CN105263008A - 低环境照度下的彩色图像质量提升方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低环境照度下的彩色图像质量提升方法及其装置，所述方法首先采集一张没有混合红外光线的正常自然光照下的彩色图像，然后再采集一张混合红外光以及自然光光线的图像，并将两张图像作匹配，找出各个匹配的像素点上在两张图像中分别对应的正常色彩的RGB值以及混合光线图像的RGB值，根据两幅图像的像素值可以得到红外光照图像，并据此得到当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系。采用本发明，在较低环境照度环境以及红外补光的条件下，可以保证监控设备对监控目标具有良好的隐蔽性，同时还可以得到画质得到提升了的彩色图像。

Description

低环境照度下的彩色图像质量提升方法及其装置

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体而言，涉及一种低环境照度下的彩色图像质量提升方法及其装置。

背景技术

随着当前视频监控技术的不断发展，人们对视频监控性能的要求也随之越来越高，一方面要求在低环境照度下能够有清晰干净的画质表现，另一方面则要求监控设备具有较好的隐蔽性，以避免对监控目标造成干扰。

传统的依靠灯光补光的监控设备必然会严重干扰到监控的目标，无法满足对监控设备隐蔽性的要求。基于此，现有技术公开了采用红外模式的监控设备可以利用环境中或者自身补光的红外光，达到在低环境照度条件下获取明亮清晰画质图像的目的，同时又由于红外光具有不被肉眼可见的特点，不会对监控目标造成过多的干扰。但是本发明人发现，由于采用红外模式，撷取的视频图像中的色彩通常与可见光条件下的真实色彩差别较大，所以现有技术中在低照度环境下采用红外补光采集图像时，通常采用黑白模式进行图像采集，从而失去了画面中的彩色信息。

为了获得低照度条件下的彩色图像，现有技术提出了基于红外光线下的白平衡技术以获得彩色图像，即在红外条件下得到接近可见光环境下的物体真实色彩。但是由于红外光线的反射和吸收与可见光不同，因此在现有的技术方案中，采用调整图像白平衡的方式，依然无法解决红外光存在时的偏色问题。

发明内容

在现有技术的基础上，本发明人想到：如果能够将混杂了红外光线的图像通过一定的方法转换成正常光照下的彩色图像，同时由于又加入了红外光线的照度，从而使得在低光照环境下不必大幅提高成本、采用更为昂贵的低照度感光器就可以拥有很好的图像捕捉能力，同时还可以避免现有技术中基于红外光线下的白平衡技术所带来的偏色问题。基于此，本发明实施例的目的在于提供一种低环境照度下的彩色图像质量提升方法及其装置。

本发明实施例采用以下技术方案实现：

一种低环境照度下的彩色图像质量提升方法，包括：

初始化步骤：

分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像；

对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理后，对经匹配处理的两幅图像作差值计算以获得红外光照图像；

依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)；

以及，图像质量提升处理步骤：

对采集的混合光照图像，依据其自然光照色彩RGB以及所述函数关系IR＝F(RGB)得到每个像素点的红外补光色彩分量IR，并将当前混合光照图像每个像素点的自然光照色彩RGB值与红外补光色彩分量IR分别进行叠加处理得到彩色图像。

优选地，对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理之前，先分别对所述混合光照图像以及可见光图像进行降噪处理。

优选地，依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)的步骤包括：

依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照条件下的红外光的比例；

依据所述红外光的比例计算得到当前混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)。

一种低环境照度下的彩色图像质量提升装置，包括：

采集模块，用于分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像；

第一图像处理模块，用于对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理后，对经匹配处理的两幅图像作差值计算以获得红外光照图像；

拟合模块，用于依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)；

第二图像处理模块，用于对采集的混合光照图像，依据其自然光照色彩RGB以及所述函数关系IR＝F(RGB)得到每个像素点的红外补光色彩分量IR，并将当前混合光照图像每个像素点的自然光照色彩RGB值与红外补光色彩分量IR分别进行叠加处理得到彩色图像。

优选地，所述采集模块通过控制红外滤光片的切换，以分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像。

优选地，所述第一图像处理模块对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理之前，先分别对所述混合光照图像以及可见光图像进行降噪处理。

优选地，所述拟合模块包括：

第一计算单元，用于依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照条件下的红外光的比例；

第二计算单元，用于依据所述红外光的比例计算得到当前混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)。

本发明解决了在有红外光线辅助的混合光源条件下，对获取的混合光照图像进行图像处理，以将偏色的图像矫正为图像亮度得到增强了且画质提升了的正常彩色图像。采用本发明，在较低环境照度环境以及红外补光的条件下，可以保证监控设备对监控目标具有良好的隐蔽性，同时还可以得到画质得到提升了的彩色图像。

附图说明

图1为本发明实施例提供的低环境照度下的彩色图像质量提升方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的低环境照度下的彩色图像质量提升装置结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明的核心思想是：首先采集一张没有混合红外光线的正常自然光照下的彩色图像，然后再采集一张混合红外光以及自然光光线的图像，并将两张图像作匹配，找出各个匹配的像素点上在两张图像中分别对应的正常色彩的RGB值以及混合光线图像的RGB值，根据两幅图像的像素值可以得到红外光照图像，并据此得到当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系。在完成所述初始化后，后续采集的任意一帧视频图像均可以依据所述函数关系直接进行图像处理，以获得图像质量得到了提升了的彩色图像。

具体地，如图1所示，本发明实施例提供的一种低环境照度下的彩色图像质量提升方法，包括：

S1、初始化步骤：

S11、分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像；

S12、对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理后，对经匹配处理的两幅图像作差值计算以获得红外光照图像；

S13、依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)；

S2、以及，图像质量提升处理步骤：

对采集的混合光照图像，依据其自然光照色彩RGB以及所述函数关系IR＝F(RGB)得到每个像素点的红外补光色彩分量IR，并将当前混合光照图像每个像素点的自然光照色彩RGB值与红外补光色彩分量IR分别进行叠加处理得到彩色图像。假设当前混合光照图像中某一像素点的值为R’G’B’，则在彩色图像还原过程中，采用(R’G’B’)＝(RGB)+F(RGB)，得到输出彩色图像在相应像素点的RGB值。

在所述步骤S12中，对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理之前，考虑到当前环境照度较低，因此可以先分别对所述混合光照图像以及可见光图像进行降噪处理。

在所述步骤S13中，本实施例中，依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)的步骤包括：

S131、依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照条件下的红外光的比例；

S132、依据所述红外光的比例计算得到当前混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)。

或者在其他实施例中，还可以依据所述红外光照图像以及可见光图像，得到混合光照图像在每一个像素点上的RGB值以及对应的红外补光色彩分量IR，通过统计这些关系，从而得到当前混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)。例如可以通过将两副匹配图像的对应像素点的RGB值和红外补光色彩分量IR值作为一维向量，从而通过曲线拟合得到所述函数关系F(RGB)。

本发明解决了在有红外光线辅助的混合光源条件下，对获取的混合光照图像进行图像处理，以将偏色的图像矫正为图像亮度得到增强了且画质提升了的正常彩色图像。采用本发明，在较低环境照度环境以及红外补光的条件下，可以保证监控设备对监控目标具有良好的隐蔽性，同时还可以得到画质得到提升了的彩色图像。

假设当前图像感光器的RGB像素点对红外光线吸收率一样，并且根据初始化得到的混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系为IR＝a1*R+a2*G+a3*B。

对混合光照条件下视频序列每一帧的具体实施过程如下：

对每一个像素Img_IR(x,y)的像素值(R’G’B’)，由于每个像素点对于红外光线的吸收率是一样的，所以R’＝R+IR,G’＝G+IR,B’＝B+IR，其中RGB是混合光照图像中的可见光分量的值(即自然光照色彩RGB)，R’G’B’是最终输出的彩色图像每个像素点的RGB值。

根据方程IR＝a1*R+a2*G+a3*B，可输出图像亮度得到提升且无偏色问题的彩色图像。

与上述方法实施例相对应地，本发明还提供了一种低环境照度下的彩色图像质量提升装置的实施例，如图2所示，其包括：

采集模块10，用于分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像；

第一图像处理模块20，用于对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理后，对经匹配处理的两幅图像作差值计算以获得红外光照图像；

拟合模块30，用于依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)；

第二图像处理模块40，用于对采集的混合光照图像，依据其自然光照色彩RGB以及所述函数关系IR＝F(RGB)得到每个像素点的红外补光色彩分量IR，并将当前混合光照图像每个像素点的自然光照色彩RGB值与红外补光色彩分量IR分别进行叠加处理得到彩色图像。

具体地，所述采集模块通过控制红外滤光片的切换，以分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像。

优选实施方式中，所述第一图像处理模块对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理之前，先分别对所述混合光照图像以及可见光图像进行降噪处理。

本实施例中，所述拟合模块30包括：

第一计算单元301，用于依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照条件下的红外光的比例；

第二计算单元302，用于依据所述红外光的比例计算得到当前混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种低环境照度下的彩色图像质量提升方法，其特征在于，包括：

初始化步骤：

分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像；

对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理后，对经匹配处理的两幅图像作差值计算以获得红外光照图像；

依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)；

以及，图像质量提升处理步骤：

对采集的混合光照图像，依据其自然光照色彩RGB以及所述函数关系IR＝F(RGB)得到每个像素点的红外补光色彩分量IR，并将当前混合光照图像每个像素点的自然光照色彩RGB值与红外补光色彩分量IR分别进行叠加处理得到彩色图像。

2.如权利要求1所述的低环境照度下的彩色图像质量提升方法，其特征在于，对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理之前，先分别对所述混合光照图像以及可见光图像进行降噪处理。

3.如权利要求1所述的低环境照度下的彩色图像质量提升方法，其特征在于，依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)的步骤包括：

依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照条件下的红外光的比例；

依据所述红外光的比例计算得到当前混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)。

4.一种低环境照度下的彩色图像质量提升装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像；

第一图像处理模块，用于对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理后，对经匹配处理的两幅图像作差值计算以获得红外光照图像；

拟合模块，用于依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照图像中的红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)；

第二图像处理模块，用于对采集的混合光照图像，依据其自然光照色彩RGB以及所述函数关系IR＝F(RGB)得到每个像素点的红外补光色彩分量IR，并将当前混合光照图像每个像素点的自然光照色彩RGB值与红外补光色彩分量IR分别进行叠加处理得到彩色图像。

5.如权利要求4所述的低环境照度下的彩色图像质量提升装置，其特征在于，所述采集模块通过控制红外滤光片的切换，以分别采集一自然光照条件下的可见光图像以及红外补光条件下的混合光照图像。

6.如权利要求4所述的低环境照度下的彩色图像质量提升装置，其特征在于，所述第一图像处理模块对所述混合光照图像以及可见光图像进行图像内容匹配处理之前，先分别对所述混合光照图像以及可见光图像进行降噪处理。

7.如权利要求4所述的低环境照度下的彩色图像质量提升装置，其特征在于，所述拟合模块包括：

第一计算单元，用于依据所述红外光照图像以及可见光图像计算出当前混合光照条件下的红外光的比例；

第二计算单元，用于依据所述红外光的比例计算得到当前混合光照图像中红外补光色彩分量IR与自然光照色彩RGB之间的函数关系IR＝F(RGB)。