CN104702855A - 一种镜头成像亮度的调整方法 - Google Patents

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高鹴
闫硕
徐以强
李庆
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Abstract

本发明公开了一种镜头成像亮度的调整方法，包括：在镜头成像中标定定点；获取待调整点与定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，所述本征亮度差值为成像为背景图像时待调整点与定点的亮度差值；依据成像中待调整点到定点的距离以及所述计算关系式，调整待调整点的亮度值。通过获得待调整点与定点间的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，根据所述计算关系式计算待调整点与所述定点的本征亮度差值，进一步依据待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，来对所述成像中待调整点的亮度值进行调整。实现对镜头成像亮度的调整，使其所成图像亮度均匀。本发明所述的镜头亮度调整方法计算量低、算法稳定，且可用性强，适用范围广。

Description

一种镜头成像亮度的调整方法
技术领域
本发明涉及光学图像处理领域，特别是涉及一种镜头成像亮度的调整方法。
背景技术
光学镜头是成像设备的重要成像器件，其广泛应用在智能交通、天文、气象及国防军事等领域。
近年来，随着光学镜头及成像芯片技术的不断发展，为满足某些拍摄要求，会采用特定光学设计的光学镜头，例如，为扩大成像视场范围采用鱼眼镜头，可获得视角为180～270度的超广角成像。
但是，基于镜头的光学物理特性，光学镜头所成的图像会出现整个成像区域亮度不均匀的问题。例如亮度衰减，即所成图像由中心位置到图像边缘亮度逐渐衰减。镜头所成图像亮度不均匀，会引起人眼视觉的不适。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种镜头成像亮度的调整方法，可使镜头所成图像亮度均匀。
本发明提供一种镜头成像亮度的调整方法，包括：
在镜头成像中标定定点；
获取待调整点与所述定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，所述本征亮度差值为所述成像为背景图像时所述待调整点与所述定点的亮度差值；
依据所述成像中所述待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，调整所述待调整点的亮度值。
可选地，所述定点为所述镜头的畸变中心位置。
可选地，所述获取待调整点与所述定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，包括：
采集背景图像；
在所述背景图像中标定所述定点并进行采样，获取样本点与所述定点的距离及亮度差值；
利用所述样本点进行二次曲线拟合，所获得的二次曲线方程作为所述计算关系式。
可选地，所述在所述背景图像中标定所述定点并进行采样，获取样本点与所述定点的距离及亮度差值，包括：
在所述背景图像中标定所述定点；
以所述定点为坐标原点、以一个像素为单位长度建立直角坐标系；
选取样本点，获取所述样本点与所述坐标原点的距离及亮度差值。
可选地，在所述背景图像中标定所述定点并进行采样，获取样本点与所述定点的距离及亮度差值，之后还包括：
将所述距离进行归一化处理，获得对应的欧式距离。
可选地，所述背景图像的单位像素纵横比为1:1。
可选地，所述选取样本点包括：
分别沿x＝0、y＝x、y＝0和y＝-x四条直线方向均匀地选取所述样本点。
可选地，所述二次曲线方程为y＝ax2+bx+c，其中a、b、c为方程系数。
可选地，所述利用所述样本点进行二次曲线拟合的拟合方法包括：最小二乘曲线拟合。。
本发明所提供的一种镜头成像亮度的调整方法，包括：在镜头成像中标定定点；获取待调整点与所述定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，所述本征亮度差值为所述成像为背景图像时所述待调整点与所述定点的亮度差值；依据所述成像中所述待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，调整所述待调整点的亮度值。
通过获取的待调整点与所述定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，计算获得所述待调整点与所述定点的本征亮度差值，进一步依据待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，来对所述成像中待调整点的亮度值进行调整。实现对镜头成像亮度的调整，使镜头所成图像的亮度均匀。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种镜头成像亮度的调整方法的流程图；
图2为本发明又一实施例提供的一种镜头成像亮度的调整方法的流程图；
图3为本发明实施例中选取样本点的坐标示意图。
具体实施方式
本发明提供一种镜头成像亮度的调整方法，使所述镜头所成图像亮度均匀。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明实施例提供的一种镜头成像亮度的调整方法，包括步骤：
S100：在镜头成像中标定定点。
S101：获取待调整点与所述定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，所述本征亮度差值为所述成像为背景图像时所述待调整点与所述定点的亮度差值。
S102：依据所述成像中所述待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，调整所述待调整点的亮度值。
所述背景图像为采用所述镜头拍摄颜色一致且光照均匀的画面所得的图像，例如拍摄光照均匀的一面白色墙壁或一张白纸所得的图像。所述本征亮度差值为在背景图像中待调整点与所述定点的亮度差值，即所述本征亮度差值是指由所述镜头本身导致的成像中两点间的亮度差值。
本实施例所述方法通过获得待调整点与定点间的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，在对所述镜头成像亮度调整时，根据所述计算关系式计算得到待调整点与所述定点的本征亮度差值，进一步依据待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，来对所述成像中待调整点的亮度值进行调整。从而实现对镜头成像亮度的调整，使镜头所成图像亮度均匀。
参见图2，本发明又一实施例提供的一种镜头成像亮度的调整方法，包括步骤：
S200：采集背景图像。
所述背景图像为采用所述镜头拍摄颜色一致且光照均匀的画面所得的图像，例如拍摄光照均匀的一面白色墙壁或一张白纸所得的图像。
S201：在所述背景图像中标定定点并进行采样，获取采样点与所述定点的距离及亮度差值。
在所采集的背景图像中标定一定点并选取样本点，在选取样本点时要尽量均匀。获取样本点到定点的距离，以及样本点与定点的亮度差值。
S202：利用所述样本点进行二次曲线拟合，所获得的二次曲线方程作为待调整点与定点的本征亮度差值与两点间距离的计算关系式。
所述二次曲线方程可以是y＝ax2+bx+c，其中a、b、c为方程系数。利用采样得到的样本点到定点的距离，以及样本点与定点的亮度差值，进行二次曲线拟合。得到的二次曲线方程为本征亮度差值与两点间距离的计算关系式。
S203：在镜头成像中标定所述定点，所述成像为需要进行亮度调整的图像。
S204：依据所述成像中所述待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，调整所述待调整点的亮度值。
依据所述计算关系式和所述待调整点到所述定点的距离计算得出待调整点与定点的本征亮度差值。获取所述成像中所述待调整点的原亮度值，由所述待调整点的原亮度值和所述本征亮度差值，计算得到待调整点的目标亮度值，所述目标亮度值为原亮度值和所述本征亮度差值之和。依据所计算的目标亮度值调整成像中所述待调整点的亮度值。
所述本征亮度差值为所述成像为背景图像时所述待调整点与所述定点的亮度差值。即所述本征亮度差值是指由镜头本身导致的成像中两点间的亮度差值。在本实施例中，通过采集背景图像，在背景图像中进行采样，利用样本点进行二次曲线拟合，来获取本征亮度差值与两点间距离的计算关系式，以进一步依据所述计算关系式对镜头成像亮度进行调整。
本实施例所述的调整方法通过二次曲线拟合的方法获取所述计算关系式，计算量低、算法稳定，且所述调整方法可用性强，适用范围广，不仅适用于由于鱼眼镜头的桶形畸变导致的亮度衰减，还可调整由承载镜头的相机模具导致的图像不均匀。
下面以对鱼眼镜头所成图像的亮度调整为例，详细说明本发明实施例提供的一种镜头成像亮度的调整方法，在下述方法中，以鱼眼镜头的畸变中心位置作为定点。具体包括以下步骤：
S300：采用所述鱼眼镜头采集背景图像。
若采集到的背景图像是被拉伸的，要将其校正成单位像素纵横比为1:1的正常图像。
S301：在背景图像中标定所述定点，即标定畸变中心位置作为定点。
可参阅“A Flexible Technique for Accurate Omnidirectional CameraCalibration and Structure from Motion；Scaramuzza D.，Martinelli A.，Siegwart R.；IEEE International Conference on Computer VisionSystems；2006，4(7):45”与“A Toolbox for Easily CalibratingOmnidirectional Cameras；Scaramuzza D.，Martinelli A.，Siegwart R.；IEEE Intelligent Robots and Systems；2006,9(15):5695-5701”两篇文献中提出的内参标定方法标定鱼眼镜头的内参，来获得其畸变中心位置。
S302：以所述定点为坐标原点、以一个像素为单位长度建立直角坐标系。
S303：选取样本点，获取所述样本点到坐标原点的距离，以及所述样本点到坐标原点的亮度差值。
在选取样本点时，要尽量均匀地选取，如果靠近背景图像边缘的样本点选取过多，会减弱畸变中心周围样本点的作用，增大误差。
优选地，可分别沿x＝0、y＝x、y＝0和y＝-x四条直线方向均匀地选取样本点。每个方向选取三条平行直线上的像素点作为样本点，如图3所示。在上述坐标系下，选取样本点的四个方向的直线方程分别为y＝0，y＝1，y＝-1，y＝x，y＝x+1，y＝x-1，x＝0，x＝1，x＝-1，y＝-x，y＝-x+1，y＝-x-1。
S304：将所获取的各样本点到坐标原点的距离进行归一化处理，获得对应的欧式距离。
S305：利用所述样本点进行二次曲线拟合，所获得的二次曲线方程作为计算关系式。
所述二次曲线方程可以是y＝ax2+bx+c，其中a、b、c为方程系数。利用采样得到的样本点到定点的距离，以及样本点与定点的亮度差值，进行二次曲线拟合。得到的二次曲线方程为本征亮度差值Λl与两点间距离d的计算关系式，如得到的计算关系式为Λl＝ad2+bd+c。本实施例中，拟合方法包括最小二乘曲线拟合。
S306：在需要进行亮度调整的图像中标定畸变中心位置。
S307：获取待调整点的原亮度值、所述待调整点到所述定点的距离，依据所述计算关系式，计算获得所述待调整点的目标亮度值，依据所计算出的目标亮度值对所述待调整点的亮度值进行调整。
依据所述计算关系式Λl＝ad2+bd+c和所述待调整点到所述定点的距离d计算得出待调整点与定点的本征亮度差值Λl，获取所述待调整点的原亮度值l'dj，则所述待调整点的目标亮度值为ldj＝l'dj+Λl，依据所述目标亮度值调整待调整点的亮度值。
所述镜头成像亮度的调整方法，能够弥补鱼眼镜头因桶形畸变的存在所导致的亮度衰减，可调整镜头成像亮度使其亮度均匀。
以上对本发明所提供的一种镜头成像亮度的调整方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种镜头成像亮度的调整方法，其特征在于，包括：
在镜头成像中标定定点；
获取待调整点与所述定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，所述本征亮度差值为所述成像为背景图像时所述待调整点与所述定点的亮度差值；
依据所述成像中所述待调整点到所述定点的距离以及所述计算关系式，调整所述待调整点的亮度值。
2.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述定点为所述镜头的畸变中心位置。
3.如权利要求1所述的调整方法，其特征在于，所述获取待调整点与所述定点的本征亮度差值与所述两点间距离的计算关系式，包括：
采集背景图像；
在所述背景图像中标定所述定点并进行采样，获取样本点与所述定点的距离及亮度差值；
利用所述样本点进行二次曲线拟合，所获得的二次曲线方程作为所述计算关系式。
4.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于，所述在所述背景图像中标定所述定点并进行采样，获取样本点与所述定点的距离及亮度差值，包括：
在所述背景图像中标定所述定点；
以所述定点为坐标原点、以一个像素为单位长度建立直角坐标系；
选取样本点，获取所述样本点与所述坐标原点的距离及亮度差值。
5.如权利要求3或4任一项所述的调整方法，其特征在于，在所述背景图像中标定所述定点并进行采样，获取样本点与所述定点的距离及亮度差值，之后还包括：
将所述距离进行归一化处理，获得对应的欧式距离。
6.如权利要求4所述的调整方法，其特征在于，所述背景图像的单位像素纵横比为1:1。
7.如权利要求4所述的调整方法，其特征在于，所述选取样本点包括：
分别沿x＝0、y＝x、y＝0和y＝-x四条直线方向均匀地选取所述样本点。
8.如权利要求4所述的调整方法，其特征在于，所述二次曲线方程为y＝ax2+bx+c，其中a、b、c为方程系数。
9.如权利要求4所述的调整方法，其特征在于，所述利用所述样本点进行二次曲线拟合的拟合方法包括：最小二乘曲线拟合。
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