CN104680489B - 一种图像校正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像校正方法及系统，所述方法包括如下步骤：根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数；采集待校正图像像素点的灰度数据，所述灰度数据包括亮数据和暗数据；根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数；根据所述查找到的初始校正系数，对所述待校正图像像素点进行校正。通过利用图像传感器自身特性，得到初始校正系数，校正时只需根据待校正图像所采集的像素数据进行寻址查找到对应的初始校正系数即可完成校正，无需通过实际采集图像数据进行获取，完全依赖于图像传感器自身特性得到，保证了校正系数的精度，简化了校正系数的生成步骤及作业时间。

Description

一种图像校正方法及系统

技术领域

本发明属于图像领域，尤其涉及一种图像校正方法及系统。

背景技术

图像传感器是现代视觉信息获取的一种基础器件，它将入射到光敏面上按空间分布的光强信息转换为按时序输出的视频信号，从而能够再现物体的图像信息。在理想的情况下，当图像传感器受均匀光照时，各光敏元输出的视频信号幅度应该完全相同，但实际上由于制作器件的工艺水平、 1/f噪声、 光学系统以及电荷传输效率等诸多因素的影响，产生了非均匀性问题，使得在相同的辐照度下，每个光敏元的响应度不可能完全一致，甚至有较大的差异，图像传感器的非均匀性直接影响了图像的采集质量，因此必须对非均匀性进行校正，目的在于最大程度地消除这些因素所带来的成像误差，提高并保证扫描图像的质量，目前现有技术中的图像校正方法是通过实际采集到的图像数据来确定查找中的所需的校正系数，也就是说用于修正图像的校正系数需要通过图像传感器进行采集、计算后得到，这种方式造成校正系数精度较低，同时获取过程耗费时间和人力进行采集、计算。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种图像校正方法及系统，旨在解决现有技术中依赖图像传感器进行图像数据采集所形成校正系数所造成的校正系数的精度较低，且需要耗时采集、计算的问题。

本发明实施例提供了图像校正方法，所述方法包括如下步骤：

根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数；

采集待校正图像像素点的灰度数据，所述灰度数据包括亮数据和暗数据；

根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数；

根据所述查找到的初始校正系数，对所述待校正图像像素点进行校正。

本发明实施例还提供了图像校正系统，所述系统包括：

初始校正系数计算单元，用于根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数；

采集单元，用于采集待校正图像像素点的灰度数据，所述灰度数据包括亮数据和暗数据；

查找单元，用于根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数；

校正单元，用于根据所述查找到的初始校正系数，对所述待校正图像像素点进行校正。

本发明实施例所提供的图像校正方法及系统，其利用图像传感器自身特性，可以得知图像传感器的所有像素点，同时可得知像素点中亮数据与暗数据的范围值，由此可计算得到初始校正系数，校正时只需根据待校正图像所采集的像素数据进行寻址查找到对应的初始校正系数即可完成校正；本发明中的初始校正系数无需通过实际采集图像数据进行获取，完全依赖于图像传感器自身特性得到，保证了校正系数的精度，简化了校正系数的生成步骤及作业时间。

附图说明

图1 为本发明实施例提供的图像校正方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的图像校正方法中的得到对应每个像素点的初始校正系数方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的图像校正方法中的每个像素点的初始校正系数放大方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的图像校正方法中的采集待校正图像像素点的灰度数据方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的图像校正系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的图像校正系统中的初始校正系数计算单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

图1示出了本发明实施例提供的图像校正方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供了一种图像校正方法，所述方法包括如下步骤：

在步骤S101中，根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数。

在本实施例中，通常记录了明亮度信息的2D图像称为亮度(灰度）图像。如果对于一张本身就是灰度图像（8位灰度图像）来说，其像素值就是它的灰度值，灰度值指黑白图像中点的颜色深度，范围一般从0到255，白色为255，黑色为0。当图像传感器受均匀光照时，各光敏元输出的视频信号幅度应该完全相同，但由于制作器件的工艺水平、 1/f噪声、 光学系统以及电荷传输效率等诸多因素的影响，产生了非均匀性问题，使得在相同的辐照度下，每个光敏元的响应度不可能完全一致，因此在接收到图像传感器传输过来的灰度数据时候，需要对其进行校正。

具体地，例如，根据接触式图像传感器（ Contact Image Sensor，CIS)的特性可得知，在图像传感器的原像素点中，每个像素点中所述亮数据与暗数据的取值范围是0-255，由此，所述亮数据与暗数据的差值也包含在0-255之中,也就是最多可能有256个值。

在本实施例中，如图2示出了本发明实施例提供的图像校正方法中的得到对应每个像素点的初始校正系数方法的流程图。所述根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数的方法，具体为：

在步骤S201中，根据所述图像传感器的原像素点的总数，得知对应每个像素点中所述亮数据与暗数据之差的集合。

在本实施例中，根据接触式图像传感器（Contact Image Sensor，CIS)的特性可得知，原像素点的总数为255，也就是说，每个像素点中所述亮数据与暗数据的取值范围在0-255的范围之内，因此，所述亮数据与暗数据的差值也在0-255的范围之内，也就是说，所述亮数据与暗数据之差的取值的集合为0、1、2、3、…254、255，共256个值。

在步骤S202中，将每个像素点中所述亮数据与暗数据之差除以预先设置的标定值，得到所述每个像素点的初始校正系数，所述标定值为根据在已知光照强度下照射白纸时选取的任意值。

在本实施例中，所述标定值为根据在确定的光照强度下照射白纸时选取一个合适实验结果的预期值，也可以根据实际情况将所述标定值设置为255，也就是设置为最大值。该步骤S202中的计算为，其中，为第i个像素点的初始校正系数，D为所述标定值，为所述亮数据，为所述暗数据，因此，本申请可以根据图像传感器的原像素点总数这一特性，通过计算出某一个像素点的初始校正系数。例如，取D值为255，则初始校正系数的取值为：255/1、255/2···255/254、255/255。

在本实施例中，为了防止已生成的初始校正系数丢失或后期被改写、且方便后期使用，将所述初始校正系数放入只读存储器（Read-Only Memory，ROM）的初始化文件中，其中，只读存储器（Read-Only Memory，ROM）的初始化文件为后缀为“.coe”的文件格式。

在本实施例中，图3示出了本发明实施例提供的图像校正方法中的每个像素点的初始校正系数放大方法的流程图，由于计算出的所述初始校正系数可能包含小数，同时为了便于计算、提高计算的精确度，在实际应用中需要对所述初始校正系数进行放大，如图3所示，本发明实施例提供了一种初始校正系数放大方法，所述方法包括如下步骤：

在步骤S301中，选取所需放大的精度值。

在本实施例中，根据所需精确到的小数点位数，可以选取相应的精度值，例如：需要精确到小数点2位，则可选取精度值N为100；需要精确到小数点3位，则可选取精度值N为1000。

在步骤S302中，根据所述精度值进行放大，得到放大后的初始校正系数。

在本实施例中，例如：取D值为255，则初始校正系数的取值为：255/1、255/2···255/254、255/255，对进行根据精度值N=100进行放大，也就是说，得到精确到小数点后2位的初始校正系数，则放大后的初始校正系数的取值为：255/1*100、255/2*100···255/254*100、255/255*100。

在步骤S102中，采集待校正图像像素点的灰度数据，所述灰度数据包括亮数据和暗数据。

在本实施例中，在校正时，首先采集待校正图像像素点的灰度数据，灰度数据包括亮数据和暗数据，例如，黑图像预期目标像素值为10，而由于非均匀性问题，使得在相同的辐照度下每个光敏元的响应度不可能完全一致，导致实际采样的得到的一行像素点的灰度数据为：（7、8、9、10、11、12……），那么目的是需要将这一行的像素点的灰度数据修改为（10、10、10、10、10、10……）。

在本实施例中，为了验证校正的效果及准确性，最便捷、准确的方式是断电，因此为了保证数据在断电后不流失，将所述亮数据和暗数据写入快闪式存储器（FLASH）中。

在本实施例中，图4示出了本发明实施例提供的图像校正方法中的采集待校正图像像素点的灰度数据方法的流程图，为了消除采集到的亮数据和暗数据有可能带来的误差，如图3所示，本发明实施例提供了一种采集待校正图像像素点的灰度数据方法，所述方法包括如下步骤：

在步骤S401中，采集待校正图像像素点的灰度数据时，分别采集两行以上的亮数据及两行以上的暗数据。

在步骤S402，得到两行以上的亮数据及两行以上的暗数据所对应均值。

在本实施例中，在图像校正时，分别采集所述待校正图像的两行以上白介质的亮数据及两行以上黑介质的暗数据，并分别取所述亮数据与暗数据均值，采集多次的目的是消除采集的亮数据及暗数据有可能带来的误差。

如下表中是以采集3行白介质的亮数据为例，每行有6个像素点，各个像素亮数据如下：

7	8	8	9	10	12
						11	10	9	8	10	13
8	9	10	12	8	7

对上表中的3行白介质的亮数据进行均值计算，即将每列的亮数据之和除以列数，得到6个像素的像素均值如下表：

(7+11+8)/3

(8+10+9)/3

(8+9+10)/3

(9+8+12)/3

(10+10+8)/3

(12+13+7)/3

同样的，两行以上黑介质的暗数据也可按照以上方式计算均值。

在步骤S103中，根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数。

在本实施例中，根据采集到所述亮数据与暗数据之差或所述亮数据均值与暗数据均值之差进行查找，具体地，可通过现场可编程逻辑门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）根据所述亮数据与暗数据之差对只读存储器进行寻址，查找到对应地址下的所述初始校正系数。例如，当采集采样样本时，FPGA同时根据的所述亮数据均值与暗数据均值之差，进行只读存储器（ROM）寻址，读出对应地址下的校正系数。

在步骤S104中，根据所述查找到的初始校正系数，对所述待校正图像像素点进行校正。

在本实施例中，在接收到图像传感器发来的采样样本时，该采样样本包括一张图像上的多个像素值，根据步骤S103中查找到对应所述采样样本的初始校正系数，然后对采样样本进行校正，得到校正后的像素值，其计算式为：，其中，为校正后的像素值，为的采样样本，为暗数据， 为初始校正系数。

在本实施例中，利用图像传感器自身特性，可以得知图像传感器的所有像素点，同时可得知像素点中亮数据与暗数据的范围值，由此可计算得到初始校正系数，校正时只需根据待校正图像所采集的像素数据进行寻址查找到对应的初始校正系数即可完成校正；本发明中的初始校正系数无需通过实际采集图像数据进行获取，完全依赖于图像传感器自身特性得到，保证了校正系数的精度，简化了校正系数的生成步骤及作业时间。

实施例二

图5为本发明实施例提供的图像校正系统的结构示意图，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，本发明实施例提供的图像校正系统包括：初始校正系数计算单元51、采集单元52、查找单元53及校正单元54，其中：

初始校正系数计算单元51，用于根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数；采集单元52，用于采集待校正图像像素点的灰度数据，所述灰度数据包括亮数据和暗数据；查找单元53，用于根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数；校正单元54，用于根据所述查找到的初始校正系数，对所述待校正图像像素点进行校正。

进一步地，初始校正系数计算单元51具体用于：根据所述图像传感器的原像素点的总数，得知对应每个像素点中所述亮数据与暗数据之差的集合；将每个像素点中所述亮数据与暗数据之差除以预先设置的标定值，得到所述每个像素点的初始校正系数，所述标定值为根据在已知光照强度下照射白纸时选取的任意值。

在本实施例中，通常记录了明亮度信息的2D图像称为亮度(灰度）图像。如果对于一张本身就是灰度图像（8位灰度图像）来说，其像素值就是它的灰度值，灰度值指黑白图像中点的颜色深度，范围一般从0到255，白色为255，黑色为0。当图像传感器受均匀光照时，各光敏元输出的视频信号幅度应该完全相同，但由于制作器件的工艺水平、 1/f噪声、 光学系统以及电荷传输效率等诸多因素的影响，产生了非均匀性问题，使得在相同的辐照度下，每个光敏元的响应度不可能完全一致，因此在接收到图像传感器传输过来的灰度数据时候，需要对其进行校正。例如，根据接触式图像传感器（ Contact Image Sensor，CIS)的特性可得知，在图像传感器的原像素点中，每个像素点中所述亮数据与暗数据的取值范围在，由此，所述亮数据与暗数据的差值也包含在0-255之中,也就是最多可能有256个值。因此，所述亮数据与暗数据的差值也在0-255的范围之内，也就是说，所述亮数据与暗数据之差的取值的集合为0、1、2、3、…254、255，共256个值。标定值根据在确定的光照强度下照射白纸时选取一个合适实验结果的预期值，也可以根据实际情况将所述标定值设置为255，也就是设置为最大值，因此，本申请可以根据图像传感器的原像素点总数这一特性，通过计算出某一个像素点的初始校正系数。例如，取标定值为255，则初始校正系数的取值为：255/1、255/2···255/254、255/255。

在本实施例中，为了防止已生成的初始校正系数丢失或后期被改写、且方便后期使用，将所述初始校正系数放入只读存储器（Read-Only Memory，ROM）的初始化文件中，其中，只读存储器（Read-Only Memory，ROM）的初始化文件为后缀为“.coe”的文件格式。

在本实施例中，在校正时，首先采集待校正图像像素点的灰度数据，灰度数据包括亮数据和暗数据，例如，黑图像预期目标像素值为10，而由于非均匀性问题，使得在相同的辐照度下每个光敏元的响应度不可能完全一致，导致实际采样的得到的一行像素点的灰度数据为：（7、8、9、10、11、12……），那么目的是需要将这一行的像素点的灰度数据修改为（10、10、10、10、10、10……）。

在本实施例中，为了验证校正的效果及准确性，最便捷、准确的方式是断电，因此为了保证数据在断电后不流失，将所述亮数据和暗数据写入快闪式存储器（FLASH）中。

为了消除采集到的亮数据和暗数据有可能带来的误差，在图像校正时，分别采集所述待校正图像的两行以上白介质的亮数据及两行以上黑介质的暗数据，并分别取所述亮数据与暗数据均值，采集多次的目的是消除采集的亮数据及暗数据有可能带来的误差。

在本实施例中，根据采集到所述亮数据与暗数据之差或所述亮数据均值与暗数据均值之差进行查找，具体地，可通过现场可编程逻辑门阵列（Field－Programmable GateArray，FPGA）根据所述亮数据与暗数据之差对只读存储器进行寻址，查找到对应地址下的所述初始校正系数。例如，当采集采样样本时，现场可编程逻辑门阵列FPGA同时根据的所述亮数据均值与暗数据均值之差，进行只读存储器（ROM）寻址，读出对应地址下的校正系数。在接收到图像传感器发来的采样样本时，该采样样本包括一张图像上的多个像素值，根据查找到对应所述采样样本的初始校正系数，然后对采样样本进行校正，得到校正后的像素值。

进一步地，图6示出了本发明实施例提供的图像校正系统中的初始校正系数计算单元的结构示意图，由于计算出的所述初始校正系数可能数，同时为了便于计算、提高计算的精确度，在实际应用中需要对所述初始校正系数进行放大。如图6所示，所述初始校正系数计算单元51还包括放大模块511，具体用于：选取所需放大的精度值；根据所述精度值进行放大，得到放大后的初始校正系数。

在本实施例中，根据所需精确到的小数点位数，可以选取相应的精度值，例如：需要精确到小数点2位，则可选取精度值N为100；需要精确到小数点3位，则可选取精度值N为1000。例如：取标定值为255，则初始校正系数的取值为：255/1、255/2···255/254、255/255，对初始校正系数进行根据精度值进行放大，若选取精度值为1000，即得到精确到小数点后2位的初始校正系数，则放大后的初始校正系数的取值为：255/1*100、255/2*100···255/254*100、255/255*100。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种图像校正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数；

采集待校正图像像素点的灰度数据，所述灰度数据包括亮数据和暗数据；

根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数；

根据所述查找到的初始校正系数，对所述待校正图像像素点进行校正；

所述根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数的步骤还包括：

选取所需放大的精度值；

根据所述精度值进行放大，得到放大后的初始校正系数；

所述采集待校正图像像素点的灰度数据的步骤具体为：

采集待校正图像像素点的灰度数据时，分别采集两行以上的亮数据及两行以上的暗数据；

得到两行以上的亮数据及两行以上的暗数据所对应均值。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数的步骤具体为：

根据所述图像传感器的原像素点的总数，得知对应每个像素点中所述亮数据与暗数据之差的集合；

将每个像素点中所述亮数据与暗数据之差除以预先设置的标定值，得到所述每个像素点的初始校正系数，所述标定值为根据在已知光照强度下照射白纸时选取的任意值。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数的步骤还包括：

将所述初始校正系数放入只读存储器的初始化文件中。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述采集待校正图像像素点的灰度数据的步骤还包括：

将所述亮数据和暗数据写入快闪式存储器中。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数的步骤还包括：

现场可编程逻辑门阵列根据所述亮数据与暗数据之差对只读存储器进行寻址，查找到对应地址下的所述初始校正系数。

6.一种图像校正系统，采用权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统包括：

初始校正系数计算单元，用于根据图像传感器的原像素点,得到对应每个像素点的初始校正系数；

采集单元，用于采集待校正图像像素点的灰度数据，所述灰度数据包括亮数据和暗数据；

查找单元，用于根据所述亮数据与暗数据之差，查找对应所述待校正图像像素点的所述初始校正系数；

校正单元，用于根据所述查找到的初始校正系数，对所述待校正图像像素点进行校正。

7.如权利要求6所述系统，其特征在于，所述初始校正系数计算单元具体用于：

根据所述图像传感器的原像素点的总数，得知对应每个像素点中所述亮数据与暗数据之差的集合；

将每个像素点中所述亮数据与暗数据之差除以预先设置的标定值，得到所述每个像素点的初始校正系数，所述标定值为根据在已知光照强度下照射白纸时选取的任意值。

8.如权利要求6所述系统，其特征在于，所述初始校正系数计算单元还包括放大模块，具体用于：选取所需放大的精度值；根据所述精度值进行放大，得到放大后的初始校正系数。