用于对准多个数字图像的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于对准多个第一数字图像的方法和装置。各个第一数字图像包括多个均与像素值相关联的像素。该方法包括针对各个第一数字图像生成第二数字图像。具体地，针对第一数字图像的多个像素中的各个像素，确定如下数字，该数字用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值。该方法还包括将所述数字作为像素值分配给第二数字图像的与所述第一数字图像的该像素相对应的像素。该方法还包括基于多个第二数字图像生成对准参数。该方法还包括基于对准参数对准多个第一数字图像。根据本发明专利技术，能够有效及快速地对准多个数字图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及用于对准多个数字图像的方法和装置。
技术介绍
高动态范围(High-Dynamic Range,HDR)图像在图像处理、计算机图形和虚拟现实领域得到了广泛应用，以用于模拟现实世界。最常用的HDR生成方法通过多个具有不同曝光量的低动态范围(low dynamic range, LDR)图像来合成HDR图像。关键的是，由于相机移动而需要对准LDR图像以避免HDR图像模糊。图像对准或配准已成为图像处理和计算机显像中的基本问题。尽管已经提出了很多技术，但是配准方法大体上可以分为两类:基于像素(基于强度/基于面积)的算法和基于特征的算法。基于强度的方法使用像素之间的匹配来得到两个图像之间的参量变换(parametric transformation)。对于基于特征的方法,在根据通过那些对应关系估计的参量变换对特征和图像进行匹配和卷绕(wrap)之前，首先从各个图像提取不同的特征。由于基于特征的方法不直接作用于图像强度，所以更适合于亮度(强度)发生变化的情形。不同于改变亮度的传统情况(在传统情况下很好地获得了各个图像)，用于HDR合成的具有不同曝光量的潜在图像在强度上具有很大差异，以表示真实场景的整个动态范围。具体地，用于HDR生成的图像序列包括严重曝光不足的图像和过度曝光的图像。强度的较大差异导致了难以使用基于强度的图像对准方法。而且，饱和或近乎饱和给基于特征的方法的使用带来了巨大挑战，这是因为在图像中检测到的一个特征可能不会出现在另一个图像中。如果考虑到动态场景，这种情况对于基于强度的方法和基于特征的方法更具挑战性，这是因为内容变化导致难以检测一致的特征。目前，已经采用一些技术来对准一组不同曝光的图像。采用尺度不变特征变换(scale-1nvariant feature transform, SIFT)方法来检测LDR图像中的特征点(关键点)，然后，使用随机抽样一致(RANdom SAmple Consensus, RANSAC)方法来得到关键点的最佳配对，并导出变换参数。已经提出改进型SIFT方法来检测角点(corner)作为特征点。为了减小强度差异对提取特征点的影响，这两种SIFT方法均作用于对比度域(contrastdomain)。同时，采用基于强度的方法来提取特征点。为了处理强度差异，研究人员提出了借助相机响应函数(camera response function, CRF)将所有LDR图像制成相同的曝光量。这意味着，在这两种方法中，在配准之前就必须知道CRF，这在HDR合成中不是常见的情形。传统上，通过凭经验“优选的”联合参数模型(comparametric model)来关联LDR图像，并通过优化算法(例如Levenberg-Marquardt算法)同时执行空间和色调配准。应该注意的是，该方法包括大量的被同时估计的参数(9(q_l)个参数，其中q是LDR图像的数量)。一般而言，高维优化可能无法确保全局解，而且搜寻速度非常慢。为了减少计算负担，提出一种使用分段线性联合参数模型(piecewise linear comparametric model)的改进方案。还提出了一种不同于前述配准的被称为中值门限位图(Median ThresholdBitmap,MTB)的方案，该方案将各个LDR图像转换成二进制图像，基于该二进制图像执行对准。该算法通常用于对准曝光不同的图像，这是因为它的速度快，且用于解决平移运动的图像对准。随后，它被扩展到旋转对准。然而，MTB存在以下缺点。第一，简单的中值门限将导致原始图像的大量信息丢失。第二，转换对噪声非常敏感，尤其对靠近中值的像素而言。第三，如果中值对于曝光过度和曝光不足的图像而言是饱和的，那么这种转换肯定是不准确的。
技术实现思路
各实施方式提供用于对准多个数字图像的方法和装置，该方法和装置至少部分地解决了上述问题。在一个实施方式中，提供了一种对准多个第一数字图像的方法。各个所述第一数字图像包括多个像素，其中各个所述像素与像素值相关联。该方法包括针对各个所述第一数字图像生成第二数字图像。在一个实施方式中，针对所述第一数字图像生成所述第二数字图像的步骤包括针对所述第一数字图像的多个像素中的各个像素(例如，第一数字图像的像素的子集)确定如下数字，该数字用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值。该方法还包括将所述数字作为像素值分配给第二数字图像的与所述第一数字图像的该像素相对应的像素。该方法还包括基于上述多个第二数字图像生成对准参数。该方法还包括基于上述对准参数来对准所述多个第一数字图像。在一个实施方式中，提供了一种用于对准多个第一数字图像的装置。各个所述第一数字图像包括多个像素，其中各个所述像素与像素值相关联。所述装置包括第一生成器，所述第一生成器用于针对各个所述第一数字图像生成第二数字图像。在一个实施方式中，针对所述第一数字图像生成所述第二数字图像的所述步骤包括针对所述第一数字图像的多个像素中的各个像素确定如下数字，所述数字用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值。该装置还包括分配单元，所述分配单元用于将所述数字作为像素值分配给所述第二数字图像的与所述第一数字图像的该像素相对应的像素。该装置还包括第二生成器，所述第二生成器用于基于上述多个第二数字图像生成对准参数。该装置还包括对准单元，所述对准单元用于基于所述对准参数来对准所述多个第一数字图像。应该理解，方法独立权利要求的从属权利要求中所述的实施方式对于所适用的相应装置权利要求类似有效，反之亦然。附图说明在附图中，不同示图中的相同附图标记通常表示相同的部分。没有必要按照比例绘制附图，相反，重点通常放在本专利技术的原理的说明上。在下面的说明中，参照附图描述了本专利技术的各个实施方式，其中:图1表示一个实施方式中用于对准多个第一数字图像的方法；图2表示一个实施方式中用于对准多个第一数字图像的装置；图3表示两个曝光不同的图像的比较图；以及图4表示示例性实施方式的用于对准多个第一数字图像的方法的流程图。图5表示用于说明实施方式的对准方法的流程图。具体实施例方式下列详细描述参照了附图，附图以例证的方式说明了可以实施本专利技术的具体细节和实施方式。充分描述了这些实施方式，以使本领域技术人员能够实施本专利技术。在这一点上，参照所描述附图的方位来使用方向术语，例如，“顶”、“底”、“前”、“后”、“靠前”、“靠后”等。因为可以沿着多个不同的方位设置实施方式的部件，所以这些方向术语用于图示目的，而非限制。可以采用其它实施方式，并可以在不偏离本专利技术范围的情况下做出结构、逻辑和电气方面的改变。各实施方式没有必要互相排斥，这是因为一些实施方式可以与一个或多个其它实施方式组合，以形成新的实施方式。因此，不是以限制的方式进行以下描述的，而本专利技术的范围由所附的权利要求书限定。本文使用的措辞“示例性的”意味着“用作示例、实例或例证”。本文中描述的作为“示例”的任何实施方式或设计都没必要解释为与其它实施方式或设计更优选或更有利。图1表示一个实施方式的用于对准多个第一数字图像的方法100。各个第一数字图像可以包括多个像素，其中，各个像素均与像素值相关联。方法100包括步骤101:针对各个第一数字图像生成第二数字图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对准多个第一数字图像的方法，各个所述第一数字图像包括多个像素，所述多个像素中的各个像素与像素值相关联，所述方法包括：针对各个所述第一数字图像生成第二数字图像，其中，针对所述第一数字图像生成所述第二数字图像的所述步骤包括：针对所述第一数字图像的多个像素中的各个像素，确定如下数字，所述数字用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值；将所述数字作为像素值分配给所述第二数字图像的与所述第一数字图像的该像素相对应的像素；基于所述多个第二数字图像生成对准参数；以及基于所述对准参数来对准所述多个第一数字图像。

【技术特征摘要】
2011.08.15 SG 201105851-81.一种用于对准多个第一数字图像的方法，各个所述第一数字图像包括多个像素，所述多个像素中的各个像素与像素值相关联，所述方法包括: 针对各个所述第一数字图像生成第二数字图像，其中，针对所述第一数字图像生成所述第二数字图像的所述步骤包括:针对所述第一数字图像的多个像素中的各个像素，确定如下数字，所述数字用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值； 将所述数字作为像素值分配给所述第二数字图像的与所述第一数字图像的该像素相对应的像素； 基于所述多个第二数字图像生成对准参数；以及 基于所述对准参数来对准所述多个第一数字图像。2.如权利要求1所述的方法，其中，针对所述第一数字图像的多个像素中的各个像素确定用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值的所述数字的所述步骤包括: 基于该像素的像素值与该像素的所述邻近像素的像素值的比较，确定该像素的所述邻近像素中的各个像素的相对值；及 基于所确定的相对值，确定用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值的所述数字。3.如权利要求2所述的方法，其中，基于该像素的像素值与该像素的邻近像素的像素值的比较来确定该像素的各个邻近像素的相对值的所述步骤包括: 确定该像素的像素值与该像素的所述邻近像素的像素值之间的差；以及 将所述差与阈值进行比较。4.如权利要求3所述的方法，其中，当所述差大于所述阈值时，所述相对值被确定为第一预定值。5.如权利要求3所述的方法，其中，当所述差的绝对值小于或等于所述阈值时，所述相对值被确定为第二预定值。6.如权利要求3所述的方法，其中，当所述差小于所述阈值的相反值时，所述相对值被确定为第三预定值。7.如权利要求2所述的方法，其中，用于表示该像素的邻近像素的相对于该像素的像素值的像素值的所述数字被确定为该像素的所述邻近像素中各个像素的所述相对值的总和。8.如权利要求7所述的方法，其中，各个所述相对值被不同地加权。9.如权利要求3所述的方法，其中，基于比较图确定所述阈值，所述比较图是所述多个第一数字图像中的基准第一数字图像与目标第一数字图像之间的二维联合直方图。10.如权利要求9所述的方法，其还包括:针对所述基准第一数...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍世虔，王逸平，李正国，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：