魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，包括圖像傳感器采集陣列時(shí)序控制模塊，圖像傳感器采集陣列，直方圖閾值統(tǒng)計(jì)模塊，數(shù)字量化模塊，圖像相關(guān)性計(jì)算模塊，圖像改變檢測(cè)模塊，傳感器物理參數(shù)調(diào)整模塊，RAM讀寫控制模以及RAM陣列。本發(fā)明能夠使得對(duì)于不同性質(zhì)的圖像采集物體均能得到對(duì)比度統(tǒng)一性較好的幀圖像，能夠在采集圖像的同時(shí)計(jì)算出圖像重構(gòu)所需要的信息，降低對(duì)后繼圖像重構(gòu)所需求的通用處理器或者DSP的功能需求，降低系統(tǒng)成本，通過流水線處理方簡(jiǎn)化后繼圖像重構(gòu)所需求的通用處理器或者DSP的處理復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的處理速度。
【專利說明】魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)的高速發(fā)展，活體生物特征認(rèn)證和身份識(shí)別越來越多的運(yùn)用到人們的生活中，指紋認(rèn)證作為在生物特征認(rèn)證中具有最高可靠性和性價(jià)比，已經(jīng)成為了當(dāng)前生物認(rèn)證的主流。與此同時(shí)，指紋采集技術(shù)也同時(shí)高速發(fā)展，一個(gè)更低成本，更小體積的傳感器將會(huì)占領(lǐng)巨大的市場(chǎng)，因此具有上述優(yōu)點(diǎn)的刮擦式指紋傳感器成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。刮擦式圖像傳感器的采集面較小，采集到的圖像的分辨率較小。其采集方式為通過將大于采集面的物體在刮擦式圖像傳感器上按某一方向刮擦過去，刮擦式圖像傳感器每隔一定時(shí)間對(duì)采集面接觸的物體進(jìn)行圖像采集，生成若干幀分辨率相同的幀圖像。刮擦式指紋傳感器圖像采集后的指紋數(shù)據(jù)是由若干個(gè)有一定偏移量的固定大小的指紋片順序前后連接組成，能正確的估計(jì)相鄰指紋片的偏移量，就可以將刮擦式指紋傳感器采集到的指紋數(shù)據(jù)拼接成一個(gè)完整的指紋。
[0003]近年來，隨著公眾的逐步接受和認(rèn)可，刮擦式指紋傳感器得到了更廣泛的應(yīng)用。刮擦指紋傳感器因其體積小、功耗低、價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)使其適用于手機(jī)、智能電話、PDA、PC機(jī)、或移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備等場(chǎng)合。除了用于身份驗(yàn)證，它還可以替代鼠標(biāo)或觸摸屏，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作等功能。
[0004]同樣，在其他領(lǐng)域，例如航拍和區(qū)域圖像掃描等，獲取的幀圖像也只是原始圖像的一部分，其圖像獲取裝置也屬于刮擦式圖像傳感器的特例，只不過不需要接觸就能獲取圖像。
[0005]現(xiàn)有的大部分刮擦式圖像傳感器的功能局限于只輸出幀圖像，將幀圖像重構(gòu)成完整的圖像的計(jì)算工作需要用通用處理器或者DSP來完成，而這種方式對(duì)于使用刮擦式圖像傳感器來獲取整體圖像而言，計(jì)算能力較好的通用處理器或者DSP的成本較高；且由于通用處理器的串行指令架構(gòu)使得其處理速度要求刮擦速度較慢，這對(duì)于刮擦速度的使用方式有較大的限制。
[0006]并且現(xiàn)有的刮擦式圖像傳感器對(duì)于不同性質(zhì)的圖像采集物體，例如干、濕、紋理深、紋理淺等獲取的幀圖像對(duì)比度差異較大，這使得利用通用處理器或者DSP來完成圖像重構(gòu)的計(jì)算量進(jìn)一步增大，更限制了整體系統(tǒng)的處理速度。
[0007]因此，現(xiàn)有的利用刮擦式圖像傳感器進(jìn)行圖像重構(gòu)的系統(tǒng)存在速度慢、重構(gòu)圖像效果差，重構(gòu)后的圖像由于重構(gòu)算法的局限性有時(shí)會(huì)有明顯的圖像錯(cuò)位、圖像形變、圖像信息缺失、圖像信息冗余等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，包括
[0009]圖像傳感器采集陣列時(shí)序控制模塊，提供圖像傳感器采集陣列所需要的時(shí)序激勵(lì)，用于使圖像傳感器采集陣列工作；
[0010]圖像傳感器采集陣列，由多個(gè)電容采集單元組成，用于將每個(gè)電容采集單元的電壓變化量轉(zhuǎn)換成二值電容放電數(shù)字量化曲線；
[0011]直方圖閾值統(tǒng)計(jì)模塊，包括直方圖積分模塊和直方圖閾值計(jì)算模塊，所述直方圖積分模塊用于統(tǒng)計(jì)圖像傳感器采集陣列得到的所有二值電容放電數(shù)字量化曲線在每個(gè)像素原始數(shù)據(jù)灰度等級(jí)時(shí)進(jìn)行跳變的個(gè)數(shù)，生成統(tǒng)計(jì)直方圖；直方圖閾值計(jì)算模塊，用于根據(jù)直方圖積分模塊得到的統(tǒng)計(jì)直方圖依據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則得到直方圖閾值參數(shù)；
[0012]數(shù)字量化模塊，由直方圖閾值參數(shù)矯正模塊和圖像灰度值計(jì)算模塊構(gòu)成，所述直方圖閾值參數(shù)矯正模塊利用直方圖閾值統(tǒng)計(jì)模塊得到的上一幀直方圖閾值參數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的直方圖閾值參數(shù)進(jìn)行矯正得到當(dāng)前幀矯正后的直方圖閾值參數(shù)；所述圖像灰度值計(jì)算模塊用于根據(jù)當(dāng)前幀矯正后的直方圖閾值參數(shù)得到當(dāng)前幀的數(shù)字量化后的圖像灰度值以及數(shù)字量化后的圖像； [0013]圖像相關(guān)性計(jì)算模塊，利用數(shù)字量化模塊得到的數(shù)字量化后的圖像通過相關(guān)性計(jì)算及參加運(yùn)算的兩幀圖像的偏移量計(jì)算，輸出幀圖像相關(guān)性矩陣、幀圖像偏移量，并要求RAM讀寫控制模塊傳輸和存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；
[0014]圖像改變檢測(cè)模塊，根據(jù)直方圖閾值參數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊得到的直方圖閾值參數(shù)和圖像相關(guān)性計(jì)算模塊得到的幀圖像相關(guān)性矩陣及幀圖像偏移量判斷圖像是否為有效圖像以及圖像是否有相對(duì)移動(dòng)；
[0015]傳感器物理參數(shù)調(diào)整模塊，根據(jù)直方圖閾值統(tǒng)計(jì)模塊得到的直方圖及直方圖閾值參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整圖像傳感器采集陣列的參考電壓；
[0016]RAM讀寫控制模塊將數(shù)字量化模塊數(shù)字量化后的圖像以及圖像相關(guān)性計(jì)算模塊得到的幀圖像相關(guān)性矩陣在RAM陣列中緩存，并根據(jù)內(nèi)部工作流程讀取或者存儲(chǔ)RAM陣列中的數(shù)據(jù)用于圖像相關(guān)性計(jì)算和有效數(shù)據(jù)輸出。
[0017]所述像素原始數(shù)據(jù)灰度等級(jí)為電容采集單元的電容放電曲線的電壓達(dá)到參考電壓時(shí)刻對(duì)應(yīng)的放電次數(shù)；
[0018]所述直方圖閾值參數(shù)包括直方圖下限閾值參數(shù)LTH，直方圖中限閾值參數(shù)MTH和直方圖上限閾值參數(shù)HTH;
[0019]預(yù)先設(shè)定的規(guī)則為，
[0020]當(dāng)yH ( VHXCLR 且 > VHX CLR 時(shí) i 的值就是 C_LTH ；
[0021 ]當(dāng) yH VHXCMR 且 > VHX CMR 時(shí) i 的值就是 C_MTH ；
[0022]當(dāng)yH VHXCHR 且 > VHX CHR 時(shí) i 的值就是 C_HTH ；
[0023]當(dāng)yH ( CAl 且 > CAl 時(shí) i 的值就是 CH ；
[0024]當(dāng)yH ( CA2 且 > CA2 時(shí) i 的值就是 CL ；
[0025]其中，N是電容采集單元總放電次數(shù)；直方圖下限比例CLR、直方圖中限比例CMR、直方圖上限比例CHR的取值范圍為O到I的小數(shù)，且CLR〈CMR〈CHR ;直方圖有效統(tǒng)計(jì)閾值CB小于或者等于N，CB與N均為大于O的整數(shù)，其上限值為2bitn-l，bitn為放電次數(shù)的位寬；選取直方圖區(qū)域I統(tǒng)計(jì)閾值CA1>直方圖區(qū)域I統(tǒng)計(jì)閾值CA2，且CAl與CA2均為大于O且
不大于參與直方圖統(tǒng)計(jì)的像素點(diǎn)總個(gè)數(shù)的整數(shù);令只=Σ/7扮W，hist(x)為一幀圖像的所





X 二G有二值電容放電數(shù)字量化曲線在像素原始數(shù)據(jù)灰度等級(jí)X時(shí)進(jìn)行跳變的個(gè)數(shù)為大于O且小于或等于N的整數(shù)，且令w = vCB =J^hist(X)。



X=O
[0026]所述直方圖閾值參數(shù)矯正模塊對(duì)當(dāng)前幀的直方圖閾值參數(shù)進(jìn)行矯正的依據(jù)為，
[0027]當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值小于DEC，并且上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH得到的數(shù)值大于INC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH為上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH加上INC得到的數(shù)值；
[0028]當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值大于或者等于DEC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH為上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH的數(shù)值；
[0029]當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值小于DEC，并且上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH得到的數(shù)值小于或者等于INC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH為上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH的數(shù)值；
[0030]當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值大于或者等于DEC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖中限閾值參數(shù)F_MTH為上一幀直方圖中限閾值參數(shù)C_MTH的數(shù)值，當(dāng)前幀矯正后的直方圖上限閾值參數(shù)F_HTH為上一幀直方圖上限閾值參數(shù)C_HTH的數(shù)值；
[0031]當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值小于DEC時(shí)，令Ml的數(shù)值為當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LT`H再加上上一幀矯正后的直方圖中限閾值參數(shù)PF_MTH的數(shù)值，M2的數(shù)值為Ml加上MR的數(shù)值，M3的數(shù)值為Ml減去MR的數(shù)值；H1的數(shù)值為當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)？上?減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH再加上上一幀矯正后的直方圖上限閾值參數(shù)PF_HTH的數(shù)值，H2的數(shù)值為Hl加上HR的數(shù)值，H3的數(shù)值為Hl減去HR的數(shù)值；當(dāng)前幀矯正后的直方圖中限閾值參數(shù)F_MTH的數(shù)值為上一幀直方圖中限閾值參數(shù)C_MTH與M3之中的最大值再與M2之中的最小值；當(dāng)前幀矯正后的直方圖上限閾值參數(shù)F_HTH的數(shù)值為上一幀直方圖上限閾值參數(shù)C_HTH與H3之中的最大值再與H2之中的最小值；
[0032]其中INC為閾值增量參數(shù)，DEC為閾值減量參數(shù)，MR為中限閾值范圍參數(shù)，HR為上限閾值范圍參數(shù)；且四個(gè)參數(shù)根據(jù)相鄰兩幀圖像原始直方圖分布的差異情況進(jìn)行設(shè)定，其范圍在O~N之間。
[0033]所述圖像灰度值計(jì)算模塊根據(jù)當(dāng)前幀矯正后的直方圖閾值參數(shù)得到當(dāng)前幀的圖像灰度值的具體方法為:
[0034]步驟41、每一幀圖像采集之前，將電容放電次數(shù)CN、量化序列QS設(shè)為0，放電等級(jí)LVL設(shè)為當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)值F_LTH，此時(shí)等值步長(zhǎng)ST為
(max(1.UH + 4 廠_ Μ? H ) - / '_ 1.TH) x IVG?' + (max(max(/-' _ I,'IH -+ 4, /.'_ MTH) + 4,1 ' Η--))
N，
閾值權(quán)重為WGT，量化極限數(shù)值BD根據(jù)數(shù)字量化后的圖像灰度值位寬bitm確定，其值為2bitm-l，所述閾值權(quán)重WGT為大于O小于BD的整數(shù)；
[0035]步驟42、電容采集單元每次放電時(shí)，電容采集單元放電次數(shù)CN自加I ;
[0036]步驟43、每次放電時(shí)，比較電容放電次數(shù)CN與放電等級(jí)LVL:
[0037]當(dāng)CN小于或者等于LVL時(shí),量化序列QS保持不變；
[0038]當(dāng)CN大于LVL時(shí)，若QS大于或者等于BD，QS保持不變；
[0039]當(dāng)CN大于LVL時(shí)，若QS小于BD，LVL的數(shù)值改變?yōu)槠洚?dāng)前的數(shù)值加上ST，若改變前的LVL小于改變后的LVL或者QS等于BD減1，ST改變?yōu)槠洚?dāng)前的數(shù)值加上
【權(quán)利要求】
1.魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，包括 圖像傳感器采集陣列時(shí)序控制模塊，提供圖像傳感器采集陣列所需要的時(shí)序激勵(lì)，用于使圖像傳感器采集陣列工作； 圖像傳感器采集陣列，由多個(gè)電容采集單元組成，用于將每個(gè)電容采集單元的電壓變化量轉(zhuǎn)換成二值電容放電數(shù)字量化曲線； 直方圖閾值統(tǒng)計(jì)模塊，包括直方圖積分模塊和直方圖閾值計(jì)算模塊，所述直方圖積分模塊用于統(tǒng)計(jì)圖像傳感器采集陣列得到的所有二值電容放電數(shù)字量化曲線在每個(gè)像素原始數(shù)據(jù)灰度等級(jí)時(shí)進(jìn)行跳變的個(gè)數(shù)，生成統(tǒng)計(jì)直方圖；直方圖閾值計(jì)算模塊，用于根據(jù)直方圖積分模塊得到的統(tǒng)計(jì)直方圖依據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則得到直方圖閾值參數(shù)； 數(shù)字量化模塊，由直方圖閾值參數(shù)矯正模塊和圖像灰度值計(jì)算模塊構(gòu)成，所述直方圖閾值參數(shù)矯正模塊利用直方圖閾值統(tǒng)計(jì)模塊得到的上一幀直方圖閾值參數(shù)對(duì)當(dāng)前幀的直方圖閾值參數(shù)進(jìn)行矯正得到當(dāng)前幀矯正后的直方圖閾值參數(shù)；所述圖像灰度值計(jì)算模塊用于根據(jù)當(dāng)前幀矯正后的直方圖閾值參數(shù)得到當(dāng)前幀的數(shù)字量化后的圖像灰度值以及數(shù)字量化后的圖像； 圖像相關(guān)性計(jì)算模塊，利用數(shù)字量化模塊得到的數(shù)字量化后的圖像通過相關(guān)性計(jì)算及參加運(yùn)算的兩幀圖像的偏移量計(jì)算，輸出幀圖像相關(guān)性矩陣、幀圖像偏移量，并要求RAM讀寫控制模塊傳輸和存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)； 圖像改變檢測(cè)模塊，根據(jù)直方圖閾值參數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊得到的直方圖閾值參數(shù)和圖像相關(guān)性計(jì)算模塊得到的幀圖像相關(guān)性矩陣及幀圖像偏移量判斷圖像是否為有效圖像以及圖像是否有相對(duì)移動(dòng)； 傳感器物理參數(shù)調(diào)整模塊，根據(jù)直方圖閾值統(tǒng)計(jì)模塊得到的直方圖及直方圖閾值參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整圖像傳感器采集陣列的參考電壓； RAM讀寫控制模塊將數(shù)字量化模塊數(shù)字量化后的圖像以及圖像相關(guān)性計(jì)算模塊得到的幀圖像相關(guān)性矩陣在RAM陣列中緩存，并根據(jù)內(nèi)部工作流程讀取或者存儲(chǔ)RAM陣列中的數(shù)據(jù)用于圖像相關(guān)性計(jì)算和有效數(shù)據(jù)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，所述像素原始數(shù)據(jù)灰度等級(jí)為電容采集單元的電容放電曲線的電壓達(dá)到參考電壓時(shí)刻對(duì)應(yīng)的放電次數(shù)； 所述直方圖閾值參數(shù)包括直方圖下限閾值參數(shù)LTH，直方圖中限閾值參數(shù)MTH和直方圖上限閾值參數(shù)HTH; 預(yù)先設(shè)定的規(guī)則為， 當(dāng) yH ( VHXCLR 且 yi > VHXCLR 時(shí) i 的值就是 C_LTH ； 當(dāng)yH≤VHXCMR且yi > VHXCMR時(shí)i的值就是C_MTH ； 當(dāng) ( VHXCHR 且 yi > VHXCHR 時(shí) i 的值就是 C_HTH ； 當(dāng)( CAl且yi > CAl時(shí)i的值就是CH ； 當(dāng)( CA2且yi > CA2時(shí)i的值就是CL ； 其中，N是電容采集單元總放電次數(shù)；直方圖下限比例CLR、直方圖中限比例CMR、直方圖上限比例CHR的取值范圍為O到I的小數(shù)，且CLR〈CMR〈CHR ;直方圖有效統(tǒng)計(jì)閾值CB小于或者等于N，CB與N均為大于O的整數(shù)，其上限值為2bitn-l，bitn為放電次數(shù)的位寬；選取直方圖區(qū)域I統(tǒng)計(jì)閾值CA1>直方圖區(qū)域I統(tǒng)計(jì)閾值CA2，且CAl與CA2均為大于O且不大于參與直方圖統(tǒng)計(jì)的像素點(diǎn)總個(gè)數(shù)的整數(shù);令
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，所述直方圖閾值參數(shù)矯正模塊對(duì)當(dāng)前幀的直方圖閾值參數(shù)進(jìn)行矯正的依據(jù)為， 當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值小于DEC,并且上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH得到的數(shù)值大于INC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH為上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH加上INC得到的數(shù)值； 當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值大于或 者等于DEC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH為上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH的數(shù)值； 當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值小于DEC,并且上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH得到的數(shù)值小于或者等于INC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH為上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH的數(shù)值； 當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值大于或者等于DEC時(shí)，當(dāng)前幀矯正后的直方圖中限閾值參數(shù)F_MTH為上一幀直方圖中限閾值參數(shù)C_MTH的數(shù)值，當(dāng)前幀矯正后的直方圖上限閾值參數(shù)F_HTH為上一幀直方圖上限閾值參數(shù)C_HTH的數(shù)值； 當(dāng)上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH減去上一幀直方圖下限閾值參數(shù)C_LTH得到的數(shù)值小于DEC時(shí)，令Ml的數(shù)值為當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH再加上上一幀矯正后的直方圖中限閾值參數(shù)PF_MTH的數(shù)值，M2的數(shù)值為Ml加上MR的數(shù)值，M3的數(shù)值為Ml減去MR的數(shù)值；H1的數(shù)值為當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)F_LTH減去上一幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)PF_LTH再加上上一幀矯正后的直方圖上限閾值參數(shù)PF_HTH的數(shù)值，H2的數(shù)值為Hl加上HR的數(shù)值，H3的數(shù)值為Hl減去HR的數(shù)值；當(dāng)前幀矯正后的直方圖中限閾值參數(shù)F_MTH的數(shù)值為上一幀直方圖中限閾值參數(shù)C_MTH與M3之中的最大值再與M2之中的最小值；當(dāng)前幀矯正后的直方圖上限閾值參數(shù)F_HTH的數(shù)值為上一幀直方圖上限閾值參數(shù)C_HTH與H3之中的最大值再與H2之中的最小值； 其中INC為閾值增量參數(shù)，DEC為閾值減量參數(shù)，MR為中限閾值范圍參數(shù)，HR為上限閾值范圍參數(shù)；且四個(gè)參數(shù)根據(jù)相鄰兩幀圖像原始直方圖分布的差異情況進(jìn)行設(shè)定，其范圍在O~N之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，所述圖像灰度值計(jì)算模塊根據(jù)當(dāng)前幀矯正后的直方圖閾值參數(shù)得到當(dāng)前幀的圖像灰度值的具體方法為:步驟41、每一幀圖像采集之前，將電容放電次數(shù)CN、量化序列QS設(shè)為O，放電等級(jí)LVL設(shè)為當(dāng)前幀矯正后的直方圖下限閾值參數(shù)值F_LTH，此時(shí)等值步長(zhǎng)ST為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，所述相關(guān)性的計(jì)算對(duì)當(dāng)前的相關(guān)性矩陣做橫向域或縱向域的線性處理，求得新的相關(guān)性矩陣，其具體的工作方式如下: 當(dāng)當(dāng)前的相關(guān)性矩陣值越小相關(guān)性越大時(shí)，線性處理在橫向域的計(jì)算公式為: cor_new(i, j) =cor (i, j) + (cor-oId_maxX crag) X 1-old_offset_w 在縱向域的計(jì)算公式為:
cor_new(i, j) =cor (i, j) + (cor_oId_max X crag) X | j-old_offset_h | 當(dāng)當(dāng)前的相關(guān)性矩陣值越大相關(guān)性越大時(shí)，線性處理在橫向域的計(jì)算公式為: cor_new(i, j) =cor (i, j) - (cor_oId_maxX crag) X | 1-old_offset_w | 在縱向域的計(jì)算公式為:
cor_new(i, j) =cor (i, j) - (cor_oId_maxX crag) X j-old_offset_h其中cor_new為線性處理后新的相關(guān)性矩陣，cor為當(dāng)前的相關(guān)性矩陣，cor_old_max為上一幀的相關(guān)性矩陣的最大值，i為當(dāng)前對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)，j為當(dāng)前對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，old_offset_w表不上一幀水平方向的偏移量，old_offset_h表不上一幀垂直方向的偏移量，Crag為線性變化因子，其值為O到I的任意數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，所述參加運(yùn)算的兩幀圖像的偏移量計(jì)算的具體操作流程為: 561:根據(jù)新的相關(guān)性矩陣，獲取初步偏移量:新相關(guān)性矩陣的極大值或極小值對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為初步偏移量，當(dāng)新的相關(guān)性矩陣值越小相關(guān)性越大時(shí)，其極小值對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為初步偏移量；當(dāng)新的相關(guān)性矩陣值越大相關(guān)性越大時(shí)，其極大值對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為初步偏移量；所述新的相關(guān)性矩陣的極大值或極小值和其中心坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的值相等時(shí)，以中心坐標(biāo)值代替相應(yīng)極大值或極小值的坐標(biāo)； 562:速度跟蹤，求取最終偏移量，其具體的工作方式如下: S621:根據(jù)初步偏移量和上一幀的偏移量，求取初步速度，所述初步速度為初步偏移量與上一幀的偏移量之差； S622:根據(jù)初步速度與上一幀速度的差值和上一幀的速度權(quán)重，求取當(dāng)前的速度權(quán)重，所述當(dāng)前的速度權(quán)重weight是在上一幀的速度權(quán)重weight_old基礎(chǔ)上,根據(jù)初步速度new_velocity與上一幀速度old_velocity的差值反比增長(zhǎng),其計(jì)算公式為:weight =weight_old-1 new_velocity-old_velocity | ;所述速度權(quán)重的初始值包括水平方向速度權(quán)重的初始值或垂直方向速度權(quán)重的初始值；所述水平方向速度權(quán)重的初始值為O到圖像寬度范圍內(nèi)的數(shù)，當(dāng)水平方向當(dāng)前的速度權(quán)重小于O時(shí)，用水平方向速度權(quán)重的初始值替換水平方向當(dāng)前的速度權(quán)重；所述垂直方向速度權(quán)重的初始值為O到圖像高度范圍內(nèi)的數(shù)，當(dāng)垂直方向當(dāng)前的速度權(quán)重小于O時(shí)，用垂直方向速度權(quán)重的初始值替換垂直方向當(dāng)前的速度權(quán)重； S623:由初步速度、初步速度與上一幀速度的差值和當(dāng)前的速度權(quán)重，獲取當(dāng)前的最終跟蹤速度，所述當(dāng)前的最終跟蹤速度velocity是根據(jù)當(dāng)前的速度權(quán)重、初步速度以及上一中貞的偏移量數(shù)據(jù)求得的，其計(jì)算公式為:velocity=new_velocity+(old_velocity_new_velocity) Xweight ； S624:根據(jù)當(dāng)前的最終跟蹤 速度和上一幀的偏移量，求取經(jīng)速度跟蹤后當(dāng)前的最終偏移量，所述經(jīng)速度跟蹤后當(dāng)前的最終偏移量為上一幀的偏移量與當(dāng)前的最終跟蹤速度之和；所述當(dāng)前的最終偏移量的范圍在上一幀求得的開窗范圍內(nèi)； 563:根據(jù)當(dāng)前的偏移量數(shù)據(jù)，求取下一幀相關(guān)性計(jì)算的開窗大小，所述下一幀相關(guān)性計(jì)算的開窗大小上下左右分別對(duì)應(yīng):up、down、left、right,并遵循up、down、left、right組成的區(qū)域不能超過相關(guān)性矩陣的邊界的規(guī)定； up、down滿足以下計(jì)算公式:
up=offset_h+velocity_h+weight_h
down=offset_h+velocity_h-weight_h 其中velocity_h為垂直方向的最終跟蹤速度，offset_h為經(jīng)速度跟蹤后垂直方向的最終偏移量，weight_h為垂直方向的速度權(quán)重；lft、right滿足以下計(jì)算公式:left=offset_w+velocity_w-weight_wright=offset_w+velocity_w+weight_w 其中velocity_w為水平方向的最終跟蹤速度，offset_w為經(jīng)速度跟蹤后水平方向的最終偏移量，weight_w為水平方向的速度權(quán)重；所述速度為水平方向速度或垂直方向速度；所述偏移量為水平方向偏移量或垂直方向偏移量；所述速度權(quán)重為水平方向速度權(quán)重或垂直方向速度權(quán)重；所述偏移量數(shù)據(jù)求得時(shí)，如果當(dāng)前幀檢測(cè)到有效采集對(duì)象，并且當(dāng)前相關(guān)性矩陣的最大值大于一個(gè)閾值時(shí)，執(zhí)行上述操作，否則所有的偏移量數(shù)據(jù)清零；若執(zhí)行上述操作過程中，當(dāng)物體相對(duì)于采集窗口未發(fā)生移動(dòng)時(shí)，速度權(quán)重始終為O ;所述閾值的范圍為O到選定的覆蓋區(qū)域數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)乘以圖像像素最大值的積的平方內(nèi)的任意數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，所述圖像改變檢測(cè)模塊對(duì)圖像是否有效的判定方法如下: S71當(dāng)CH不大于C_LTH時(shí)，認(rèn)為圖像有效，否則進(jìn)入步驟S71， S72當(dāng)CL大于C_HTH時(shí)，認(rèn)為圖像無效，否則進(jìn)入步驟S73， S73當(dāng)條件I滿足時(shí)進(jìn)入步驟S74，當(dāng)條件2滿足時(shí)進(jìn)入步驟S75， S74當(dāng)CH不大于C_MTH時(shí),且difmax大于c_conthrel時(shí),認(rèn)為圖像有效,否則進(jìn)入步驟 S76， S75當(dāng)CH不大于C_MTH時(shí)，且difmax小于c_conthrel時(shí)，認(rèn)為圖像有效，否則進(jìn)入步驟 S77， S76當(dāng)CL大于C_MTH時(shí),且difmax小于c_conthre2時(shí),認(rèn)為圖像無效,否則進(jìn)入步驟S78, S77當(dāng)CL大于C_MTH時(shí),且difmax大于c_conthre2時(shí),認(rèn)為圖像無效,否則進(jìn)入步驟S78, S78認(rèn)為圖像無效； 圖像是否有相對(duì)移動(dòng)的判定方法如下: 當(dāng)圖像判定為有效圖像后，判斷offset若大于0，則認(rèn)為圖像存在相對(duì)移動(dòng)； 所述difmax為圖像改變參數(shù)， 條件I為當(dāng)參與計(jì)算的兩幀圖像相關(guān)性的值越大表示相似度越小時(shí)，此時(shí)difmax為相關(guān)性矩陣cor中的最大值， 條件2為當(dāng)參與計(jì)算的兩幀圖像相關(guān)性的值越小表示相似度越小時(shí),此時(shí)difmax為相關(guān)性矩陣cor中的最小值， 設(shè)c_conthrel為圖像改變相關(guān)性閾值一，c_conthre2為圖像改變相關(guān)性閾值二， 若干組兩幀參與相關(guān)性計(jì)算的有相對(duì)位移的有效圖像得到的若干個(gè)difmax，在條件1滿足時(shí)，若干個(gè)difmax的最小值為c_conthrel ;在條件2滿足時(shí),若干個(gè)difmax最大值為c_conthrel， 若干組兩幀參與相關(guān)性計(jì)算的無相對(duì)位移的有效圖像得到的若干個(gè)difmax，在條件1滿足時(shí)，若干個(gè)difmax最大值為c_conthre2 ;在條件2滿足時(shí),若干個(gè)difmax最小值為c_conthre2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，所述傳感器物理參數(shù)調(diào)整模塊的具體工作方式如下: 當(dāng)有效圖像被確定時(shí)，判斷采集對(duì)象的類型，所述采集對(duì)象類型包括采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過快、采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過慢和采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電正常三種情況；SC_LTH小于G1，表示當(dāng)前圖像的采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過快，表示需要對(duì)傳感器進(jìn)行參考電壓閾值調(diào)整，參考電壓閾值的選取規(guī)則為: 若O≤HL_DIF < HL(I),則選擇參考電壓閾值Z(I); 若HL(ql-l)≤HL_DIF < HL(ql)，則選擇參考電壓閾值Z(ql)； 其中HL⑴為HL_DIF的第一級(jí)參考值，HL (ql)為HL_DIF的第ql級(jí)參考值，Z⑴為C_LTH小于Gl時(shí)第一個(gè)可選擇的參考電壓閾值，Z(ql)為C_LTH小于Gl時(shí)第ql個(gè)可選擇的參考電壓閾值，m為序號(hào)，l<ql^m, l<m< NUM, NUM為時(shí)參考電壓閾值可選擇的總個(gè)數(shù)；所述Z與HL取值均為統(tǒng)計(jì)值，且HL(I) <HL(2) <吣< HL (NUM-1) Z (I) <Z (2)〈Z (3)〈……<Z(NUM-1)<Z(NUM)； SC_LTH大于G2，表示當(dāng)前圖像的采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過慢，表示需要對(duì)傳感器進(jìn)行參考電壓閾值調(diào)整，參考電壓閾值的選取規(guī)則為: 若O < hist_num < sum⑴，選擇參考電壓閾值V⑴； 若 sum(q2_l) < hist_num < sum(q2),則選擇參考電壓閾值 V(q2)； 其中sum⑴為hist_num的第一級(jí)參考值，sum(q2)為hist_num的第q2級(jí)參考值，V(I)為C_LTH大于G2時(shí)第一個(gè)可選擇的參考電壓閾值，V(q2)為C_LTH大于G2時(shí)第q2個(gè)可選擇的參考電壓閾值，I < q2 < VAL，VAL為C_LTH大于G2時(shí)參考電壓閾值可選擇的總個(gè)數(shù)，所述 V 與 sum 取值均為統(tǒng)計(jì)值；且 sum (I) < sum ⑵?..< sum(VAL-l)，V(I) > V (2)? V(VAL)； 所述nl為若干幀采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過慢情況下圖像統(tǒng)計(jì)的非背景圖像灰度最小值；所述n2為若干幀采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過慢情況下圖像統(tǒng)計(jì)的非背景圖像灰度最大值； SC_LTH大于Gl且小于G2，表示當(dāng)前圖像的采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電正常； 其中Gl，G2為可調(diào)整的灰度比較值，其獲取方法為: 若干幀采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過快情況下圖像統(tǒng)計(jì)的C_LTH的最大值為Gl ； 若干幀采集對(duì)象與圖像傳感器間的介質(zhì)使得電容放電過慢情況下圖像統(tǒng)計(jì)的C_LTH的最小值為G2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的魯棒的刮擦式圖像序列還原裝置，其特征在于，RAM陣列，包括 COR RAM，用于存放幀圖像相關(guān)性矩陣； 模板幀RAM，用于存放當(dāng)前參與相關(guān)性計(jì)算的模板幀圖像； 當(dāng)前幀RAM，用于存放當(dāng)前參與相關(guān)性計(jì)算的當(dāng)前幀采集到的數(shù)字量化后的圖像； 輸入幀RAM，用于存放下當(dāng)前幀的下一幀數(shù)字量化后的圖像； 輸出幀RAM，用于存放可以輸出的參與重構(gòu)的圖像。
【文檔編號(hào)】G06T11/00GK103679765SQ201210345150
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】程旭 申請(qǐng)人:成都方程式電子有限公司