[發明專利]一種低照度圖像采集的數字化處理方法

有效

• 申請號: 201210319113.9
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102867297A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 李剛;湯宏穎;林凌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明屬于數字圖像處理領域，特別涉及一種低照度圖像采集的數字化處理方法，適用于所有數字式圖像采集設備。

背景技術

低照度環境下的圖像采集是圖像采集中的難點，當環境光照度過低，目標場景中的物體反射光能量不足時，會使所采集圖像的對比度和信噪比都很低。

對目標場景進行圖像采集時，需要對鏡頭進行調焦，調焦的過程分為變焦和對焦。變焦是改變鏡頭的焦距，以改變拍攝的視角，即把目標場景拉近或推遠。對焦是調整鏡頭與感光器件之間的距離，使得目標場景清晰的呈現在感光元件上。

發明人在實現本發明的過程中，發現現有技術中至少存在以下缺點和不足：

1）雖然延長曝光時間可以提高圖像信噪比，但是曝光時間延長后圖像采集設備和目標場景中的物體都難免會出現抖動，從而使畫面變得更加模糊；

2）在低照度環境下進行圖像采集，由于實時拍攝的圖像信噪比很低，難以根據圖像清晰程度判斷是否對焦準確，從而給對焦帶來困難。

發明內容

本發明提供了一種低照度圖像采集的數字化處理方法，本方法去除了因相機抖動和對焦不準產生的圖像模糊，提高了圖像的精度，詳見下文描述：

一種低照度圖像采集的數字化處理方法，所述方法包括以下步驟：

(1)在低照度環境下通過連續對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模糊圖像、第二類模糊圖像和第三類模糊圖像；根據所述第一類模糊圖像對應的退化函數、所述第二類模糊圖像對應的退化函數和所述第三類模糊圖像對應的退化函數，分別進行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類圖像、第二類圖像和第三類圖像；

(3)對所述去模糊處理后的第一類圖像、第二類圖像和第三類圖像中的每一幅圖像進行逐點清晰度指標計算，以每幅圖像各點的清晰度指標w_v，i，j為權值，將各個圖像對應點的灰度值進行加權求和，獲取最終圖像；

(4)將所述最終圖像保存并送入顯示器進行圖像顯示。

所述在低照度環境下通過連續對焦采集一組多焦距圖像具體為：

在低照度環境下通過數字相機或數字攝像機連續對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模糊圖像、第二類模糊圖像和第三類模糊圖像；根據所述第一類模糊圖像對應的退化函數、所述第二類模糊圖像對應的退化函數和所述第三類模糊圖像對應的退化函數，分別進行去模糊處理，獲取去模糊處理后的第一類圖像、第二類圖像和第三類圖像具體為：

1）將成像系統和目標做相對勻速直線運動時獲取到的圖像劃分為第一類模糊圖像；

2）將光學系統散焦時獲取到的圖像劃分為第二類模糊圖像；

3）將由光學系統衍射和像差因素影響得到的圖像劃分為第三類模糊圖像；

4）根據所述第一類模糊圖像對應的退化函數、所述第二類模糊圖像對應的退化函數、所述第三類模糊圖像對應的退化函數和超分辨力圖像復原方法，分別對所述第一類模糊圖像、所述第二類模糊圖像和所述第三類模糊圖像進行去模糊處理；

5）獲取去模糊處理后的第一類圖像、第二類圖像和第三類圖像。

所述對所述去模糊處理后的第一類圖像、第二類圖像和第三類圖像中的每一幅圖像進行逐點清晰度指標計算，以每幅圖像各點的清晰度指標w_v，i，j為權值，將各個圖像對應點的灰度值進行加權求和，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和

2）獲取以(i,j)為中心的邊長為（2N+1）的正方形區域上的拉普拉斯分量作為像素(i,j)處的清晰度指標w_{v，i，j}；

3）將各個圖像對應點的灰度值進行加權求和，將加權求和后的各點組成最終圖像。

本發明提供的技術方案的有益效果是：

（1）本方法通過對低照度環境下的圖像采集進行去模糊處理，可以去除由于曝光時間延長、相機抖動以及對焦不準所帶來的圖像模糊問題，降低了對使用者的要求，使圖像畫面變得清晰；

（2）本方法利用多焦距圖像融合技術使得使用者在對焦時不必刻意觀察圖像是否處于最清晰狀態，只需連續調節鏡頭，采集一組多焦距圖像，就可以從多焦距圖像的融合結果中得到清晰的圖像，從而簡化了操作步驟；