CN105551052A - 一种数字图像数据的白板标定系统及标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字图像数据的白板标定系统及标定方法，属于图像处理技术领域，包括存储电脑和箱体，箱体内设置载物平台，载物平台上放置被摄物体，载物平台上、被摄物体的旁边放置颜色白板，箱体顶部内侧、被摄物体及颜色白板的上方安装数码相机，数码相机的旁边安装日光灯管。本发明避免了不同拍摄时期、电压或者照明设备对被摄物体图像的影响，使得被摄物体的数字图像不会产生颜色偏差。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，涉及一种数字图像数据的白板标定系统及标定方法。
背景技术
在灯箱或者某些环境下拍摄科研图像时，由于不同拍摄时期的影响，即使在同一拍摄时期，还受到电压或者照明设备使用时间的影响，拍摄的数字图像有时会出现颜色偏差。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字图像数据的白板标定系统，解决了拍摄物体时由于外界环境变化，从而产生色差的问题。
本发明的另一目的是提供一种数字图像数据的白板标定系统标定数字图像的方法。
本发明所采用的技术方案是，一种数字图像数据的白板标定系统，其特征在于，包括存储电脑和箱体，箱体内设置载物平台，载物平台上放置被摄物体，载物平台上、被摄物体的旁边放置颜色白板，箱体顶部内侧、被摄物体及颜色白板的上方安装数码相机，数码相机的旁边安装日光灯管，日光灯管与电源开关连接。
一种数字图像数据的白板标定系统，其特征还在于，进一步的，颜色白板的厚度为1-2mm。
进一步的，颜色白板的形状为矩形。
进一步的，颜色白板的尺寸比被摄物体的尺寸小。
进一步的，颜色白板与被摄物体的间距为1-2cm。
本发明所采用的另一技术方案是，一种数字图像数据的白板标定系统标定数字图像的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行，
步骤1，颜色白板的选材与制作，
选取表面平整，光洁度好，热稳定性、光学稳定性、物理学稳定性和化学稳定性好的材料作为颜色白板，根据被摄物体的尺寸确定颜色白板的尺寸；
步骤2，采集被摄物体的图像，
采集被摄物体的图像时，颜色白板放置在被摄物体旁边，打开电源开关，日光灯管同时照射颜色白板和被摄物体，使颜色白板与被摄物体处于同一拍摄环境，用数码相机进行拍摄；
步骤3，对被摄物体(4)的图像进行处理，
用存储电脑分别将被摄物体的图像、颜色白板的图像与背景分割，分割后提取被摄物体的红色分量R1、绿色分量G1、蓝色分量B1灰度值；提取与被摄物体同时拍摄的颜色白板的红色分量R2、绿色分量G2、蓝色分量B2灰度值，然后进行归一化处理，获取相对颜色分量；设定红色相对分量为R，绿色相对分量为G，蓝色相对分量为B；
红色相对分量R＝R1/R2(1)
绿色相对分量G＝G1/G2(2)
蓝色相对分量B＝B1/B2(3)
通过公式1-3计算得出被摄物体4的红色相对分量R、绿色相对分量G及蓝色相对分量B。
本发明的有益效果是在拍摄数字图像时，在被摄物体旁边加入颜色白板，这样被摄物体和颜色白板处于同一拍摄环境中，然后分别提取被摄物体图像和颜色白板图像对应的相关参数，将被摄物体的相关参数数据与颜色白板对应数据相比较，进行归一化处理，得到相对值，避免了不同拍摄时期、电压或者照明设备对被摄物体图像的影响，使得被摄物体的数字图像不会产生颜色偏差。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1.颜色白板，2.载物平台，3.数码相机，4.被摄物体，5.存储电脑，6.电源开关，7.日光灯管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1，
一种数字图像数据的白板标定系统，结构如图1所示，载物平台2采用同色的不反光平台，载物平台2上放置被摄物体4，载物平台2上、被摄物体4的旁边放置颜色白板1，颜色白板1与被摄物体4的间距为1cm，颜色白板1比被摄物体4尺寸小，颜色白板1的厚度为1mm，形状为矩形；被摄物体4及颜色白板1的上方安装数码相机3，数码相机3对准摄像物体4和颜色白板1进行拍摄，数码相机3的旁边安装日光灯管7，日光灯管7为拍摄提供光源，日光灯管7与电源开关6连接，数码相机3拍摄的图像存储到存储电脑5，如果使用摄像机实时抓拍的图像，数码相机3与存储电脑5通过导线连接。
实施例2，
一种数字图像数据的白板标定系统，结构如图1所示，载物平台2采用同色的不反光平台，载物平台2上放置被摄物体4，载物平台2上、被摄物体4的旁边放置颜色白板1，颜色白板1与被摄物体4的间距为2cm，颜色白板1比被摄物体4尺寸小，颜色白板1的厚度为2mm，形状为矩形；被摄物体4及颜色白板1的上方安装数码相机3，数码相机3对准摄像物体4和颜色白板1进行拍摄，数码相机3的旁边安装日光灯管7，日光灯管7为拍摄提供光源，日光灯管7与电源开关6连接，数码相机3拍摄的图像存储到存储电脑5，如果使用摄像机实时抓拍的图像，数码相机3与存储电脑5通过导线连接。
本发明一种标定数字图像的方法，采用上述系统，具体按照以下步骤进行，
步骤1，颜色白板1的选材与制作，
颜色白板1在选才时充分考虑到其表面的光洁性，要求表面平整，光洁度好。同时考虑颜色白板1的热稳定性、光学稳定性、物理学稳定性和化学稳定性。即在阳光下有很好的颜色稳定性，在常温保存下形状不发生改变，以及在强酸、强碱溶液中颜色不发生改变。这一切都经过了实验验证，放入90℃烘箱中加热处理5小时；在4mol/L氢氧化钠溶液和1mol/L硫酸溶液中各煮沸3小时，取出后用蒸馏水冲洗呈中性后迅速烘干，稳定性非常好。尺寸可按照被摄物体4的大小按照比例可自行设定，通常要比被摄物体4尺寸小。如果拍摄物大，颜色白板1最好比例也大些，这样可以提高后期数据处理结果的精度。
步骤2，采集物体图像，
采集被摄物体4的图像时，颜色白板1放置在被摄物体4周边，打开电源开关6，日光灯管7同时照射颜色白板1和被摄物体4，使颜色白板1与被摄物体4处于同一拍摄环境下，用数码相机3进行拍摄，经研究证明，颜色白板1放置在不同的位置时，其本身颜色变异很小，不会对后期结果造成影响。
步骤3，对物体图像进行处理，
用存储电脑5分别将被摄物体4的图像、颜色白板1的图像与背景分割，图像分割的方法有多种，因此要根据不同的要求采取相应的方法，只要将目标图像和背景进行有效的分离即可，分割后提取被摄物体4的红色分量R1、绿色分量G1、蓝色分量B1灰度值；提取与被摄物体4同时拍摄的颜色白板1的红色分量R2、绿色分量G2、蓝色分量B2灰度值，然后进行归一化处理，获取相对颜色分量。设定红色相对分量为R，绿色相对分量为G，蓝色相对分量为B，那么被摄物体4的各相对颜色分量分别通过公式1-3计算得出。
红色相对分量R＝R1/R2(1)
绿色相对分量G＝G1/G2(2)
蓝色相对分量B＝B1/B2(3)
步骤4，颜色校正，
本方法主要依据颜色分量的变异系数来进行比较，变异系数的计算见公式4；
变异系数＝(SD÷MN)×100％(4)
其中SD是标准偏差，MN是平均值；
在研究中拍摄了同一级别的不同烟叶叶片图像，拍摄了下部柠檬黄2级烤烟叶33片，提取的各烟叶之间的原始红色分量、绿色分量、蓝色分量之间的变异系数分别为1.036％、1.308％、4.203％，经过颜色白板1校正以后，各烟叶之间的红色分量、绿色分量、蓝色分量之间的变异系数分别为0.995％、1.251％、4.117％。同理，拍摄的中部柠檬黄3级烤烟叶16片，各烟叶之间的原始红色分量、绿色分量、蓝色分量之间的变异系数分别为1.622％、1.859％、3.303％，经过颜色白板1校正以后，各烟叶之间的红色分量、绿色分量、蓝色分量之间的变异系数分别为0.663％、0.731％、2.368％。研究中拍摄的多个等级的烟叶，校正后的红、绿、蓝颜色分量都取得了理想的结果，在这里不一一赘述。
步骤5，进行修正，
本方法主要是考虑到拍摄环境光线的变化引起被摄物体4颜色分量灰度值的变化而采取的一种简便的颜色校正途径，因为拍摄或者抓拍图像动作都是在瞬间完成的，如果光线变亮或变暗，处在同一拍摄环境中的被摄物体4和颜色白板1的R、G、B颜色分量灰度值都会发生同步变化(增高或者降低)，但是其对应颜色分量的相对值是出于相对稳定状态，基于这一原理，使用归一化后的颜色相对值可以实现颜色的校正。
颜色白板1的材质，必须具有非常好的颜色稳定性，不易受到外界环境的变化而改变颜色，本研究过程中主要用颜色稳定性好且表面光滑的聚四氟乙烯板(大约1-2mm厚)，在有些情况下可以使用相纸，总之，颜色白板1的颜色稳定性是标定结果准确与否的关键；另外，白板使用后一定整洁保存，保持板面无污染，同时最好避光保存。
颜色白板1的尺寸可根据拍摄物的大小来设定，使用颜色白板1，不仅可以实现颜色校正，还可以根据颜色白板1的像素数目标定出被拍摄物的物理性状特征，如面积等，尤其是对于一些不规则的被拍摄物，非常实用，也非常方便。
Claims (6)
1.一种数字图像数据的白板标定系统，其特征在于，包括存储电脑(5)和箱体，箱体内设置载物平台(2)，载物平台(2)上放置被摄物体(4)，载物平台(2)上、被摄物体(4)的旁边放置颜色白板(1)，箱体顶部内侧、被摄物体(4)及颜色白板(1)的上方安装数码相机(3)，数码相机(3)的旁边安装日光灯管(7)，日光灯管(7)与电源开关(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种数字图像数据的白板标定系统，其特征在于，所述颜色白板(1)的厚度为1-2mm。
3.根据权利要求1所述的一种数字图像数据的白板标定系统，其特征在于，所述颜色白板(1)的形状为矩形。
4.根据权利要求1所述的一种数字图像数据的白板标定系统，其特征在于，所述颜色白板(1)的尺寸比被摄物体(4)的尺寸小。
5.根据权利要求1所述的一种数字图像数据的白板标定系统，其特征在于，所述颜色白板(1)与被摄物体(4)的间距为1-2cm。
6.一种如权利要求1-5任何一项所述的一种数字图像数据的白板标定系统标定数字图像的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行，
步骤1，颜色白板(1)的选材与制作，
选取表面平整，光洁度好，热稳定性、光学稳定性、物理学稳定性和化学稳定性好的材料作为颜色白板(1)，根据被摄物体(4)的尺寸确定颜色白板(1)的尺寸；
步骤2，采集被摄物体(4)的图像，
采集被摄物体(4)的图像时，颜色白板(1)放置在被摄物体(4)旁边，打开电源开关(6)，日光灯管(7)同时照射颜色白板(1)和被摄物体(4)，使颜色白板(1)与被摄物体(4)处于同一拍摄环境，用数码相机(3)进行拍摄；
步骤3，对被摄物体(4)的图像进行处理，
用存储电脑(5)分别将被摄物体(4)的图像、颜色白板(1)的图像与背景分割，分割后提取被摄物体(4)的红色分量R1、绿色分量G1、蓝色分量B1灰度值；提取与被摄物体(4)同时拍摄的颜色白板(1)的红色分量R2、绿色分量G2、蓝色分量B2灰度值，然后进行归一化处理，获取相对颜色分量；设定红色相对分量为R，绿色相对分量为G，蓝色相对分量为B；
红色相对分量R＝R1/R2(1)
绿色相对分量G＝G1/G2(2)
蓝色相对分量B＝B1/B2(3)
通过公式1-3计算得出被摄物体4的红色相对分量R、绿色相对分量G及蓝色相对分量B。
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| CN106683140A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-17 | 深圳市中达瑞和科技有限公司 | 一种颜色识别方法及系统 |
| CN110136193A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-16 | 广东嘉腾机器人自动化有限公司 | 基于深度图像的矩体箱体三维尺寸测量方法及存储介质 |
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