專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，適用于所有數(shù)字式圖像采集設(shè)備。
背景技術(shù)：
低照度環(huán)境下的圖像采集是圖像采集中的難點(diǎn)，當(dāng)環(huán)境光照度過(guò)低，目標(biāo)場(chǎng)景中的物體反射光能量不足時(shí)，會(huì)使所采集圖像的對(duì)比度和信噪比都很低。對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行圖像采集時(shí)，需要對(duì)鏡頭進(jìn)行調(diào)焦，調(diào)焦的過(guò)程分為變焦和對(duì)焦。變焦是改變鏡頭的焦距，以改變拍攝的視角，即把目標(biāo)場(chǎng)景拉近或推遠(yuǎn)。對(duì)焦是調(diào)整鏡頭與感光器件之間的距離，使得目標(biāo)場(chǎng)景清晰的呈現(xiàn)在感光元件上。 發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足I)雖然延長(zhǎng)曝光時(shí)間可以提高圖像信噪比，但是曝光時(shí)間延長(zhǎng)后圖像采集設(shè)備和目標(biāo)場(chǎng)景中的物體都難免會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，從而使畫(huà)面變得更加模糊；2)在低照度環(huán)境下進(jìn)行圖像采集，由于實(shí)時(shí)拍攝的圖像信噪比很低，難以根據(jù)圖像清晰程度判斷是否對(duì)焦準(zhǔn)確，從而給對(duì)焦帶來(lái)困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，本方法去除了因相機(jī)抖動(dòng)和對(duì)焦不準(zhǔn)產(chǎn)生的圖像模糊，提高了圖像的精度，詳見(jiàn)下文描述一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，所述方法包括以下步驟(I)在低照度環(huán)境下通過(guò)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像；(2)將所述一組多焦距圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像、第二類(lèi)模糊圖像和第三類(lèi)模糊圖像；根據(jù)所述第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和所述第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)，分別進(jìn)行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像；(3)對(duì)所述去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像中的每一幅圖像進(jìn)行逐點(diǎn)清晰度指標(biāo)計(jì)算，以每幅圖像各點(diǎn)的清晰度指標(biāo)wv, i, j為權(quán)值，將各個(gè)圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的灰度值進(jìn)行加權(quán)求和，獲取最終圖像；(4)將所述最終圖像保存并送入顯示器進(jìn)行圖像顯示。所述在低照度環(huán)境下通過(guò)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像具體為在低照度環(huán)境下通過(guò)數(shù)字相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)連續(xù)對(duì)焦采集所述一組多焦距圖像。所述將所述一組多焦距圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像、第二類(lèi)模糊圖像和第三類(lèi)模糊圖像；根據(jù)所述第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和所述第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)，分別進(jìn)行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像具體為I)將成像系統(tǒng)和目標(biāo)做相對(duì)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)獲取到的圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像；2)將光學(xué)系統(tǒng)散焦時(shí)獲取到的圖像劃分為第二類(lèi)模糊圖像；3)將由光學(xué)系統(tǒng)衍射和像差因素影響得到的圖像劃分為第三類(lèi)模糊圖像；4)根據(jù)所述第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和超分辨力圖像復(fù)原方法，分別對(duì)所述第一類(lèi)模糊圖像、所述第二類(lèi)模糊圖像和所述第三類(lèi)模糊圖像進(jìn)行去模糊處理；5)獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像。所述對(duì)所述去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像中的每一幅圖像進(jìn)行逐點(diǎn)清晰度指標(biāo)計(jì)算，以每幅圖像各點(diǎn)的清晰度指標(biāo)wv, i, j為權(quán)值，將各個(gè)圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的灰度值進(jìn)行加權(quán)求和，獲取最終圖像具體為I)在每幅圖像中，獲取像素(i，j)處的拉普拉斯梯度的分量絕對(duì)和VittZXU)；2)獲取以(i，j)為中心的邊長(zhǎng)為(2N+1)的正方形區(qū)域上的拉普拉斯分量作為像素(i，j)處的清晰度指標(biāo)《ν,Μ;3)將各個(gè)圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的灰度值進(jìn)行加權(quán)求和，將加權(quán)求和后的各點(diǎn)組成最終圖像。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是(I)本方法通過(guò)對(duì)低照度環(huán)境下的圖像采集進(jìn)行去模糊處理，可以去除由于曝光時(shí)間延長(zhǎng)、相機(jī)抖動(dòng)以及對(duì)焦不準(zhǔn)所帶來(lái)的圖像模糊問(wèn)題，降低了對(duì)使用者的要求，使圖像畫(huà)面變得清晰；( 2 )本方法利用多焦距圖像融合技術(shù)使得使用者在對(duì)焦時(shí)不必刻意觀察圖像是否處于最清晰狀態(tài)，只需連續(xù)調(diào)節(jié)鏡頭，采集一組多焦距圖像，就可以從多焦距圖像的融合結(jié) 果中得到清晰的圖像，從而簡(jiǎn)化了操作步驟；(3)由于場(chǎng)景中的目標(biāo)物通常并不處于一個(gè)平面，不同目標(biāo)與鏡頭的距離也會(huì)不同，因此各個(gè)目標(biāo)區(qū)域在每一幅圖像中的清晰度也往往不一樣。本方法通過(guò)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行連續(xù)對(duì)焦，可拍得一組清晰區(qū)域各不相同的圖像，將該組圖像進(jìn)行融合之后便可以獲得一幅各個(gè)目標(biāo)物都清晰的圖像；(4)本方法使得低照度環(huán)境下采集到的圖像更為清晰，方便快捷，同時(shí)也降低了對(duì)使用者的操作要求，節(jié)約了操作時(shí)間。


圖I為本發(fā)明提供的一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下為了去除因相機(jī)抖動(dòng)和對(duì)焦不準(zhǔn)產(chǎn)生的圖像模糊，提高圖像的精度，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，參見(jiàn)圖1，詳見(jiàn)下文描述101 :在低照度環(huán)境下通過(guò)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像；其中，圖像采集過(guò)程中先通過(guò)變焦確定目標(biāo)場(chǎng)景的拍攝范圍，然后再連續(xù)調(diào)節(jié)感光元件與鏡頭光心的距離進(jìn)行對(duì)焦，同時(shí)實(shí)時(shí)記錄從調(diào)節(jié)起始到結(jié)束整個(gè)過(guò)程中所拍攝的
一組多焦距圖像。其中，在低照度環(huán)境下通過(guò)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像具體為在低照度環(huán)境下通過(guò)數(shù)字相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像。本發(fā)明實(shí)施例中是以數(shù)字相機(jī)中的數(shù)字眼底相機(jī)采集一組多焦距圖像為例進(jìn)行說(shuō)明，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，還可以采用其他類(lèi)型的數(shù)字相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。
102:將一組多焦距圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像、第二類(lèi)模糊圖像和第三類(lèi)模糊圖像；根據(jù)第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)，分別進(jìn)行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像；其中，該步驟具體為I)將成像系統(tǒng)和目標(biāo)做相對(duì)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)獲取到的圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像；第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)具體為
權(quán)利要求
1.一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)在低照度環(huán)境下通過(guò)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像； (2)將所述一組多焦距圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像、第二類(lèi)模糊圖像和第三類(lèi)模糊圖像；根據(jù)所述第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和所述第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)，分別進(jìn)行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像； (3)對(duì)所述去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像中的每一幅圖像進(jìn)行逐點(diǎn)清晰度指標(biāo)計(jì)算，以每幅圖像各點(diǎn)的清晰度指標(biāo)為權(quán)值，將各個(gè)圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的灰度值進(jìn)行加權(quán)求和，獲取最終圖像； (4)將所述最終圖像保存并送入顯示器進(jìn)行圖像顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，其特征在于，所述在低照度環(huán)境下通過(guò)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像具體為 在低照度環(huán)境下通過(guò)數(shù)字相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)連續(xù)對(duì)焦采集所述一組多焦距圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，其特征在于，所述將所述一組多焦距圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像、第二類(lèi)模糊圖像和第三類(lèi)模糊圖像；根據(jù)所述第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和所述第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)，分別進(jìn)行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像具體為 1)將成像系統(tǒng)和目標(biāo)做相對(duì)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)獲取到的圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像； 2)將光學(xué)系統(tǒng)散焦時(shí)獲取到的圖像劃分為第二類(lèi)模糊圖像； 3)將由光學(xué)系統(tǒng)衍射和像差因素影響得到的圖像劃分為第三類(lèi)模糊圖像； 4)根據(jù)所述第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和超分辨力圖像復(fù)原方法，分別對(duì)所述第一類(lèi)模糊圖像、所述第二類(lèi)模糊圖像和所述第三類(lèi)模糊圖像進(jìn)行去模糊處理； 5)獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，其特征在于，所述對(duì)所述去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像中的每一幅圖像進(jìn)行逐點(diǎn)清晰度指標(biāo)計(jì)算，以每幅圖像各點(diǎn)的清晰度指標(biāo)wv, i, j為權(quán)值，將各個(gè)圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的灰度值進(jìn)行加權(quán)求和，獲取最終圖像具體為 1)在每幅圖像中，獲取像素(i，j)處的拉普拉斯梯度的分量絕對(duì)和Vk/仏./); 2)獲取以(i，j)為中心的邊長(zhǎng)為(2N+1)的正方形區(qū)域上的拉普拉斯分量作為像素(i, j)處的清晰度指標(biāo)wv, y ； 3)將各個(gè)圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的灰度值進(jìn)行加權(quán)求和，將加權(quán)求和后的各點(diǎn)組成最終圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低照度圖像采集的數(shù)字化處理方法，涉及數(shù)字圖像處理領(lǐng)域。所述方法包括在低照度環(huán)境下通過(guò)連續(xù)對(duì)焦采集一組多焦距圖像；將所述一組多焦距圖像劃分為第一類(lèi)模糊圖像、第二類(lèi)模糊圖像和第三類(lèi)模糊圖像；根據(jù)所述第一類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)、所述第二類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)和所述第三類(lèi)模糊圖像對(duì)應(yīng)的退化函數(shù)，分別進(jìn)行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像；對(duì)所述去模糊處理后的第一類(lèi)圖像、第二類(lèi)圖像和第三類(lèi)圖像中的每一幅圖像進(jìn)行逐點(diǎn)清晰度指標(biāo)計(jì)算，以每幅圖像各點(diǎn)的清晰度指標(biāo)wv,i,j為權(quán)值，將各個(gè)圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的灰度值進(jìn)行加權(quán)求和，獲取最終圖像；將所述最終圖像保存并送入顯示器進(jìn)行圖像顯示。
文檔編號(hào)G06T5/50GK102867297SQ20121031911
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者李剛, 湯宏穎, 林凌 申請(qǐng)人:天津大學(xué)