CN102739924B - 一种图像处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法与系统，该方法包括：确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理。本发明有效地解决了半透明光柱现象对图像质量的影响，在处理过程中没有延时，保证处理过程的实时性。

Description

一种图像处理方法和系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法和系统。

背景技术

目前，智能交通行业用于道路抓拍的相机随着技术不断提高，高清CCD抓拍相机逐步取代原有标清的抓拍相机，但由于随着CCD传感器的像素点数量大幅增加，半透明光柱现象比较明显。在高清的CCD传感器在工作的时候，首先进行光电转换，然后将收集的电荷转移到垂直寄存器内，之后通过特定的驱动方式将垂直寄存器的电荷转移到一个水平寄存器内，利用移位的方法以像素为单位将电荷移出CCD传感器，从而实现光电转换和输出的功能。但是当捕获的图像中局部存在大面积的高亮物体的时候，但还没有达到Smear现象临界的时候，这部分经光电转换后得到的电荷量非常多，以致在CCD传感器的转移过程中，进入垂直寄存器和水平寄存器后，无法完全通过移位的方式，转移出来，在垂直方向的寄存器中留有部分残余电荷。当这部分残余电荷叠加到正常图像上，就形成在该高亮物体的垂直方向出现自图像顶部到底部的大面积半透明光柱，即半透明光柱现象。尤其是图像局部出现大面积的高亮物体，且还没有达到Smear现象边际的时候，由于CCD传感器的工作特点，在高亮物体的垂直方向出现自图像顶部到底部的大面积半透明光柱，覆盖在图像上，即半透明光柱现象。这种现象的产生对图像的解析度和图像智能化识别带来非常大的负面影响，降低相机对拍摄环境的适应能力，无法满足使用者的对高质量图像的要求。且如果采用一种复杂的图像优化后处理算法，因算法计算需要消耗时间，会造成图像处理的延时，无法满足使用者对实时抓拍取证的实时性要求，同时复杂的算法要求在相机上使用高性能的处理器，现有的高清CCD抓拍相机也不具备额外的高性能处理器。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种图像处理方法和系统，有效地解决了半透明光柱现象对图像质量的影响，并且本发明的处理过程没有延时，保证处理过程的实时性。

为实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种图像处理方法，该方法包括以下步骤：

确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；

根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；

对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理。

本发明实施例另一方面还提供一种图像处理系统，包括：

第一确定单元，用于确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；

第二确定单元，用于根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；

第一比较处理单元，用于对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理。

本发明实施例与现有技术先比具有以下优点：

本发明实施例提供的图像处理方法，包括：确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理。因此，本发明提供的方法在处理半透明光柱现象的过程中没有延时，保证处理过程的实时性。并且，本发明无需改动现有硬件和后端处理器的软件，只需要在处理过程中对每个像素的输入和输出进行逻辑处理，即可以有效提高现有高清CCD抓拍相机的图像质量，满足使用者对抓拍取证的要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种图像处理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种图像处理方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的当判断出当前像素处于非感光区域时，使当前像素的量化值在设定阈值范围内的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种图像处理系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种图像处理方法和系统，有效地解决了半透明光柱现象对图像质量的影响，并且本发明的处理过程没有延时，保证处理过程的实时性。

下面结合具体实施例及说明书附图对本发明进行详细的描述:

如图1所示，本发明实施例提供的一种图像处理方法，总体包括步骤：

S11、确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；

S12、根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；

S13、对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理。

较佳地，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值之前，还包括：

将非感光区域中的像素的量化值与设定阈值范围进行比较，根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值。

较佳地，根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值，包括：

对于在设定阈值范围内的非感光区域中的像素的量化值，确定无需调整该量化值；

对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值，确定需要调整该量化值。

较佳地，对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值进行调整的步骤包括：

当非感光区域中的像素的量化值大于所述设定阈值的上限值时，将该像素的量化值修改为设定阈值的上限值；

当非感光区域中的像素的量化值小于所述设定阈值的下限值时，将像素的量化值修改为0。

较佳地，所述根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理，包括：

当当前图像的曝光时间大于预设曝光值时，将感光区域中的每一像素的量化值输出；

当当前图像的曝光时间小于预设曝光值时，对于感光区域中的每一像素，将该像素的量化值减去非感光区域中与该像素同一列的像素的量化值的平均值，然后输出计算后的量化值。

本发明实施例中，由于当图像中高亮图像的亮度超过一定范围后，出现比半透明光柱现象更为严重的Smear现象，这种现象是CCD传感器工艺本身的问题，无法避免和消除，为了区别半透明光柱现象和Smear现象，需要对残余电荷的量化值进行区分。因出现Smear现象的量化值远大于半透明光柱现象时的量化值，这里将设置一个上限值，超过部分以该上限值为基准。在实际电路中存在随机噪声问题，因此在判断量化值的时候还需要设置一个下限值，即当量化值低于下限值，将认定为噪声值，不做处理。

当曝光时间小于或等于设定的曝光值，表明当前图像整体比较量，需要采用减弱半透明光柱现象的处理过程。此时触发时序同步模块工作，主要确定当前像素所在的行和列，从而定位每个像素的位置，以便在处理过程中明确当前处于非感光区域还是感光区域，以及对齐所有像素所在列位置。当判断当前像素所在行为非感光区域时，则在判断模块内根据设定的上限值和下限值对量化值进行处理，当量化值大于上限值时，量化值改为上限值；当量化值小于下限值时，量化值改为0；当量化值处于两者之间则保持不变。处理完后的量化值在缓存模块内根据该像素所在列的位置，存入对应列的RAM中，同时将量化值通过数据输出模块输出，并返回到采集模块，对下一个像素进行处理。当判断当前像素所在行为感光区域时，则通过计算模块对该像素进行处理，首先将存在RAM中列号相同的若干行数据取出，计算其平均值，再把该像素的量化值减去平均值，得到计算值通过数据输出模块输出。数据输出模块输出结束后继续循环进行下一轮的判断和处理过程。从而实现高清CCD抓拍相机减弱半透明光柱现象的目的，且在处理过程中每个像素的输入和输出只存在逻辑处理过程，没有延时，保证处理过程的实时性。

一般情况下，CCD传感器的工作区域包括感光区域和非感光区域，在CCD传感器输出的时序过程中，整个工作区域都会输出，其中包括感光区域和非感光区域。正常的情况下，感光区域为经光电效应产生并能采集到的图像，非感光区域则没有光电效应产生的电荷，表现为全黑，但是当出现半透明光柱现象时，残余电荷同样会叠加到非感光区域内，且保持垂直方向的一致性。因此将非感光区域内的整行像素点进行模数量化后得到的量化值即可以判断为残余电荷的量化值。然后将感光区域内对应列的像素模数量化后的量化值，与该残余电荷的量化值进行计算就可以得正常的图像。

同时为了减小量化值本身的噪声，在应用过程中需要对多行非感光区域的同列像素量化值进行平均值计算，减少后续图像内数据处理过程的误差。

本发明首先使用采集模块采集CCD传感器经模数转换后的每个像素点的量化值，并且判断当前的曝光时间，即判断当前图像的整体亮度，决定是否需要进行减弱半透明光柱现象的处理过程。

在图像亮度整体很暗的时候，正常像素的量化值比较小，此时噪声的影响比较大，且在这种低亮度的场景下，抓拍相机在抓拍过程中几乎不存在半透明光柱的现象，即使出现，半透明光柱现象也非常轻微，不影响实际使用。这时为了避免噪声的影响，需要关闭减弱半透明光柱现象的处理过程。

下面给出几个具体实施例的说明。

如图2所示，为本发明实施例一提供的一种图像处理方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101：采集当前图像的各像素经过模数转换后的量化值；

步骤102：确定出所述采集的当前各像素所在当前图像中的位置参数，所述位置参数中至少包括对应各量化值的行号及列号；

步骤103：判断当前像素是否处于感光区域；

当判断出当前像素处于非感光区域时，执行步骤104；当判断出当前像素处于感光区域时，执行步骤105；

步骤104：使当前像素的量化值在设定阈值范围内，并将修改后的对应当前像素的量化值保存并输出，其中，非感光区域的量化值按行和列的序号保存，然后按列分别计算每一列的像素的量化值的平均值，并保存在RAM中。

步骤105：对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较；

当判断出当前图像曝光时间小于预设曝光值时，执行步骤106；当判断出当前曝光时间大于预设曝光值时，执行步骤107；

步骤106：对于感光区域中的每一像素，将该像素的量化值减去非感光区域中与该像素同一列的像素的量化值的平均值，然后输出计算后的量化值。

步骤107：直接将感光区域中的每一像素的量化值输出。

如图3所示，为本发明实施例中当判断出当前像素处于非感光区域时，使当前像素的量化值在设定阈值范围内的步骤，具体包括：

步骤201：判断当前像素的对应量化值与设定阈值的大小；

当判断出当前像素的对应量化值大于所述设定阈值的上限值时，执行步骤202；

步骤202：将所述量化值修改为设定阈值的上限值；

当判断出当前像素的对应量化值小于所述设定阈值的下限值时，执行步骤203；

步骤203：将所述量化值修改为0；

步骤204：将修改后的对应当前像素的量化值保存在RAM中并输出；

当判断出当前像素的对应量化值在设定阈值范围内，执行步骤205；

步骤205：保存对应的量化值并直接输出。

其中，当判断出当前像素处于非感光区域时，取同列若干行对应像素进行平均值计算，具体包括：

将同列若干行像素对应的量化值进行计算并获取对应各量化值的算数平均值；

用当前像素的量化值减去所述平均值获得对应该像素的计算值，并将所述像素对应的计算值输出。

如图4所示为本发明实施例系统的结构示意图，该系统包括：

第一确定单元21，用于确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；

第二确定单元22，用于根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；

第一比较处理单元23，用于对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理。

较佳地，该系统还包括：

第二比较处理单元24，用于在所述第二确定单元22对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值之前，将非感光区域中的像素的量化值与设定阈值范围进行比较，根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值。

较佳地，所述第二比较处理单元24根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值时，具体用于：

对于在设定阈值范围内的非感光区域中的像素的量化值，确定无需调整该量化值；

对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值，确定需要调整该量化值。

较佳地，所述第二比较处理单元24对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值进行调整时，具体用于：

当非感光区域中的像素的量化值大于所述设定阈值的上限值时，将该像素的量化值修改为设定阈值的上限值；

当非感光区域中的像素的量化值小于所述设定阈值的下限值时，将像素的量化值修改为0。

较佳地，所述第一比较处理单元23根据比较结果对感光区域的每一像素的量化值进行处理时，具体用于：

当当前图像的曝光时间大于预设曝光值时，将感光区域中的每一像素的量化值输出；

当当前图像的曝光时间小于预设曝光值时，对于感光区域中的每一像素，将该像素的量化值减去非感光区域中与该像素同一列的像素的量化值的平均值，然后输出计算后的量化值。

综上所述，本发明提供一种图像处理方法和系统，有效解决了半透明光柱现象对图像质量的影响，即高清CCD抓拍相机的图像局部出现大面积的高亮物体时，在该物体的垂直方向出现自图像顶部到底部的大面积半透明光柱；并且本发明方法处理半透明光柱现象时没有延时，保证处理过程的实时性；此外，本发明无需改动现有硬件和后端处理器的软件。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种图像处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；

根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；

对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理；

其中，所述根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理，包括：

当当前图像的曝光时间大于预设曝光值时，将感光区域中的每一像素的量化值输出；

当当前图像的曝光时间小于预设曝光值时，对于感光区域中的每一像素，将该像素的量化值减去非感光区域中与该像素同一列的像素的量化值的平均值，然后输出计算后的量化值。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值之前，还包括：

将非感光区域中的像素的量化值与设定阈值范围进行比较，根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值。

3.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值，包括：

对于在设定阈值范围内的非感光区域中的像素的量化值，确定无需调整该量化值；

对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值，确定需要调整该量化值。

4.根据权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值进行调整的步骤包括：

当非感光区域中的像素的量化值大于所述设定阈值的上限值时，将该像素的量化值修改为设定阈值的上限值；

当非感光区域中的像素的量化值小于所述设定阈值的下限值时，将像素的量化值修改为0。

5.一种图像处理系统，其特征在于，该系统包括：

第一确定单元，用于确定当前图像的各像素的位置信息，以及各像素的量化值；

第二确定单元，用于根据当前图像的各像素的位置信息，确定当前图像的感光区域和非感光区域，并且，对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值；

第一比较处理单元，用于对于感光区域，将当前图像的曝光时间与预设曝光值进行比较，根据比较结果，对感光区域的每一像素的量化值进行处理；

其中，所述第一比较处理单元根据比较结果对感光区域的每一像素的量化值进行处理时，具体用于：

当当前图像的曝光时间大于预设曝光值时，将感光区域中的每一像素的量化值输出；

当当前图像的曝光时间小于预设曝光值时，对于感光区域中的每一像素，将该像素的量化值减去非感光区域中与该像素同一列的像素的量化值的平均值，然后输出计算后的量化值。

6.根据权利要求5所述的图像处理系统，其特征在于，该系统还包括：

第二比较处理单元，用于在所述第二确定单元对于非感光区域中的同一列像素，确定该列像素的量化值的平均值之前，将非感光区域中的像素的量化值与设定阈值范围进行比较，根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值。

7.根据权利要求6所述的图像处理系统，其特征在于，所述第二比较处理单元根据比较结果判断是否需要调整非感光区域中的像素的量化值时，具体用于：

对于在设定阈值范围内的非感光区域中的像素的量化值，确定无需调整该量化值；

对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值，确定需要调整该量化值。

8.根据权利要求7所述的图像处理系统，其特征在于，所述第二比较处理单元对于在设定阈值范围外的非感光区域中的像素的量化值进行调整时，具体用于：

当非感光区域中的像素的量化值大于所述设定阈值的上限值时，将该像素的量化值修改为设定阈值的上限值；

当非感光区域中的像素的量化值小于所述设定阈值的下限值时，将像素的量化值修改为0。

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