線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理方法,具體涉及一種線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前,在相機(jī)成像過(guò)程中為解決曝光不足問(wèn)題人們首先會(huì)選擇大光圈的鏡頭,但 使用大光圈時(shí)通常景深很小,調(diào)焦需要十分精細(xì),否則采集的圖像十分模糊,而小景深不能 反映圖像的深度信息,會(huì)降低視覺(jué)測(cè)量的精度;另外,大光圈鏡頭通常體積大,重量大,而且 價(jià)格昂貴。
[0003] 其次,部分人們也會(huì)選擇機(jī)器視覺(jué)光源給掃描目標(biāo)適當(dāng)補(bǔ)光,但是由于機(jī)器視覺(jué) 光源必須具有光照的均勻性、光照強(qiáng)度的可控、照射區(qū)域,照射距離等重要特性,目前市場(chǎng) 上的機(jī)器視覺(jué)光源都是針對(duì)近距離的光源而且它的價(jià)格昂貴。
[0004] 除此之外,提升感光器C⑶或CMOS的感光度(ISO)也可以圖像改善曝光不足的問(wèn) 題,但是ISO數(shù)值越大,最后成像中的顆粒狀就越明顯,圖像中的噪聲也就越大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足,本發(fā)明提供了一種線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方 法,其通過(guò)擴(kuò)展掃描圖像的灰度分布的概率密度解決了掃描圖像曝光不足的問(wèn)題。
[0006] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007] 提供一種線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法,其包括以下步驟:
[0008] 獲取線陣相機(jī)采集的掃描圖像;
[0009] 計(jì)算掃描圖像灰度分布的概率密度;
[0011] 其中,P(k)為第k級(jí)灰度分布的概率密度,L為灰度等級(jí)的級(jí)數(shù),k為在L個(gè)灰度 等級(jí)中的任一灰度等級(jí),叫為掃描圖像中第k級(jí)灰度的像素個(gè)數(shù),N為掃描圖像中灰度的總 數(shù);
[0012] 擴(kuò)展灰度分布的概率密度:
[0014] 其中,Pq(k)為第k個(gè)灰度等級(jí)擴(kuò)展后的概率密度;P_為掃描圖像灰度分布的概 率密度的最大值,q為灰度概率密度分布的因子;
[0015] 根據(jù)直方圖均衡化原理,對(duì)掃描圖像的灰度進(jìn)行增強(qiáng):
[0017] 其中,F(xiàn)(k)為掃描圖像增強(qiáng)后的灰度。
[0018] 為了解決這個(gè)技術(shù)問(wèn)題,與上述第一方面相結(jié)合,本發(fā)明的第二方面在于提供一 種線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法,擴(kuò)展灰度分布的概率密度的灰度等級(jí)與根據(jù)直方圖 均衡化原理,對(duì)掃描圖像的灰度進(jìn)行增強(qiáng)之間進(jìn)一步包括:
[0019] 比較擴(kuò)展后的概率密度與預(yù)先設(shè)定閥值:
[0020] 當(dāng)擴(kuò)展后的概率密度大于預(yù)先設(shè)定閥值時(shí),令擴(kuò)展后的概率密度等于預(yù)先設(shè)定閥 值。
[0021] 本發(fā)明的有益效果為:由于線陣相機(jī)高速旋轉(zhuǎn)采集的掃描圖像,背景色所屬灰度 級(jí)的概率密度往往為概率密度中的最大值,也即Pnax,掃描圖片中的前景色所屬灰度級(jí)的概 率密度均小于Pniax,通過(guò)擴(kuò)展灰度分布的概率密度時(shí),q越小,使掃描圖像中小于Pniax的概率 密度經(jīng)擴(kuò)展后的概率密度增加越快,而概率密度等于P_的則保持不變,從而增強(qiáng)了掃描圖 片前景色的對(duì)比度,抑制了掃描圖片的背景色,實(shí)現(xiàn)掃描圖像曝光的補(bǔ)償。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0023] 圖2為線陣相機(jī)高速采集的掃描圖像。
[0024] 圖3為采用本方案增強(qiáng)方法對(duì)線陣相機(jī)高速采集的掃描圖像進(jìn)行處理后的圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述,以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā) 明,但應(yīng)該清楚,本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍,對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講, 只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),這些變化是顯而易 見(jiàn)的,一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0026] 本【具體實(shí)施方式】選取在室外、天氣陰、攝影距離為25m的成像環(huán)境下,采用線陣相 機(jī)高速采集的掃描圖像(參考圖2)進(jìn)行增強(qiáng)處理。
[0027] 參考圖1,圖1示出了線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖,如 圖1所示,該線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法包括以下步驟:
[0028] 獲取線陣相機(jī)采集的掃描圖像(參考圖2,在室外、天氣陰、攝影距離為25m的成像 環(huán)境下,采用線陣相機(jī)高速采集的掃描圖像);
[0029] 計(jì)算掃描圖像灰度分布的概率密度;
[0031] 其中,P(k)為第k級(jí)灰度分布的概率密度,L為灰度等級(jí)的級(jí)數(shù),k為在L個(gè)灰度 等級(jí)中的任一灰度等級(jí),叫為掃描圖像中第k級(jí)灰度的像素個(gè)數(shù),N為掃描圖像中灰度的總 數(shù);
[0032] 擴(kuò)展灰度分布的概率密度:
[0034] 其中,Pq(k)為第k個(gè)灰度等級(jí)擴(kuò)展后的概率密度;P_為掃描圖像灰度分布的概 率密度的最大值,q為灰度概率密度分布的因子;
[0035] 由于線陣相機(jī)高速旋轉(zhuǎn)采集的掃描圖像,背景色所屬灰度級(jí)的概率密度往往為概 率密度中的最大值,也即?_,掃描圖片中的前景色所屬灰度級(jí)的概率密度均小于?_,通過(guò) 擴(kuò)展灰度分布的概率密度時(shí),q越小,使掃描圖像中小于Pniax的概率密度經(jīng)擴(kuò)展后的概率密 度增加越快,而概率密度等于P_的則保持不變。
[0036] 根據(jù)直方圖均衡化原理,對(duì)掃描圖像的灰度進(jìn)行增強(qiáng):
[0038] 其中,F(xiàn)(k)為掃描圖像增強(qiáng)后的灰度。
[0039] 參考圖3,采用本方案對(duì)圖2中的掃描圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理之后,建筑物體的對(duì)比度 相對(duì)于圖2得到了大幅度的提高,掃描圖像的清晰度明顯優(yōu)于圖2。
[0040] 為了進(jìn)一步改善掃描圖像前景色所屬灰度級(jí)的概率密度,在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 中,擴(kuò)展灰度分布的概率密度的灰度等級(jí)與根據(jù)直方圖均衡化原理,對(duì)掃描圖像的灰度進(jìn) 行增強(qiáng)之間進(jìn)一步包括:
[0041] 比較擴(kuò)展后的概率密度與預(yù)先設(shè)定閥值:
[0042] 當(dāng)擴(kuò)展后的概率密度大于預(yù)先設(shè)定閥值時(shí),令擴(kuò)展后的概率密度等于預(yù)先設(shè)定閥 值。
[0043] 具體地為,為了進(jìn)一步增強(qiáng)掃描圖像中的前景色,抑制背景色,我們可以設(shè)定預(yù)先 設(shè)定閾值T,對(duì)擴(kuò)展后的概率密度PqGO進(jìn)行截?cái)?,使大于預(yù)先設(shè)定閾值T的PqGO等于T, 小于等于預(yù)先設(shè)定閾值T的Pq (k)保持原來(lái)值,這樣就得到下式:
[0045] 上式使得大于預(yù)先設(shè)定閾值T的Pq (k)減小到預(yù)先設(shè)定閾值T,小于或等于預(yù)先設(shè) 定閾值T的Pq (k)保持不變。據(jù)直方圖均衡化原理,采用該種方式對(duì)掃描圖像進(jìn)一步處理, 改善了灰度分布的概率密度,從而增強(qiáng)了掃描圖片前景色的對(duì)比度。
[0046] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,為了保證掃描圖像的處理效果,灰度概率密度分布的 因子q和預(yù)先設(shè)定閥值T可以根據(jù)不同情況進(jìn)行調(diào)整;在一般情況下,灰度概率密度分布的 因子q選用〇. 32,預(yù)先設(shè)定閥值選用0. 48時(shí),掃描圖像的處理效果最好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法,其特征在于,包括以下步驟: 獲取線陣相機(jī)采集的掃描圖像; 計(jì)算所述掃描圖像灰度分布的概率密度;其中,P(k)為第k級(jí)灰度分布的概率密度,L為灰度等級(jí)的級(jí)數(shù),k為在L個(gè)灰度等級(jí) 中的任一灰度等級(jí),~為掃描圖像中第k級(jí)灰度的像素個(gè)數(shù),N為掃描圖像中灰度的總數(shù); 擴(kuò)展所述灰度分布的概率密度:其中,PqGO為第k個(gè)灰度等級(jí)擴(kuò)展后的概率密度;P_為掃描圖像灰度分布的概率密 度的最大值,q為灰度概率密度分布的因子; 根據(jù)直方圖均衡化原理,對(duì)掃描圖像的灰度進(jìn)行增強(qiáng):其中,F(xiàn)(k)為掃描圖像增強(qiáng)后的灰度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法,其特征在于,所述擴(kuò)展 所述灰度分布的概率密度的灰度等級(jí)與所述根據(jù)直方圖均衡化原理,對(duì)掃描圖像的灰度進(jìn) 行增強(qiáng)之間進(jìn)一步包括: 比較擴(kuò)展后的概率密度與預(yù)先設(shè)定閥值: 當(dāng)擴(kuò)展后的概率密度大于預(yù)先設(shè)定閥值時(shí),令擴(kuò)展后的概率密度等于預(yù)先設(shè)定閥值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法,其特征在于,所述預(yù)先 設(shè)定閥值為0.48。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法,其特征在于,所 述q為0. 32。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了線陣相機(jī)高速采集圖像的增強(qiáng)方法,其具體包括以下步驟:獲取線陣相機(jī)采集的掃描圖像;計(jì)算所述掃描圖像灰度分布的概率密度;k=0,…,L-1,L=2,…,4096;擴(kuò)展所述灰度分布的概率密度:0<q<1;根據(jù)直方圖均衡化原理,對(duì)掃描圖像的灰度進(jìn)行增強(qiáng):<maths num="0001"></maths>k=0,…,L-1,L=2,…,4096。
【IPC分類】G06T5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105046669
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510510664
【發(fā)明人】楊超, 甘志超, 張振偉, 陶青川, 閻炎, 葉重陽(yáng)
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城航空測(cè)控技術(shù)研究所, 中航高科技發(fā)展有限公司, 中航高科智能測(cè)控有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月19日