[發(fā)明專利]一種復(fù)雜環(huán)境光應(yīng)用條件下的相機(jī)系統(tǒng)及像質(zhì)調(diào)節(jié)方法

有效

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• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109379584B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉皓挺
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;G06T7/00
• 代理公司: 11237 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種復(fù)雜環(huán)境光應(yīng)用條件下的相機(jī)系統(tǒng)及像質(zhì)調(diào)節(jié)方法，能夠獲得像質(zhì)高且穩(wěn)定的成像結(jié)果。所述方法包括：采用盲圖像質(zhì)量評估參數(shù)方法對相機(jī)系統(tǒng)采集的圖像進(jìn)行像質(zhì)的定量化評價，其中，像質(zhì)表示圖像質(zhì)量；將像質(zhì)評價結(jié)果輸入到訓(xùn)練好的人工智能模型中，得到相機(jī)系統(tǒng)控制參數(shù)；其中，在訓(xùn)練所述人工智能模型時，其輸入為使主觀圖像質(zhì)量評估等級低的圖像變成等級高的圖像的客觀圖像質(zhì)量評估參數(shù)，監(jiān)督數(shù)據(jù)為該客觀圖像質(zhì)量評估參數(shù)對應(yīng)的相機(jī)系統(tǒng)控制參數(shù)；將得到的相機(jī)系統(tǒng)控制參數(shù)值輸入到相機(jī)系統(tǒng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)中，各個機(jī)構(gòu)按照接收到的控制參數(shù)進(jìn)行執(zhí)行；本發(fā)明涉及成像領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像領(lǐng)域，特別是指一種復(fù)雜環(huán)境光應(yīng)用條件下的相機(jī)系統(tǒng)及像質(zhì)調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)

近年來，成像系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于國防、安全、科學(xué)試驗(yàn)等各個領(lǐng)域。成像系統(tǒng)因其采集數(shù)據(jù)直觀、豐富、易于分析的特點(diǎn)，目前可被用來執(zhí)行目標(biāo)觀測、目標(biāo)搜索、目標(biāo)特征分析等相關(guān)任務(wù)。一般而言，成像系統(tǒng)的設(shè)計屬于光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域的研究范疇，成像系統(tǒng)主要依靠光電傳感器對物質(zhì)輻射光場能量的變化進(jìn)行感知，以了解環(huán)境狀態(tài)的變化。然而復(fù)雜的環(huán)境光往往會對成像系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生不利影響。例如：水下潛航器在渾濁的水域航行時，成像裝置容易受水中浮游生物或漂浮物反光影響，或是受自身攜帶的主動光源工作能力影響，最終導(dǎo)致成像清晰度較差；又如地面行駛車輛上安裝的成像裝置，當(dāng)受到陽光直射影響，或是觀測到強(qiáng)烈爆炸現(xiàn)象時，容易產(chǎn)生眩光現(xiàn)象，而強(qiáng)眩光同樣會引起成像系統(tǒng)傳感元件的過飽和問題，進(jìn)而導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法清晰成像；再如，空間在軌高速運(yùn)動的成像裝置在執(zhí)行空間碎片的觀測時，往往易受高動態(tài)范圍太陽光及地球反射光的影響，進(jìn)而無法穩(wěn)定清晰成像。

為了解決上述問題，不同應(yīng)用領(lǐng)域的專家提出過不少解決方案。中國專利“通過自然環(huán)境識別提高成像質(zhì)量的方法”(專利公開號：CN105959541A)提出一種通過自然環(huán)境識別提高成像質(zhì)量的方法，該方法根據(jù)對天氣光線識別的結(jié)果計算出最佳匹配值，并控制遮光片進(jìn)行環(huán)境光強(qiáng)的控制。中國專利“一種基于輔助焦面的推掃式遙感相機(jī)調(diào)焦方法”(專利公開號：CN107888836A)提出一種根據(jù)成像質(zhì)量參數(shù)分析結(jié)果進(jìn)行相機(jī)焦距快速調(diào)節(jié)的方法。中國專利“一種數(shù)字域TDI相機(jī)成像質(zhì)量的調(diào)整方法及調(diào)整系統(tǒng)”(專利公開號：CN106791508A)提出一種在軌TDI相機(jī)成像質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)整的方法，該方法根據(jù)相機(jī)檢測參數(shù)、衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)等初始值自適應(yīng)估計相機(jī)的積分級數(shù)、積分時間、增益及曝光時間等值，以提高相機(jī)成像效果。中國專利“相機(jī)噪聲和幀率的控制方法與裝置”(專利公開號：CN104079842A)通過調(diào)節(jié)相機(jī)增益和曝光時間的方式改善相機(jī)的噪聲及幀率。中國專利“一種自動調(diào)整相機(jī)曝光效果的方法及系統(tǒng)”(專利公開號：CN103957362A)提出一種當(dāng)在亮暗對比明顯場景拍照時，根據(jù)圖像分析結(jié)果對圖像中分別對明亮度和暗亮度區(qū)域進(jìn)行不同曝光以提升成像質(zhì)量的方法。中國專利“低照度攝像機(jī)成像控制方法、裝置及攝像系統(tǒng)”(專利公開號：CN102223486B)提出一種根據(jù)圖像分析的結(jié)果進(jìn)行相機(jī)快門速度、電荷自動增益調(diào)整級別、圖像積分時間等指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)控制的方法。

通過比較分析，可知:目前在成像系統(tǒng)的設(shè)計與研究方面，相關(guān)研究雖然取得了一定的成果，但仍然存在一定的不足。一方面，在當(dāng)前已有的成像裝置中，成像裝置控制系統(tǒng)的環(huán)境感知與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力較為有限。例如，僅能對環(huán)境光變化做出較為“粗糙”的分析，無法對環(huán)境光變化進(jìn)行全面的定量化描述。而在進(jìn)行成像系統(tǒng)像質(zhì)調(diào)節(jié)方法設(shè)計時，由于受復(fù)雜光學(xué)成像模型以及算法計算復(fù)雜度的約束，系統(tǒng)所能考慮到的相機(jī)像質(zhì)影響因素也不夠全面。如當(dāng)前大多數(shù)應(yīng)用執(zhí)行一次僅能對相機(jī)的焦距、曝光時間或增益等少數(shù)幾個控制指標(biāo)進(jìn)行同時調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)雜環(huán)境光應(yīng)用條件下的相機(jī)系統(tǒng)及像質(zhì)調(diào)節(jié)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的環(huán)境感知有限與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力有限的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種復(fù)雜環(huán)境光應(yīng)用條件下的相機(jī)系統(tǒng)，包括：控制模塊、與控制模塊相連的相機(jī)、遮光板裝置、照明裝置、濾光裝置、相機(jī)姿態(tài)控制裝置、減震裝置、通信裝置和供電裝置；其中，