矫正，使得在不同波段光照条件下图像传感器像元响应一致。
2、本专利技术提出的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，方法步骤如下：
3、s1：确定分离通道数，获取通道对应的光谱响应范围；
4、s2：将各个通道的光谱响应范围以固定等距波长间隔细分每个光谱响应波段，创造分组的多波段等亮度均匀光照条件，并获得所述多波段等亮度均匀光照条件下的采集图像；
5、s3：对每幅采集图像，获取其每个像素的像素值，并建立每个像素输出的线性方程；
6、s4：根据线性方程，获取单个像素在特定波段的增益，确定每个像素的矫正输出方程；
7、s5：分别在各个通道波段内，建立组内波长与增益的函数关系；
8、s6：根据图像传感器光谱响应参数确定各通道内标准特定波长，分别获取各个通道波段内特定波长的增益与增益权重，拟合获得模拟增益；
9、s7：用模拟增益逐点更新目标图像中单个像素的矫正输出方程，得到每个像素的矫正像素输出值，实现平场矫正。
10、优选地，s1中根据图像传感器的光谱响应通道数，确定分离通道数；根据图像传感器的光谱响应曲线，确定通道内对应的光谱响应范围。
11、优选地，s2中将各个通道通道光谱响应范围λi1至λi2的等亮度均匀光以固定波长间隔λ，通过可调光谱亮度源创造组的多波段等亮度均匀光照条件；若不能整除，可将余量设为新的一组，即共计组。
12、优选地，s3中各通道特定波段平场图像数量为单幅图像中包括n*m个像素点；所述第k(k＝1,2...i)张图像单个像素矫正像素输出的线性方程为：
13、yn,m_k＝gn,m_k×xk+on,m_k
14、其中，yn,m_k表示第k张图像中第n行第m列像素点的像素值，特别地，对于线阵图像传感器，可以指定n为扫描方向的像素排列序号，m为非扫描方向的像素排列序号，xk表示第k张图像目标或者场景的辐射亮度，gn,m_k表示第k张图像中第n行第m列像素点的响应度，on,m_k表示第k张图像中第n行第m列像素点的偏置。
15、优选地，s4中获取第k张图像单个像素在特定波段的增益的方法为：
16、s41：获取光学封闭条件下的线性方程；
17、s42：获取各通道内特定波段均匀光照条件下的一组或改变该通道波段亮度的多组线性方程；
18、s43：通过方程组求解增益与更新矫正输出方程。
19、优选地，s43中第k张图像单个像素矫正输出方程为：
20、其中，in,m_k表示第k张图像中第n行第m列像素点的像素输出值，αn,m_k表示第k张图像中第n行第m列像素点的增益，βn,m_k表示第k张图像中第n行第m列像素点的模拟偏置，可由αn,m_k确定。
21、优选地，s5中建立组内波长与增益的函数关系的方法为：
22、s51：在特定波段内，用区间中值作为自变量、区间增益作为因变量进行函数拟合；
23、s52：在各个通道内，采取同种拟合方法确定函数映射关系。
24、优选地，s6中模拟增益获得的方法步骤如下：
25、s61：通过图像传感器光谱响应参数确定多波段标准特定波长，即各通道内需要拟合的特定波长；
26、s62：通过各通道内的拟合函数关系，确定上述特定波长对应的增益值；
27、s63：确定各个通道内特定波长的增益权重；
28、s64：对各通道内的增益值施加对应的增益权重；
29、s65：各通道加权拟合获得模拟增益。
30、优选地，s63中增益权重确定的方法为：通过图像传感器颜色滤波阵列下目标光源反映的通道占比，获取增益权重；若为单通道图像，则增益权重视为1。
31、优选地，s7中矫正像素输出值获取方法为：
32、s71：获取目标图像输出的每个原始像素值；
33、s72：将原始像素值带入更新后单个像素的像素输出方程，得到通道合成后的矫正像素输出值。
34、本专利技术的有益技术效果：
35、(1)本专利技术的平场矫正方法具有适用性，对于不同的图像传感器均可实现定标和矫正；
36、(2)本专利技术的平场矫正方法考虑到图像传感器的颜色滤波阵列和具体应用场景，通过通道分离和加权合成的模拟增益可以对目标图像实现理想化的矫正，确保成像质量；
37、(3)本专利技术的平场矫正方法不再将分波段变化对像元响应的影响简化视作线性关系，而是通过数值构建函数模型，更加精确、有效；
38、(4)本专利技术的平场矫正方法将波段细分，通过更广的数据和科学拟合方法可以获得更加精确的映射关系，使矫正结果实现最优化；
39、(5)本专利技术的平场矫正方法根据图像传感器特性分通道进行多波段的像素输出矫正，使得在不同波段光照条件下图像传感器像元响应一致。
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1.基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，方法步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S1中根据图像传感器的光谱响应通道数，确定分离通道数；根据图像传感器的光谱响应曲线，确定通道内对应的光谱响应范围。
3.根据权利要求1所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S2中将各个通道通道光谱响应范围λi1至λi2的等亮度均匀光以固定波长间隔λ，通过可调光谱亮度源创造组的多波段等亮度均匀光照条件；若不能整除，可将余量设为新的一组，即共计组。
4.根据权利要求3所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S3中各通道特定波段平场图像数量为单幅图像中包括n*m个像素点；所述第k(k＝1,2...i)张图像单个像素矫正像素输出的线性方程为：
5.根据权利要求4所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S4中获取第k张图像单个像素在特定波段的增益的方法为：
6.根据权利要求5所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S43中第
7.根据权利要求1所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S5中建立组内波长与增益的函数关系的方法为：
8.根据权利要求1所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S6中模拟增益获得的方法步骤如下：
9.根据权利要求8所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S63中增益权重确定的方法为：通过图像传感器颜色滤波阵列下目标光源反映的通道占比，获取增益权重；若为单通道图像，则增益权重视为1。
10.根据权利要求1所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，S7中矫正像素输出值获取方法为：
...【技术特征摘要】
1.基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，方法步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，s1中根据图像传感器的光谱响应通道数，确定分离通道数；根据图像传感器的光谱响应曲线，确定通道内对应的光谱响应范围。
3.根据权利要求1所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，s2中将各个通道通道光谱响应范围λi1至λi2的等亮度均匀光以固定波长间隔λ，通过可调光谱亮度源创造组的多波段等亮度均匀光照条件；若不能整除，可将余量设为新的一组，即共计组。
4.根据权利要求3所述的基于通道增益合成的多波段平场矫正方法，其特征在于，s3中各通道特定波段平场图像数量为单幅图像中包括n*m个像素点；所述第k(k＝1,2...i)张图像单个像素矫正像素输出的线性方程为：
5.根据权利要求4所述的基于通道增益合成的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张进，黄宇鹤，魏永清，黄亮，夏豪杰，李维诗，张瑞，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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