CN101500076B - 一种消除图像滚动条纹的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除图像滚动条纹的方法及装置，该装置包括输入模块、滤波处理模块、帧缓存模块和输出显示模块，其中，输入模块将输入信号输入至滤波处理模块，在滤波处理模块中将参考帧缓存模块中存储的参考帧的数据，对当前输入数据作滤波处理，然后经输出显示模块显示输出，帧缓存模块和滤波处理模块之间为双向连接。该方法及装置避免了数码摄像装置中由于行与行之间的曝光时间设置得不够精确时所导致的图像明暗相间的滚动条纹，从而使处理后的视频图像质量得到明显的提高，显示效果更好。

Description

一种消除图像滚动条纹的方法及装置

技术领域

本发明涉及视频图像的处理，特别的是涉及一种消除数码摄像装置中图像条纹闪烁的方法及实施该方法的装置。

背景技术

当在室内环境使用数码摄像装置时，由于照明设备采用交流电供电，故实际上景物的亮度存在一个100Hz的闪烁，由于人眼的视觉暂留机制，直接观看景物时并不能感觉到闪烁。目前摄像装置的感光器件包括CMOS传感器和CCD传感器两种，其中CCD传感器采用面积分方式，当摄像装置开始摄取一帧图像时，该CCD传感器面阵上的各行是同时接受光线输入的。当一帧图像曝光完毕后，读出电路将整场的电子图像同时转移到另一个跟外界光线隔离的储存面阵上，然后再逐行逐像素地输出，与此同时，感光面阵又在进行下一幅图像的曝光。

而CMOS传感器由于其易于集成和在价格上的优势，现在已经得到越来越多的使用，所述CMOS传感器的感光方式是逐行感光的，当摄像装置开始摄取一帧图像时，传感器面阵上的第一行首先将本行上残留的影像清除，然后开始接受曝光；间隔一行积分时间后，传感器面阵上的第二行也将其行上残留的影像清除，然后开始接受曝光；接着是第三行的曝光操作；CMOS传感器依此原理逐行操作，从而对图像进行逐行的曝光。当预定的行积分时间到达时，读出电路将第一行的电子图像转移到一个行储存线上，再逐个像素地输出；间隔同样一行积分时间后，读出电路开始输出第二行的各个像素点；如此操作下去，便完成一帧图像的输出。所述行曝光是以流水线式进行的，当后面的各行输出时，前面的各行也同时进行下一帧图像的曝光。

所述CMOS曝光过程中，虽然各行的积分时间是相同的，但上一行的积分开始时间与下一行的积分开始时间存在一定的时间差。只有精确地设置CMOS传感器，使其各行的积分时间恰好是灯光闪烁周期的整数倍时，才能保证每行图像的感光水平是一致的。而数码摄像装置中CMOS传感器对每行积分时间的设置，一般是通过定义一个曝光窗口进行的，这样得到的积分时间，不一定能够很精确地匹配到灯光闪烁周期的整数倍，只要积分时间稍有偏差，由于摄像头的帧率一般在30帧每秒(fps)以下，则将导致摄像头最后显示的图像存在明显的明暗相间的滚动条纹。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种消除视频图像中所述明暗相间的闪烁的方法及装置。

一种消除图像滚动条纹的方法，该方法包括如下步骤：

步骤S201：计算当前图像帧中的当前待处理点P(R，G，B)与参考图像帧中的对应参考点P′(R′，G′，B′)的差异度量值Diff；

步骤S202：将所述差异度量值Diff与一个预先设置好的阈值Thresh进行比较，如果该差异度量值Diff小于该阈值Thresh，则转到步骤S203执行，否则跳转到步骤S204执行；

步骤S203：计算两个加权系数W1和W2，然后跳转到步骤S205；

步骤S204：将加权系数W1设置为1，将加权系数W2设置为0，然后进入步骤S205；

步骤S205：根据当前图像帧中待处理点P(R，G，B)和参考图像帧中相应参考点P′(R′，G′，B′)计算在结果图像帧中的对应点p(r，g，b)。

所述步骤S203中两个加权系数W1和W2的计算公式分别为：

W1＝Diff/Thresh，

W2＝1-W1。

所述两个加权系数W1和W2的取值范围如下：

0≤W1≤1

0≤W2≤1。

所述步骤S202中所述阈值Thresh可以通过寄存器配置。

所述步骤S201中差异度量值Diff的计算原则为反映当前图像帧和参考图像帧的差异情况。

所述差异度量值Diff的计算公式可以为：

Diff＝(R-R′)*(R-R′)+(G-G′)*(G-G′)+(B-B′)*(B-B′)。

所述差异度量值Diff的计算公式可以为：

Diff＝Abs(R-R′)+Abs(G-G′)+Abs(B-B′)。

所述差异度量值Diff的计算公式可以为：

Diff＝Max(Abs(R-R′)，Abs(G-G′)，Abs(B-B′))。

所述步骤S202中阈值Thresh的取值范围为：0≤Thresh≤2000。

所述步骤S202中阈值Thresh的取值范围0≤Thresh≤80。

所述步骤S202中阈值Thresh的取值范围0≤Thresh≤30。

所述步骤S205中结果图像帧中点p(r，g，b)通过如下公式计算：

r＝R*W1+R′*W2，

g＝G*W1+G′*W2，

b＝B*W1+B′*W2。

一种消除图像滚动条纹的装置，该装置包括输入模块100、滤波处理模块200、帧缓存模块300和输出显示模块400，其中，输入模块100将输入信号输入至滤波处理模块200作滤波处理后经输出显示模块400显示输出，帧缓存模块300和滤波处理模块200之间为双向连接。

本发明的有益效果在于：本发明所述方法及装置避免了数码摄像装置中由于行与行之间的曝光时间设置得不够精确时所导致的图像明暗相间的闪烁，采用滤波处理的方法，消除了所述由感光器件的曝光时间细微差别导致的明暗相间的滚动条纹，从而使处理后的视频图像质量得到明显的提高，显示效果更好。

附图说明

图1为本发明所述一种消除图像滚动条纹的装置的系统结构框图；

图2为本发明具体实施方式中所述一种消除图像滚动条纹的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，由于视频处理系统中根据数据位数的不同，系统中所涉及参数的大小也不同，本具体实施例中以8位数据的系统为例。

实施例一

图1所示为本发明一种消除图像滚动条纹装置的系统结构框图，所述系统包括输入模块100、滤波处理模块200、帧缓存模块300和输出显示模块400。

本发明对数码摄像头的视频图像进行时域的滤波处理。如图1所示，输入模块100将当前图像帧FrameNew输入到滤波处理模块200中；与此同时，帧缓存模块300也将一参考图像帧FrameRef输入到滤波处理模块200中。滤波处理模块200对当前图像帧FrameNew和参考图像帧FrameRef的对应每个像素点分别进行处理，计算出两帧图像的对应像素点的一个差异度量值Diff，然后将该度量值与一个预先设置好的阈值Thresh进行比较，按比较结果分为两种情况：第一种情况为当所述差异度量值Diff小于所述阈值Thresh时，则由此计算出两个加权系数W1和W2，然后由两帧图像的对应像素点的三个颜色分量(R，G，B)分别加权平均得到结果像素的取值；第二种情况为当所述差异度量值Diff大于或等于所述阈值Thresh时，表示两幅图像相应点的差距很大，则将加权系数W1设置为1，将加权系数W2设置为0，所述加权平均的结果，相当于将结果像素点设置为与当前图像帧FrameNew对应像素点相同的取值，从而避免当画面在运动时出现伪影的现象。

按照所述方法对每一个像素点进行处理后，得到结果图像帧FrameResult。滤波模块200将结果图像帧FrameResult分为两路，一路送到帧缓存模块300中保存起来，以作为下一帧输入图像的参考帧，另一路送到输出模块400中，以作进一步处理或显示。

图2所示为本发明具体实施例中对图像每一像素点的具体处理过程的流程图，所述处理过程按如下步骤进行：

步骤S201：计算当前图像帧FrameNew中的当前待处理点P(R，G，B)与参考图像帧FrameRef中的对应参考点P′(R′，G′，B′)的差异度量值Diff，如公式(1)所示：

Diff＝(R-R′)*(R-R′)+(G-G′)*(G-G′)+(B-B′)*(B-B′)(1)

但差异度量值Diff的计算公式不局限于本发明所述的公式(1)，其它只要反映了像素之间差异的计算公式均属于本发明保护的范围，本实施例以公式(1)为例。

步骤S202：将差异度量值Diff与一个预先设置好的阈值Thresh进行比较，如果差异度量值Diff小于阈值Thresh，则转到步骤S203，否则转到步骤S204。

本发明中，根据差异度量值Diff的计算公式不同，阈值Thresh的范围也相应不同，本发明中该值可通过寄存器配置，在具体的应用中，设计人员可以根据图像的效果实时地配置，配置的原则为满足只有当前帧图像与参考帧图像中对应点的差距较小时才进行滤波处理。本实施例中，若设定阈值Thresh为2000，则表示按照公式(1)计算出的差异度量值Diff小于2000时就进入步骤S203进行滤波系数的计算，从而进行滤波处理；若设定阈值Thresh为0时，则表示整帧图像都不作滤波处理，本发明所述一种消除图像滚动条纹的装置相当于关闭；若设定阈值Thresh为200时，则表示按照公式(1)计算出的差异度量值Diff只有小于200时，才会进行滤波处理；同样的，若设定阈值Thresh为500时，则表示按照公式(1)计算出的差异度量值Diff小于500即进行滤波处理，其他的例子与此类似，本实施例不再赘述，用户可以根据所需要的图像效果通过修改寄存器的值从而配置该阈值Thresh的具体值。

步骤S203：计算出两个加权系数W1和W2，如公式(2)和公式(3)所示：

W1＝Diff/Thresh    (2)

W2＝1-W1(3)

其中，本发明中满足所述加权系数W1和W2的值均大于等于0且小于等于1。

得到所述两个权值W1和W2后，跳转到步骤S205。

步骤S204：将加权系数W1设置为1，将加权系数W2设置为0，表示所述视频数据不在阈值范围内，不作滤波处理，然后进入步骤S205。

步骤S205：计算当前待处理点P(R，G，B)所对应在结果图像帧FrameResult中的点，用p(r，g，b)表示，如公式(4)，(5)，(6)所示：

r＝R*W1+R′*W2(4)

g＝G*W1+G′*W2(5)

b＝B*W1+B′*W2(6)

通过所述五个步骤，最终得到的结果图像帧FrameResult消除了明暗相间的滚动条纹，从而使处理后的视频图像质量得到极大的提高。

实施例二

本实施例的系统框图与实施例一完全相同，且消除图像滚动条纹的原理也与实施例一相同，存在的区别为步骤S201中涉及到的差异度量值Diff的计算还可以为如下的公式(7)：

Diff＝Abs(R-R′)+Abs(G-G′)+Abs(B-B′)(7)

相应地，由于步骤S202中涉及到的阈值Thresh的含义是使差异度量值Diff相对较小时才进行滤波计算，因此当差异度量值Diff的计算公式发生变化时，阈值Thresh的取值也相应的发生变化，配置寄存器的值时要考虑到至少不能大于差异度量值的最大可能值，以下举例说明。

若阈值Thresh取80，则当按照公式(7)计算的差异度量值Diff小于80时，当前待处理点才进行滤波处理；

若阈值Thresh取0，则表示整帧图像都不作滤波处理；

若阈值Thresh取20，则按照公式(7)计算的差异度量值Diff小于20的点才进行滤波处理；

同样，若阈值Thresh取50时，则按照公式(7)计算的差异度量值Diff小于50的点才进行滤波处理。

与实施例一相同，阈值Thresh的具体取值，用户可以通过寄存器配置。

实施例三

本实施例中，与实施例二存在的区别是实施例一所述步骤S201中涉及的差异度量值Diff的计算公式为如公式(8)所示的式子。

Diff＝Max(Abs(R-R′)，Abs(G-G′)，Abs(B-B′))(8)

同样实施例一所述步骤S202中涉及的阈值Thresh的取值方式及原则与实施例二中相同，即：使差异度量值Diff相对较小时才进行滤波计算，以下举例进行说明。

若阈值Thresh取30时，则按照公式(8)计算的差异度量值Diff小于30的点才进行滤波处理；

若阈值Thresh取0，则表示整帧图像都不作滤波处理；

若阈值Thresh取5时，则按照公式(8)计算的差异度量值Diff小于5的点才进行滤波处理；

同样，若阈值Thresh取20时，则按照公式(8)计算的差异度量值Diff小于20的点才进行滤波处理。

与实施例一和二相同，阈值Thresh的具体取值用户可以通过寄存器配置。

值得注意的是，差异度量值Diff的计算公式并不局限于本发明实施例一、二、三所述的公式(1)、公式(7)及公式(8)，其他只要满足反映了当前帧图像与参考帧图像中对应像素点的差异情况的公式均属于本发明保护的范围。

另外，本发明所述一种消除图像滚动条纹的方法及装置中，若数据的位数为其他值，如设为N时，所涉及到的参数阈值Thresh为本实施例的2N-8倍，其中，N为自然数。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤S201：计算当前图像帧中的当前待处理点P(R，G， B)与参考图像帧中的对应参考点P′(R′，G′，B′)的差异度量值Diff；

步骤S202：将所述差异度量值Diff与一个预先设置好的阈值Thresh进行比较，如果该差异度量值Diff小于该阈值Thresh，则转到步骤S203执行，否则跳转到步骤S204执行；

步骤S203：计算两个加权系数W1和W2，然后跳转到步骤S205；

步骤S204：将加权系数W1设置为1，将加权系数W2设置为0，然后进入步骤S205；

步骤S205：根据当前图像帧中待处理点P(R，G，B)和参考图像帧中相应参考点P′(R′，G′，B′)计算在结果图像帧中的对应点p(r，g，b)；

所述步骤S203中两个加权系数W1和W2的计算公式分别为：

W1＝Diff/Thresh，

W2＝1-W1；

所述两个加权系数W1和W2的取值范围如下：

0≤W1≤1

0≤W2≤1；

所述步骤S205中结果图像帧中点p(r，g，b)通过如下公式计算：

r＝R*W1+R′*W2，

g＝G*W1+G′*W2，

b＝B*W1+B′*W2。

2.根据权利要求1所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述步骤S202中所述阈值Thresh可以通过寄存器配置。

3.根据权利要求1所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述步骤S201中差异度量值Diff的计算原则为反映当前图像帧和参考图像帧的差异情况。

4.根据权利要求3所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述差异度量值Diff的计算公式可以为：

Diff＝(R-R′)*(R-R′)+(G-G′)*(G-G′)+(B-B′)*(B-B′)。

5.根据权利要求3所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述差异度量值Diff的计算公式可以为：

Diff＝Abs(R-R′)+Abs(G-G′)+Abs(B-B′)。

6.根据权利要求3所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述差异度量值Diff的计算公式可以为：

Diff＝Max(Abs(R-R′)，Abs(G-G′)，Abs(B-B′))。

7.根据权利要求1所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述步骤S202中阈值Thresh的取值范围为：0≤Thresh≤2000。

8.根据权利要求1所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述步骤S202中阈值Thresh的取值范围0≤Thresh≤80。

9.根据权利要求1所述的一种消除图像滚动条纹的方法，其特征在于，所述步骤S202中阈值Thresh的取值范围0≤Thresh≤30。

10.一种消除图像滚动条纹的装置，其特征在于，该装置包括输入模块(100)、滤波处理模块(200)、帧缓存模块(300)和输出显示模块(400)，其中，

所述输入模块(100)，用于将将输入信号输入至滤波处理模块(200)；

滤波处理模块(200)，用于计算当前图像帧中的当前待处理点P(R，G，B)与参考图像帧中的对应参考点P′(R′，G′，B′)的差异度量值Diff；将所述差异度量值Diff与一个预先设置好的阈值Thresh进行比较，如果该差异度量值Diff小于该阈值Thresh，计算两个加权系数W1和W2；如果该差异度量值Diff大于该阈值Thresh，将加权系数W1设置为1，将加权系数W2设置为0；根据当前图像帧中待处理点P(R，G，B)和参考图像帧中相应参考点P′(R′，G′，B′)计算在结果图像帧中的对应点p(r，g，b)；

其中，所述如果该差异度量值Diff小于该阈值Thresh，计算两个加权系数W1和W2的计算公式分别为：

W1＝Diff/Thresh，

W2＝1-W1；

所述两个加权系数W1和W2的取值范围如下：

0≤W1≤1

0≤W2≤1；

所述根据当前图像帧中待处理点P(R，G，B)和参考图像帧中相应参考点P′(R′，G′，B′)计算在结果图像帧中的对应点p(r，g，b)，具体包括：通过如下公式计算：

r＝R*W1+R′*W2，

g＝G*W1+G′*W2，

b＝B*W1+B′*W2；

帧缓存模块(300)：用于缓存参考图像帧；

输出显示模块(400)：用于显示滤波处理模块(200)输出的信号。

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