[發(fā)明專利]多光源顏色強(qiáng)度一致性標(biāo)定方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910090634.X
• 申請日: 2009-09-02
• 公開（公告）號: CN101635053A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊越;馬宗泉;賈軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李新華;徐開翟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)虛擬現(xiàn)實和計算機(jī)圖形圖像學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是利用相機(jī)拍攝的圖像對多光源的顏色與強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)定，用于相機(jī)與光源組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

計算機(jī)虛擬現(xiàn)實與計算機(jī)圖形圖像學(xué)技術(shù)中，有很多涉及到利用多個光源與相機(jī)等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，需要對光源進(jìn)行標(biāo)定，消除各光源的顏色以及光強(qiáng)的差異影響，因此實現(xiàn)一種簡單、靈活、魯棒的多光源顏色強(qiáng)度一致性標(biāo)定方法就顯得十分必要。

文獻(xiàn)1-T.Weyrich，M.Wojciech，P.Hanspeter?et?al.，“Analysis?of?human?facesusing?a?measurement-based?skin?reflectance?model，”ACM?Trans.Graph.，vol.25，no.3，pp.1013-1024，2006.中使用了一個二次多項式對光強(qiáng)沿光軸的衰減進(jìn)行了擬合，并對每一個光源使用一個仿射變化矩陣加一個偏移向量校正各光源顏色與強(qiáng)度差異。該方法雖然過程比較魯棒，但計算過程比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種魯棒的光源方向標(biāo)定方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：多光源顏色強(qiáng)度一致性標(biāo)定方法，其特點在于步驟如下：

(1)拍攝各個光源下的多張白板的圖像，進(jìn)行平均和模糊處理后，用來進(jìn)行單光源的強(qiáng)度分布均勻性標(biāo)定；

(2)拍攝各個光源下的標(biāo)準(zhǔn)色卡的圖像，得到圖像上標(biāo)準(zhǔn)色卡上每個色塊的平均像素值，用來進(jìn)行多光源之間的顏色與強(qiáng)度標(biāo)定；

所述的步驟(1)中多張白板的平均和模糊的方法為：拍攝三張左右各個光源下白板圖片，計算得到平均圖像，從而消除交流電對光源強(qiáng)度的隨機(jī)影響；對平均圖像再使用高斯核進(jìn)行模糊處理，用來消除白板上的高頻噪聲的影響。

所述的步驟(1)中單光源的強(qiáng)度分布均勻性標(biāo)定的方法為：計算處理后的白板圖像的中央?yún)^(qū)域的平均像素值，保存下白板圖像上每個像素與該平均值的比率；對于其他在該光源拍攝的圖像，每個像素乘以對應(yīng)的比率來進(jìn)行分布均勻性標(biāo)定。

所述的步驟(2)中得到圖像上標(biāo)準(zhǔn)色卡上每個色塊的平均像素值的方法為：拍攝各個光源下標(biāo)準(zhǔn)色卡圖片，粗略指定各色塊中心點與半徑，計算中心點附近小塊區(qū)域的平均像素值，如果半徑范圍內(nèi)的像素值與該平均值的差別大于一定閾值，則認(rèn)為該像素超出了色塊區(qū)域，不參與該色塊的平均值計算。

所述的步驟(2)中多光源之間的顏色與強(qiáng)度標(biāo)定的方法為：由于已知標(biāo)準(zhǔn)色板中各色塊的真實顏色，以及各光源的入射角度，可以計算出理論圖像各個色塊的顏色值。因此根據(jù)圖像上色塊區(qū)域計算出平均像素值，可以計算出每個通道一個比率，將真實顏色值校正到理論計算值。所有色塊可以構(gòu)造一個線性系統(tǒng)，利用最小二乘方法求解出各通道的校正因子。對于其他在該光源拍攝的圖像，各通道乘以對應(yīng)的校正因子來進(jìn)行顏色與強(qiáng)度標(biāo)定，各通道之間校正因子的比率關(guān)系校正光源的顏色偏差，校正因子的大小校正多光源的強(qiáng)度差異。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)使用設(shè)備簡單。本方法對光源與相機(jī)沒有特別的要求，只需要一個標(biāo)準(zhǔn)色板作為標(biāo)定工具，十分易于實現(xiàn)。

(2)實現(xiàn)過程簡便。在完成光源方向標(biāo)定的基礎(chǔ)上，只需要利用相機(jī)對標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行拍攝，在圖像上對多光源顏色與強(qiáng)度進(jìn)行計算，因此拍攝過程與計算過程都十分簡便。

(3)計算結(jié)果準(zhǔn)確。使用最小二乘方法對各色塊列出的線性矩陣進(jìn)行求解，可以得到誤差最小情況下的結(jié)果。

具體實施方式

本發(fā)明的具體步驟如下：

1、單光源的強(qiáng)度分布均勻性標(biāo)定

為了使標(biāo)定結(jié)果的魯棒性更好，我們需要做預(yù)處理去除一些誤差影響。首先對光源下的白板圖像拍攝3至4張，計算出平均圖像，這樣是為了去除掉光源的交流電在不同時刻的光強(qiáng)變化的影響；然后對平均圖像利用5×5的高斯核進(jìn)行模糊，這樣用來消除白板上的一些細(xì)小的噪聲影響。

計算第i個光源的白板圖像中央?yún)^(qū)域的平均像素值C_avgⁱ，對于第i個光源方向采集的數(shù)據(jù)I_oⁱ，使用對應(yīng)的白板圖片I_bⁱ進(jìn)行校正的結(jié)果Iⁱ為：