CN103974058A - 影像噪声分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种影像噪声分析系统及方法，该方法包括步骤：在不开启影像量测机台的光源设备的情形下，通过影像采集卡获取影像量测机台的摄像装置拍摄的初始影像；将该获取的初始影像中的每个像素点的灰度值增大，得到一个更新后的影像；分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值，确定该更新后的影像的噪声是否符合预设标准；将该更新后的影像及噪声分析结果显示在该计算装置的显示设备上。利用本发明可以对CCD镜头和影像采集卡所产生的噪声进行分析。

Description

影像噪声分析系统及方法

技术领域

本发明涉及一种影像量测系统及方法，尤其涉及一种影像噪声分析系统及方法。

背景技术

影像量测机台用于利用CCD（Charge Couple Device，电荷耦合器件）镜头获取待测物体的影像，然后将获取的影像传输给电脑的影像采集卡（Image capturing card），影像采集卡将该影像显示在电脑的显示屏幕上。然后，电脑中安装的量测软件自动对该影像进行量测，以实现对该待测物体的量测。然后，影像信号在传输的过程当中难免受到干扰（interference）出现噪声，且环境越复杂，噪声出现的频率也就愈高，幅度也会增大。如果影像量测机台所获取的影像的噪声过高，将影响后续量测结果的精度。

一般而言，影像量测机台获取的影像中的噪声主要来自于CCD镜头、影像采集卡和光源设备。其中，光源设备产生的噪声（即随机噪声）主要包括高斯噪声和椒盐噪声。传统的消除噪声主要是针对随机噪声，无法对CCD镜头和影像采集卡产生的噪声进行分析。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种影像噪声分析系统及方法，其可对CCD镜头和影像采集卡所产生的噪声进行分析，以确定影像量测机台获取的影像的品质是否符合要求。

一种影像噪声分析系统，该系统包括：影像获取模块，用于在不开启影像量测机台的光源设备的情形下，通过影像采集卡获取影像量测机台的摄像装置拍摄的初始影像；影像处理模块，用于将该获取的初始影像中的每个像素点的灰度值增大，得到一个更新后的影像；噪声分析模块，用于分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值，确定该更新后的影像的噪声是否符合预设标准；分析结果显示模块，用于将该更新后的影像及噪声分析结果显示在该计算装置的显示设备上。

一种影像噪声分析方法，该方法包括：影像获取步骤，在不开启影像量测机台的光源设备的情形下，通过影像采集卡获取影像量测机台的摄像装置拍摄的初始影像；影像处理步骤，将该获取的初始影像中的每个像素点的灰度值增大，得到一个更新后的影像；噪声分析步骤，分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值，确定该更新后的影像的噪声是否符合预设标准；分析结果显示步骤，将该更新后的影像及噪声分析结果显示在该计算装置的显示设备上。

相较于现有技术，所述的影像噪声分析系统及方法，其可对CCD镜头和影像采集卡所产生的噪声进行分析，以确定影像量测机台获取的影像的品质是否符合要求。

附图说明

图1是本发明计算装置的应用环境示意图。

图2是图1中的影像量测机台的结构示意图。

图3是影像噪声分析系统的功能模块图。

图4是本发明影像噪声分析方法的较佳实施例的流程图。

主要元件符号说明

计算装置	2
		影像量测机台	4
显示设备	20
		影像采集卡	21
输入设备	22

存储器	23
		影像噪声分析系统	24
处理器	25
		CCD镜头	41
待测物体	42
		参数设置模块	240
影像获取模块	241
		影像处理模块	242
噪声分析模块	243
		分析结果显示模块	244

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明计算装置的应用环境示意图。在本实施例中，该计算装置2通过数据线与影像量测机台4连接。其中，该计算装置2包括通过数据总线相连的显示设备20、影像采集卡21、输入设备22、存储器23、影像噪声分析系统24和处理器25。在本实施例中，所述计算装置可以是电脑或服务器等。

参阅图2所示，所述影像量测机台4包括CCD镜头41、待测物体42及X轴马达、Y轴马达和Z轴马达（图2中未示出）等。所述X轴马达、Y轴马达和Z轴马达用于控制CCD镜头41在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向进行移动，以实现对待测物体42的量测。

所述CCD镜头41用于当影像量测机台4的光源设备开启时，获取待测物体42的影像，并将待测物体42的影像传输至计算装置2中的影像采集卡21，影像采集卡21将该待测物体42的影像显示在显示设备20上。其中，所述CCD镜头41通过从待测物体42反射回来的光线获取该待测物体42的影像。

所述影像噪声分析系统24用于对CCD镜头41和影像采集卡21在获取待测物体42的影像时所产生的噪声进行分析，以确定影像量测机台4所获取的影像的品质是否符合要求，具体过程以下描述。

所述存储器23用于存储所述影像噪声分析系统24的程序代码和CCD镜头41获取的影像等资料。所述显示设备20用于显示CCD镜头41获取的影像及噪声分析结果等资料，所述输入设备22用于输入测试人员设置的影像噪声分析参数等。

在本实施例中，所述影像噪声分析系统24可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述存储器23中并被配置成由一个或多个处理器（本实施例为一个处理器25）执行，以完成本发明。例如，参阅图3所示，所述影像噪声分析系统24被分割成参数设置模块240、影像获取模块241、影像处理模块242、噪声分析模块243及分析结果显示模块244。本发明所称的模块是完成一特定功能的程序段，比程序更适合于描述软件在计算装置2中的执行过程。

如图4所示，是本发明影像噪声分析方法的较佳实施例的流程图。

步骤S1，当量测软件开启时，测试人员通过参数设置模块240设置影像噪声分析参数，包括CCD镜头参数和光源设备参数。其中，所述CCD镜头参数包括CCD镜头41与计算装置2连接的串口参数，如串口传输速率、资料位、停止位和校验位等。所述光源设备参数包括影像量测机台4的光源设备与计算装置2连接的串口参数，如串口传输速率、资料位、停止位和校验位等。

在本发明步骤S2执行之前，需要先关闭影像量测机台4的光源设备，以避免光源设备产生的噪声。

步骤S2，在不开启影像量测机台4的光源设备的情形下，影像获取模块241通过影像采集卡21获取CCD镜头41或其它摄像装置拍摄的初始影像，该获取的初始影像不含待测物体42。也就是说，待测物体42此时还没有放置于影像量测机台4上，CCD镜头41获取的是一张全黑的影像。

步骤S3，影像处理模块242将该获取的初始影像中的每个像素点的灰度值增大，得到一个更新后的影像。在本实施例中，每个像素点增大后的灰度值等于每个像素点的像素值乘以一个比例常量。举例而言，假设初始影像大小为M×N，I(i,j)代表初始影像中一个像素点(i,j)的灰度值，则增大像素点(i,j)灰度值的具体公式如下：

Pixel(i，j)=I(i，j)×((MaxGray-MinGray)/(max{I(i,j)}-min{I(i,j)}))

0=<i<=M-1,0=＜j<=N-1，当Pixel(i,j)大于255时，取Pixel(i,j)=255，所述比例常量=(MaxGray-MinGray)/(max{I(i,j)}-min{I(i,j)})。

其中，Pixel(i,j)代表像素点(i,j)增大后的灰度值，MaxGray和MinGray分别为计算机图形学中表示灰度常量的最大值和最小值，即MaxGray=255，MinGray=0，max{I(i,j)}代表初始影像中的最大灰度值，min{I(i,j)}代表初始影像中的最小灰度值，例如，max{I(i,j)}=252，min{I(i,j)}=8。

步骤S4，噪声分析模块243分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值，确定该更新后的影像的噪声是否符合预设标准。在本实施例中，更新后的影像中的像素点的灰度值趋近于0或趋近于255的像素点越多，代表影像品质越好。在本实施例中，将灰度值[0，255]分成三个预设区间，包括趋近于0的第一预设区间[0，10]，趋近于255的第二预设区间[220，255]，及第三预设区间(10，220)。

具体而言，噪声分析模块243统计该更新后的影像中灰度值位于第一预设区间的像素点数量，得到第一像素点数量N1，计算该第一像素点数量N1在更新后的影像中所占的第一比例值R1，R1=N1/(M×N)。

然后，噪声分析模块243统计该更新后的影像中灰度值位于第二预设区间的像素点数量，得到第二像素点数量N2，计算该第二像素点数量N2在更新后的影像中所占的第二比例值R2，R2=N2/(M×N)。

进一步地，噪声分析模块243统计该更新后的影像中灰度值位于第三预设区间的像素点数量，得到第三像素点数量N3，计算该第三像素点数量N3在更新后的影像中所占的第三比例值R3，R3=N3/(M×N)。

如果第一比例值R1大于或等于第一预设值（如80%），或者，第二比例值R2大于或等于第二预设值（如85%），则噪声分析模块243判定该更新后的影像的噪声符合预设标准，即影像量测机台4获取的影像符合要求。其中，如果第一比例值R1大于或等于第一预设值（R1>=80%），则噪声分析模块243判定该更新后的影像品质为“好”，如果第二比例值R2大于或等于第二预设值（R2>=85%），则噪声分析模块243判定该更新后的影像品质为“合格”。

如果第三比例值R3大于或等于第三预设值（如80%），则噪声分析模块243判定该更新后的影像的噪声不符合预设标准，即影像量测机台4获取的影像不符合要求。如果是其他情形，则噪声分析模块243判定该更新后的影像的噪声符合预设标准。

在其他实施例中，噪声分析模块243也可以只判断第三比例值R3是否大于或等于第三预设值。如果第三比例值R3大于或等于第三预设值，则判定该更新后的影像的噪声不符合预设标准；如果第三比例值R3小于第三预设值，则判定该更新后的影像的噪声符合预设标准。

步骤S5，分析结果显示模块244将该更新后的影像及噪声分析结果显示在显示设备上。其中，分析结果显示模块244通过将初始影像中灰度值增大后的像素点在显示设备20上重新绘制，以得到该更新后的影像。所述噪声分析结果包括影像量测机台4获取的影像品质好、合格、不合格等。

由于影像量测机台4的光源设备处于关闭状态，因此，影像量测机台4获取的影像中的噪音来源于CCD镜头41和/或影像采集卡21。当噪声分析模块243判定该更新后的影像的噪声符合预设标准后，测试人员可以开启影像量测机台4的光源设备，并将待测物体42放置于影像量测机台4上，CCD镜头41获取待测物体42的影像开始对该待测物体42进行影像量测。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种影像噪声分析系统，应用于计算装置中，其特征在于，该系统包括：

影像获取模块，用于在不开启影像量测机台的光源设备的情形下，通过影像采集卡获取影像量测机台的摄像装置拍摄的初始影像；

影像处理模块，用于将该获取的初始影像中的每个像素点的灰度值增大，得到一个更新后的影像；

噪声分析模块，用于分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值，确定该更新后的影像的噪声是否符合预设标准；及

分析结果显示模块，用于将该更新后的影像及噪声分析结果显示在该计算装置的显示设备上。

2.如权利要求1所述的影像噪声分析系统，其特征在于，所述每个像素点增大后的灰度值等于每个像素点的像素值乘以一个比例常量。

3.如权利要求2所述的影像噪声分析系统，其特征在于，所述比例常量等于灰度常量的最大值与最小值之差除以该初始影像中的最大灰度值与最小灰度值之差。

4.如权利要求1所述的影像噪声分析系统，其特征在于，所述噪声分析模块分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值包括：

统计该更新后的影像中灰度值位于预设区间的像素点数量，计算该预设区间的像素点数量在更新后的影像中所占的比例值；

如果该比例值大于或等于预设值，则判定该更新后的影像的噪声不符合预设标准；

如果该比例值小于预设值，则判定该更新后的影像的噪声符合预设标准。

5.如权利要求1所述的影像噪声分析系统，其特征在于，所述噪声分析模块分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值包括：

统计该更新后的影像中灰度值位于第一预设区间的像素点数量，得到第一像素点数量，计算该第一像素点数量在更新后的影像中所占的第一比例值；

统计该更新后的影像中灰度值位于第二预设区间的像素点数量，得到第二像素点数量，计算该第二像素点数量在更新后的影像中所占的第二比例值；

统计该更新后的影像中灰度值位于第三预设区间的像素点数量，得到第三像素点数量，计算该第三像素点数量在更新后的影像中所占的第三比例值；

如果第一比例值大于或等于第一预设值，或者第二比例值大于或等于第二预设值，则判定该更新后的影像的噪声符合预设标准；

如果第三比例值大于或等于第三预设值，则判定该更新后的影像的噪声不符合预设标准。

6.如权利要求5所述的影像噪声分析系统，其特征在于，所述噪声分析模块还用于：

如果第一比例值大于或等于第一预设值，则判定该更新后的影像品质为好；

如果第二比例值大于或等于第二预设值，则判定该更新后的影像品质为合格。

7.一种影像噪声分析方法，运行于计算装置中，其特征在于，该方法包括：

影像获取步骤，在不开启影像量测机台的光源设备的情形下，通过影像采集卡获取影像量测机台的摄像装置拍摄的初始影像；

影像处理步骤，将该获取的初始影像中的每个像素点的灰度值增大，得到一个更新后的影像；

噪声分析步骤，分析该更新后的影像中所有像素点的灰度值，确定该更新后的影像的噪声是否符合预设标准；及

分析结果显示步骤，将该更新后的影像及噪声分析结果显示在该计算装置的显示设备上。

8.如权利要求7所述的影像噪声分析方法，其特征在于，所述每个像素点增大后的灰度值等于每个像素点的像素值乘以一个比例常量。

9.如权利要求8所述的影像噪声分析方法，其特征在于，所述比例常量等于灰度常量的最大值与最小值之差除以该初始影像中的最大灰度值与最小灰度值之差。

10.如权利要求7所述的影像噪声分析方法，其特征在于，所述噪声分析步骤包括：

统计该更新后的影像中灰度值位于预设区间的像素点数量，计算该预设区间的像素点数量在更新后的影像中所占的比例值；

如果该比例值大于或等于预设值，则判定该更新后的影像的噪声不符合预设标准；

如果该比例值小于预设值，则判定该更新后的影像的噪声符合预设标准。

11.如权利要求7所述的影像噪声分析方法，其特征在于，所述噪声分析步骤包括：

统计该更新后的影像中灰度值位于第一预设区间的像素点数量，得到第一像素点数量，计算该第一像素点数量在更新后的影像中所占的第一比例值；

统计该更新后的影像中灰度值位于第二预设区间的像素点数量，得到第二像素点数量，计算该第二像素点数量在更新后的影像中所占的第二比例值；

统计该更新后的影像中灰度值位于第三预设区间的像素点数量，得到第三像素点数量，计算该第三像素点数量在更新后的影像中所占的第三比例值；

如果第一比例值大于或等于第一预设值，或者第二比例值大于或等于第二预设值，则判定该更新后的影像的噪声符合预设标准；

如果第三比例值大于或等于第三预设值，则判定该更新后的影像的噪声不符合预设标准。

12.如权利要求11所述的影像噪声分析方法，其特征在于，所述噪声分析步骤还包括：

如果第一比例值大于或等于第一预设值，则判定该更新后的影像品质为好；

如果第二比例值大于或等于第二预设值，则判定该更新后的影像品质为合格。