專利名稱：用于處理拼接圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理拼接圖像的方法和設(shè)備，目的在于改善這些拼接圖像的視覺再現(xiàn)。
背景技術(shù)：
組合源圖像以創(chuàng)建較大圖像(被稱為拼接圖像)是一種公知的圖像處理技術(shù)。此技術(shù)尤其用在空間或航空攝影領(lǐng)域。還用在多媒體領(lǐng)域(例如用于創(chuàng)建全景照片)，或者實(shí)際上用在利用多個(gè)投影儀的大屏幕視頻投影領(lǐng)域。在最后一個(gè)示例中，使源圖像的尺寸適合于投影儀的投影能力。因此，組合這些小圖像，以在屏幕上顯示大尺寸的圖像。使用幾個(gè)小投影儀尤其能夠降低硬件成本。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，用于創(chuàng)建這些拼接圖像的技術(shù)包括第一可選步驟源圖像的預(yù)失真。此步驟的目的是使所有的源圖像處于同一個(gè)幾何空間。用于創(chuàng)建拼接圖像的處理的第二步驟在于混合圖像的重疊部分。為了創(chuàng)建拼接圖像，也可以使用沒有重疊的毗鄰技術(shù)，但本發(fā)明不涉及該技術(shù)。
圖1示出了四幅源圖像I1、I2、I3、和I4。每幅圖像均為兩個(gè)分量的和，即源圖像信號(hào)S和源噪聲信號(hào)ns。由這些圖像，創(chuàng)建圖2所示的拼接圖像。此附圖描述了多個(gè)區(qū)域。第一區(qū)域20是中心重疊區(qū)域，其中四幅源圖像重疊。區(qū)域21、22、23和24對應(yīng)于兩幅圖像重疊的區(qū)域。因此，區(qū)域21對應(yīng)于圖像I1和I2的重疊區(qū)域。區(qū)域22對應(yīng)于圖像I2和I4的重疊區(qū)域。區(qū)域23對應(yīng)于圖像I3和I4的重疊區(qū)域。最后，區(qū)域24對應(yīng)于圖像I1和I3的重疊區(qū)域。區(qū)域25、26、27和28對應(yīng)于源圖像未重疊的部分。
在重疊區(qū)域中，用于混合源圖像的最簡單技術(shù)在于當(dāng)要混合兩幅圖像(區(qū)域21、22、23和24)時(shí)，計(jì)算兩幅源圖像在重疊區(qū)域中的半數(shù)和。按照相同的方式，當(dāng)要混合四幅圖像(區(qū)域20)時(shí)，最簡單的技術(shù)在于計(jì)算四幅源圖像在重疊區(qū)域中的算術(shù)平均值。
按照一般方式，當(dāng)在重疊區(qū)域21、22、23和24中混合源圖像時(shí)，要考慮兩個(gè)方面源圖像信號(hào)S和源噪聲信號(hào)ns。因此，與圖像I1中、坐標(biāo)為x和y的像素相關(guān)聯(lián)的灰度級(jí)為I1(x,y,c)=S1(x,y,c)+ns1(x,y,c)]]>其中c是要考慮的彩色分量(即藍(lán)、綠或紅)。
在重疊區(qū)域21中，所得到的平均圖像Im是I1和I2的半數(shù)和，因此Im(x,y,c)=Sm(x,y,c)+nm(x,y,c)=I1(x,y,c)+I2(x,y,c)2]]>其中Sm(x，y，c)是針對彩色分量c、與坐標(biāo)為(x，y)的像素相關(guān)聯(lián)的平均圖像信號(hào)，以及其中nm(x，y，c)是針對彩色分量c、與坐標(biāo)為(x，y)的像素相關(guān)聯(lián)的平均噪聲。
利用此技術(shù)，正確地計(jì)算了圖像信號(hào)S1和S2的平均值，即Sm(x,y,c)=S1(x,y,c)+S2(x,y,c)2.]]>如果圖像是獨(dú)立的，并因而如果噪聲是去相關(guān)的，則噪聲的和是二次的。這意味著和噪聲的幅度不再正確，因?yàn)槿绻鹡s1=ns2,]]>應(yīng)當(dāng)將其除以等于 的因子，即nm(x,y,c)=ns1(x,y,c)2.]]>按照相同的方式，如果考慮其中四幅圖像I1、I2、I3和I4重疊的區(qū)域20，所得到的平均圖像Im等于Im(x,y,c)=Sm(x,y,c)+nm(x,y,c)=I1(x,y,c)+I2(x,y,c)+I3(x,y,c)+I4(x,y,c)4]]>同樣，在這種情況下，正確地計(jì)算了圖像信號(hào)S1、S2、S3和S4的平均值。但是，噪聲的幅度也是不正確的，因?yàn)槿绻鹡s1=ns2=ns3=ns4,]]>應(yīng)當(dāng)將其除以等于2的因子。
因此，噪聲幅度在重疊區(qū)域上的衰減導(dǎo)致這些區(qū)域(20、21、22、23、24)上的平滑外觀，由此如果源圖像并非完美且完全沒有噪聲，則將使其可被察覺。這種衰減現(xiàn)象在其中噪聲成為所顯示的信息的主要分量的均勻圖像區(qū)域中、以及考慮到噪聲的時(shí)間分量的視頻中更容易被人眼所察覺。
當(dāng)四幅源圖像重疊(區(qū)域20)時(shí)，這種現(xiàn)象被進(jìn)一步強(qiáng)化。于是，將噪聲的幅度除以2，由此使其與源圖像之間的差別更容易被察覺。
因此，在重疊區(qū)域中混合源圖像所引起的重要問題是由于噪聲的衰減因子取決于所考慮的區(qū)域，拼接圖像的再現(xiàn)是不均勻的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是緩和現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。更具體地，本發(fā)明的目的是通過使其均勻來改進(jìn)拼接圖像的再現(xiàn)。
為此目的，本發(fā)明提出了一種用于處理拼接噪聲源圖像的方法，所述拼接噪聲源圖像具有至少兩幅源圖像重疊的重疊區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括以下步驟在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，從而至少部分補(bǔ)償重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的區(qū)域(稱為非重疊區(qū)域)之間的噪聲偏差。
根據(jù)本發(fā)明的特征，在重疊區(qū)域中，通過實(shí)現(xiàn)要混合的源圖像之間的加權(quán)和來混合源圖像。
根據(jù)特定的特征，用于重疊區(qū)域的加權(quán)函數(shù)在重疊區(qū)域中、按照當(dāng)在空間上遠(yuǎn)離時(shí)、減小混合圖像之一的比例的方式，線性變化。有利地，所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲是根據(jù)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)和重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)估計(jì)其統(tǒng)計(jì)參數(shù)的噪聲。
根據(jù)特定的特征，所估計(jì)的參數(shù)之一是噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
優(yōu)選地，在源圖像的均勻區(qū)域上局部地估計(jì)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)。
本發(fā)明還涉及一種用于處理拼接噪聲源圖像的設(shè)備，所述拼接噪聲源圖像具有至少兩幅源圖像重疊的重疊區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生拼接圖像的裝置，并且還包括
-裝置，用于在重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的區(qū)域(稱為非重疊區(qū)域)中估計(jì)隨機(jī)噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)；以及-裝置，用于根據(jù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲。


通過參照附圖、作為非限制性示例給出的有利典型實(shí)施例和實(shí)施方式，本發(fā)明將得到更好的理解和描述，其中圖1(已經(jīng)描述過)示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、用于創(chuàng)建圖2的拼接圖像的四幅源圖像；圖2(已經(jīng)描述過)示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、基于圖1所示的四幅圖像創(chuàng)建的拼接圖像，并標(biāo)識(shí)出重疊區(qū)域和非重疊區(qū)域；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法，目的在于改善拼接圖像的視覺再現(xiàn)；圖4示出了在重疊區(qū)域中混合兩幅圖像時(shí)所使用的加權(quán)函數(shù)；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備，目的在于改善拼接圖像的視覺再現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
為了使拼接圖像的視覺再現(xiàn)更加均勻，本發(fā)明在于在衰減源噪聲ns的地方(也就是說，在重疊區(qū)域中)，產(chǎn)生校正噪聲。所產(chǎn)生的噪聲取決于由于在這些區(qū)域中混合源圖像而引起的源噪聲衰減以及源噪聲的特性。
因此，本發(fā)明在于在已經(jīng)在第一步驟中創(chuàng)建出初始拼接圖像之后，在第二步驟中，分析出現(xiàn)在源圖像中的源噪聲ns，從而估計(jì)出源噪聲ns的特性參數(shù)，例如，標(biāo)準(zhǔn)偏差。在第三步驟中，估計(jì)出現(xiàn)在重疊區(qū)域中的平均噪聲nm的相同特性參數(shù)。在第四步驟中，使用先前估計(jì)出的參數(shù)來估計(jì)校正噪聲的特性參數(shù)。在第五步驟中，使用這些估計(jì)出的參數(shù)，在衰減了源噪聲的地方(即，在重疊區(qū)域中)產(chǎn)生校正噪聲。最后，在最后一步中，將校正噪聲添加到重疊區(qū)域中的初始拼接圖像上，從而使最終拼接圖像的空間特性均勻，并減小對應(yīng)于源圖像的非重疊區(qū)域與對應(yīng)于平均圖像的多個(gè)重疊區(qū)域之間在感覺上的偏差。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法。所述方法包括6個(gè)步驟，在圖3中以參考數(shù)字31到36表示。在此附圖中，所示出的模塊是功能單元，可以對應(yīng)于或不對應(yīng)于物理可區(qū)分的單元。例如，可以將這些模塊或其中的一些一起組合成單一的組件，或者構(gòu)成同一軟件的功能。另一方面，特定的模塊也可以由分離的物理實(shí)體組成。
根據(jù)本發(fā)明，第一步驟31在于根據(jù)源圖像30創(chuàng)建被稱為初始拼接圖像的拼接圖像。在此步驟期間，還標(biāo)識(shí)出拼接圖像的重疊區(qū)域。在這些重疊區(qū)域中，通過要混合的圖像的加權(quán)和，實(shí)現(xiàn)源圖像的混合。例如，當(dāng)在空間上遠(yuǎn)離時(shí)，可以降低一幅圖像的比例。因此，在重疊區(qū)域21中，可以具有從左向右線性變化的、圖像I1和I2之間的權(quán)重，在重疊區(qū)域的左半部分，更多地考慮圖像I1，而在重疊區(qū)域的右半部分，更多地考慮圖像I2。因此，位于重疊區(qū)域21中的像素具有如下數(shù)值Im(x，y，c)＝α(x)I1(x，y，c)+(1-α(x))I2(x，y，c)，其中α(x)是加權(quán)函數(shù)，如圖4所示的40。在此附圖中，X0和X1是位于重疊區(qū)域21的邊界上的像素的橫坐標(biāo)值。因此，如果x＝X0，即針對位于重疊區(qū)域的左側(cè)邊界上的像素，函數(shù)α(x)取數(shù)值1，以及如果x＝X1，即針對位于重疊區(qū)域的右側(cè)邊界上的像素，函數(shù)α(x)取數(shù)值零。
類似地，在重疊區(qū)域24中，可以具有從上向下線性變化的、圖像I1和I3之間的權(quán)重，在重疊區(qū)域的上半部分，更多地考慮圖像I1，而在重疊區(qū)域的下半部分，更多地考慮圖像I3?？梢允褂门c前述相同類型的函數(shù)。
在第二步驟32期間，借助于統(tǒng)計(jì)圖像處理工具，進(jìn)行源噪聲ns的分析。最簡單的方案在于借助于低通濾波器，估計(jì)源圖像30的局部平均值。然后，從源圖像中減去此平均值，從而局部提取出較高頻率。作為第一近似，將這些較高頻率看作源噪聲ns。因此，根據(jù)這些較高的頻率，估計(jì)源噪聲ns的局部統(tǒng)計(jì)特性。例如，針對三基色(綠、藍(lán)和紅)中的每一個(gè)，估計(jì)源噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在源圖像的均勻區(qū)域上，或在能夠估計(jì)其平均梯度的區(qū)域上，局部進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差的這種估計(jì)。具體地，為了正確地估計(jì)噪聲，需要采用能夠消除有用信號(hào)S的圖像區(qū)域作為立足點(diǎn)，以便單獨(dú)估計(jì)噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的變體，可以使用考慮了源噪聲的空間和/或時(shí)間特性的、更為復(fù)雜的噪聲模型(例如，自回歸模型)。
第三步驟33在于以得自于混合源圖像的標(biāo)準(zhǔn)偏差σm估計(jì)平均噪聲nm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 的估計(jì)源噪聲，并考慮在步驟31中創(chuàng)建拼接圖像期間執(zhí)行重疊區(qū)域中的圖像之間的混合的方式(例如，加權(quán)和)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差 也可以按照與步驟32中估計(jì) 相同的方式，根據(jù)重疊區(qū)域的均勻區(qū)域，估計(jì) 第四步驟34在于通過考慮在步驟32中估計(jì)出的源噪聲的統(tǒng)計(jì)特性(例如 )，并考慮在步驟33中估計(jì)出的平均噪聲的統(tǒng)計(jì)特性(例如 )，估計(jì)隨機(jī)校正噪聲nc的特性參數(shù)。在所考慮的特性參數(shù)只是標(biāo)準(zhǔn)偏差的簡單情況下，作為估計(jì)出的平均噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差 與最終噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差σf之間的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)偏差，估計(jì)合成噪聲nc的標(biāo)準(zhǔn)偏差。為了使拼接圖像的視覺再現(xiàn)均勻，需要最終噪聲等于估計(jì)出的源噪聲。因此，標(biāo)準(zhǔn)偏差σf等于估計(jì)出的源噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差 此外，如果所產(chǎn)生的圖像是校正噪聲為nc的圖像，最終圖像得自于平均圖像與所產(chǎn)生的圖像的和。這可以通過如下的關(guān)系在標(biāo)準(zhǔn)偏差的層面上進(jìn)行證明σf2=σ^s2=σ^m2+σc2.]]>因此，要產(chǎn)生的校正噪聲nc的標(biāo)準(zhǔn)偏差 為σ^c=σ^s2-σ^m2.]]>必須針對每個(gè)顏色進(jìn)行此運(yùn)算?？梢跃植康剡M(jìn)行。
第五步驟35在于在重疊區(qū)域上產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏差為 的噪聲nc。
最后一步36在于產(chǎn)生最終的拼接圖像37。為此目的，在重疊區(qū)域上，將標(biāo)準(zhǔn)偏差為 的校正噪聲nc與初始拼接圖像相加，從而獲得具有更加均勻的視覺外觀的校正拼接圖像。在非重疊區(qū)域(25、26、27和28)中，最終拼接圖像等于初始圖像上與所考慮的區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域。因此，最終圖像的區(qū)域25對應(yīng)于圖像I1的一部分。
更精確地，校正拼接圖像上、坐標(biāo)為(x，y)的像素取如下數(shù)值
如果像素位于區(qū)域25中，I1(x，y，c)；如果像素位于區(qū)域26中，I2(x，y，c)；如果像素位于區(qū)域27中，I4(x，y，c)；如果像素位于區(qū)域28中，I3(x，y，c)；或者如果像素位于重疊區(qū)域20到24之一中，Im(x，y，c)+nc(x，y，c)。
除了使拼接圖像的視覺再現(xiàn)均勻以外，此步驟的優(yōu)點(diǎn)之一還在于消除了重疊區(qū)域上的平滑外觀。
本發(fā)明還涉及一種設(shè)備50，目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)前述方法。在圖5中只示出了該設(shè)備的必要元件。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具體包含存儲(chǔ)器52，在其中存儲(chǔ)用于校正拼接圖像的多種噪聲的特性的估計(jì)值。所述設(shè)備還包括處理單元53，如微處理器等，包括處理程序，尤其是用于估計(jì)噪聲參數(shù)的程序。所述處理單元還包括用于根據(jù)估計(jì)出并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器52中的參數(shù)，產(chǎn)生噪聲的函數(shù)。此外，所述設(shè)備包含輸入/輸出接口51，用于接收輸入視頻信號(hào)，尤其是用于構(gòu)建拼接圖像的源圖像。該接口還能夠向顯示設(shè)備54傳輸根據(jù)本發(fā)明的方法處理后的視頻圖像，即最終拼接圖像。
權(quán)利要求
1.一種用于處理拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)的方法，所述拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)具有至少兩幅所述源圖像重疊的重疊區(qū)域(20、21、22、23、24)，所述方法特征在于包括以下步驟(35)在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，從而至少部分補(bǔ)償重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的、稱為非重疊區(qū)域的區(qū)域之間的噪聲偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在重疊區(qū)域中，通過實(shí)現(xiàn)要混合的源圖像之間的加權(quán)和來混合源圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于用于重疊區(qū)域的加權(quán)函數(shù)在所述重疊區(qū)域中、按照當(dāng)在空間上遠(yuǎn)離時(shí)、減小混合圖像之一的比例的方式，線性變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲是根據(jù)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)和重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)估計(jì)其統(tǒng)計(jì)參數(shù)的噪聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所估計(jì)的參數(shù)之一是噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于在源圖像的均勻區(qū)域上局部地估計(jì)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)。
7.一種用于處理拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)的設(shè)備，所述拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)具有至少兩幅所述源圖像重疊的重疊區(qū)域(20、21、22、23、24)，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生所述拼接圖像的裝置，其特征在于還包括-裝置(52、53)，用于在重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的、稱為非重疊區(qū)域的區(qū)域中估計(jì)隨機(jī)噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)；以及-裝置(52、53)，用于根據(jù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于使用所述設(shè)備來實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理拼接噪聲源圖像的方法和設(shè)備，所述拼接噪聲源圖像具有至少兩幅所述源圖像重疊的重疊區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括以下步驟(35)在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，從而至少部分補(bǔ)償重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的區(qū)域(稱為非重疊區(qū)域)之間的噪聲偏差。
文檔編號(hào)H04N1/58GK1812471SQ20051013406
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者洛朗·布隆德, 迪迪埃·杜瓦揚(yáng), 蒂埃里·博雷爾 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司