CN105578094B - 一种图像边缘融合处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像边缘融合处理系统，包括：一般图像处理模块，对图像进行初步处理；色彩一致性处理模块，将两个以上的图像的颜色调整至一致；图像均匀性调整模块，对图像的亮度和色彩均匀性进行调整；智能图像识别模块，对图像进行融合带识别、图像灰度构成分析以及图像特性识别处理；融合带处理模块，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割和画面亮度渐变的处理。本发明通过图像均匀性调整模块以及智能图像识别模块针对性的把融合带的色带问题完美解决，并且，通过暗场亮度修复处理模块可以很好地兼顾对比度的特性的同时，既解决了融合带暗场比非融合带暗场过亮的问题，又最大限制的保证了画面的对比度，使得画面的细节能够更充分的展现。

Description

一种图像边缘融合处理系统

技术领域

本发明涉及一种图像处理系统，尤其涉及一种投影机设备领域中多个画面进行融合的图像边缘融合处理系统。

背景技术

边缘融合技术发展已经有很多年，是一种把两个或以上的投影机的画面拼接起来，但画面拼接部分会有部分的图像重合，这部分存在图像重合的区域称为融合带；如果这融合带不作处理，因为这融合带部分是两个投影机光的重合部分，所以，亮度非常高。为了使画面亮度一致，就需要把图像的亮度降低。但是，把图像的亮度降低，只能把亮画面的亮度降低，暗画面部分无法再降低了。这样，在融合带的暗画面，就会形成一条亮带，严重影响画面的整体效果。为了能有更好的画面一致性，有一种处理办法是把两个投影机非重合部分的暗场亮度提高，并达到与重合部分的亮度效果一致，但是，这样的处理方法，使画面的对比度下降，画面很多细节无法展现，特别是亮度较低部分的画面细节，其损失非常明显。

另外，在融合带的处理部分，因为投影机固有的灰阶过度不平顺问题和画面边缘亮度均匀性较差等问题，通常会导致融合带部分画面过渡不好，可能出现色带，但色带的明显程度与投影机有关，这种色带在亮画面时很明显，纯白画面尤为容易看到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够解决融合带画面部分过渡不好的问题，并彻底消除融合带中的色带的图像边缘融合处理系统，并且，在最大限度的保持画面的高对比度的基础上，解决融合带在暗场时明显亮度高于周边暗场的问题。

对此，本发明提供一种图像边缘融合处理系统，包括：

一般图像处理模块，对图像进行初步处理；

色彩一致性处理模块，将两个以上的图像的颜色调整至一致；

图像均匀性调整模块，对图像的亮度和色彩均匀性进行调整；

智能图像识别模块，对图像进行融合带识别、图像灰度构成分析以及图像特性识别处理；

融合带处理模块，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割和画面亮度渐变的处理。

本发明的进一步改进在于，还包括灰阶修复模块，所述灰阶修复模块对图像画面的灰阶进行修复，所述灰阶修复模块设置于所述智能图像识别模块和所述融合带处理模块之间。

本发明的进一步改进在于，所述灰阶修复模块通过gamma和物理位置像素加权修复的方式对图像画面的灰阶或色阶进行修复，所述修复只针对融合带的图像进行调用和修复。

本发明的进一步改进在于，还包括暗场亮度修复处理模块，所述暗场亮度修复处理模块对图像非融合带进行灰度渐变的补偿处理，所述暗场亮度修复处理模块设置于所述色彩一致性处理模块之后。

本发明的进一步改进在于，所述灰度渐变的补偿处理范围是把融合带旁边的每个像素乘以一个系数，使亮度接近融合带的亮度；每远离融带区域1个像素，其加权系数后的亮度值减1。

本发明的进一步改进在于，所述一般图像处理模块中，所述初步处理包括信号放大、信号缩小、去隔行、降噪、图像增强、图像变形修复和图像平滑处理中的至少一种。

本发明的进一步改进在于，所述色彩一致性处理模块中，通过第三方信号源对需要融合的投影仪图像分别都输入红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色画面，然后采样，上位机采用RGB色域空间为计算标准计算出图像所需要的RGB补偿系数。所述第三方信号源是指用户使用的信号源，包括PC和标准信号发生器等，之所以说是第三方信号源是因为这不属于本发明的设备；所述上位机是指本发明上一级的控制设备，一般是PC机、手机或PAD等，这个上位机也是外接的设备，并不是本发明的设备。

本发明的进一步改进在于，所述图像均匀性调整模块中，把画面分成D个像素块，每个像素块的大小是B*C个像素；然后计算出每个像素的加权系数a，通过该加权系数a调整图像的均匀性；其中，加权系数a是一个B*C的阵列矩阵系数，在B*C个像素中，中间位置的像素A的加权系数为I，以像素A为中心，旁边的像素的加权系数以步进S递减，则可以通过a=I-S计算出每一个像素的加权系数a。

本发明的进一步改进在于，所述智能图像识别模块中，对图像进行融合带识别处理为对融合带内的每个像素的加权系数a进行统计，得到第一标识系数列表；对图像灰度构成分析处理为对每个像素的灰度级别进行统计，并将灰度级别分成32个等级，每个灰度等级对应一个灰度等级系数，进而得到第二标识系数列表；对图像的每个像素及其临近像素之间的灰度变化情况进行识别和统计，对识别出的图像边缘部分的像素进行加强处理，对识别出的人物脸部的像素不作处理，进而得到第三标识系数列表。

本发明的进一步改进在于，所述融合带处理模块中，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割为根据投影机的位置进行切割，当投影机的有效像素为X*Y以及融合带大小的有效像素是Z*Y时，将投影机从左向右顺序编号，编号为1至N，则1号投影机的切割范围为从第0*0个像素到X*Y个像素，N号投影机的切割范围为（X*（N－2）－Z*（N－2））*Y个像素到（X*（N－1）－Z*（N－1））*Y个像素，N≥2；所述画面亮度渐变的处理为融合带的像素亮度实现从0到最亮的渐变，每个像素都需要乘以一个渐变系数，渐变系数范围是0到1，步进是1/M，其中，M是融合带的宽度像素值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过图像均匀性调整模块以及智能图像识别模块针对性的把融合带的色带问题完美解决，并且，通过暗场亮度修复处理模块可以很好地同时兼顾对比度的特性，既解决了融合带暗场比非融合带暗场过亮的问题，又最大限制的保证了画面的对比度，使得画面的细节能够更充分的展现。

附图说明

图1是本发明一种实施例的系统结构示意图；

图2是本发明一种实施例的色彩一致性处理模块的工作流程示意图；

图3是本发明一种实施例的智能图像识别模块的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

如图1所示，本例提供一种图像边缘融合处理系统，包括：

一般图像处理模块，对图像进行初步处理；

色彩一致性处理模块，将两个以上的图像的颜色调整至一致；

图像均匀性调整模块，对图像的亮度和色彩均匀性进行调整；

智能图像识别模块，对图像进行融合带识别、图像灰度构成分析以及图像特性识别处理；

融合带处理模块，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割和画面亮度渐变的处理。

如图1所示，本例还包括灰阶修复模块，所述灰阶修复模块对图像画面的灰阶进行修复，所述灰阶修复模块设置于所述智能图像识别模块和所述融合带处理模块之间；所述灰阶修复模块也可称为色阶修复模块，所述灰阶修复模块通过gamma和物理位置像素加权修复的方式对图像画面的灰阶或色阶进行修复，所述灰阶修复模块不一定针对整个画面进行调用和修复，而是针对智能图像识别模块中识别出来的某些区分进行调用，如所述修复只针对融合带的图像进行调用和修复，这样能够更有针对性地高效率实现其效果。

本例的做法是：在上位机中操作一个软件，把设计要的gamma列表下发到处理系统中，然后，处理系统根据像素的灰度值乘以gamma列表中的相应系数，这就是gamma修复的过程。物理位置像素加权修复就是在gamma修复后，仍有部分的色带或者亮度过渡平顺，可以单独对某一部分的像素固定的乘以一个加权系数，这个加权系数可以通过上位机软件输入而得到，这就是物理位置像素加权修复。

如图1所示，本例还包括暗场亮度修复处理模块，所述暗场亮度修复处理模块对图像非融合带进行灰度渐变的补偿处理，所述暗场亮度修复处理模块设置于所述色彩一致性处理模块之后；所述灰度渐变的补偿处理范围是把融合带旁边的每个像素乘以一个系数，使亮度接近融合带的亮度；每远离融带区域1个像素，其加权系数后的亮度值减1。

所述暗场亮度修复处理模块运行在色彩一致性处理模块的后面，主要针对非融合带的像素通过灰度渐变的补偿处理办法把融合带中暗场的亮度与非融合带部分的暗场亮度做处理，使人眼不感觉到亮度的突变，从而保证了画面的一致性，又保证了大部分画面的高对比度。灰度渐变的范围是把融合带旁边的区域每个像素乘以一个系数，使亮度接近融合带的亮度；所述渐变区域的大小以及渐变的系数与实际的应用情况有关，每远离融合带1个像素，其加权系数后的亮度值减1。

例如：融合带暗场的亮度是10lux，非融合带部分的暗场像素亮度只有5lux，因为这个亮度的差异，使人眼明显感觉，融合带的亮度太亮，而使整个暗场的亮度一致性变差。因此，把融合带附近的像素的亮度值逐级提高，使融合带的亮度与其它亮度没有明显的对比。即完成从10lux至5lux的亮度递减，而不是突变。假设用E个像素完成递减，投影机的最高亮度是F，共分成G级灰阶。因此，每个像素的步进是5/E。每个像素的递增的亮度值是(5/E)/(F/G)。

本例所述初步处理包括信号放大、信号缩小、去隔行、降噪、图像增强、图像变形修复和图像平滑处理中的至少一种。

本例所述色彩一致性处理模块中，通过第三方信号源对需要融合的投影仪图像分别都输入红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色画面，然后采样，上位机采用RGB色域空间为计算标准计算出图像所需要的RGB补偿系数。

如图2所示，所述色彩一致性处理模块采用红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色共七色进行独立调整处理，把每一种的色彩都分成七色中的某一种或某几种色彩的组合，再通过运算，保证各种混合色色彩的一致性。色彩一致性处理模块是把图像边缘融合处理系统中的两个以上的投影机的颜色调整到一致。本例的图像的每个像素的值优选先分解成白色模块、补色模块和基色模块，与RGB模式的色域相匹配，本例采用七色一致性算法，具体的算法流程如图2所示。其中，上位机给出的补偿系数，对需要融合的投影仪的图像分别都输入红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色画面，然后通过人工或采用摄相设备采样并计算出补偿系数，即计算出各个画面所包含的色彩与输入画面色彩之间的差值，以保证以上七色是一致的。因此，白色模块是一个数值；补色模块补偿系数有三个，但实际用时，只在三个中选择一个；基色模块的补偿系数也有三个，但实际用时，只在三个中选择一个。

所述通过人工或采用摄相设备采样并计算出补偿系数的过程为：人工采样，就是操作人用人眼观看投影机的画面，并把投影机的亮度和色彩等感觉通过0－100的数字量化并输入到上位机软件中，其中，感觉亮度最高的设为100，其它的相应减少数值。摄相设备采样，就是把通过CCD等设置拍摄到投影机画面图片，上位机把图片中的像素以RGB色域空间来计算，把图片（即投影画面）中间部分的像素的RGB值求平均值；这样每个图片只有一个值；将所有图片的值进行比较，值最大的设为100，其它图片的值，根据与最大值图片的差值逐步减少。所述补偿系数的计算方法：在上面采样得到的0－100的值中，比较所有图片的值，以最小值为目标，分别减去每个图片的值得到差值，将得到的差值再除以100，就得到补偿系数了。举个例子，两个投影机A、B，他们红色的值为别是A：100、B：90。因此，目标值是90，所以，A的补偿系数是：90-100＝10，10为得到的差值，然后再通过10/100＝0.1，即补偿系数是0.1。

下面举一个例子来说明上述原理，本例子采用RGB色域空间为计算标准，所述RGB色域空间为RGB模式的色域，假设某一像素的值为R230、G158、B120，因此通过基色的分解，可以得到白色模块的值是R120、G120、B120；补色模块的值是R38、G38、B0，即补色模块的值是黄色；基色模块的值是R72、G0、B0，即基色模块的值是红色；所述分解即为分解成白色模块、补色模块和基色模块的值。从上位机得到的补偿系数分别是白色补偿系数+0.01，补色模块对黄色的补偿系数是－0.1，基色模块对红色的补偿系数是0，所述补偿系数通过人工或采用摄相设备采样并计算得到，计算的方法详见上一段；因此，白色模块的值分别是R1＝G1＝B1＝120*（1+0.01）＝121.2；补色模块（黄色）的值是R2＝G2＝38*（1-0.1）＝34.2；基色模块（红色）的值是R3＝72*（1-0）＝72。最后，计算出来的可使此投影机的图像与图像边缘融合处理系统中其它投影机颜色一致的颜色值是R＝R1+R2+R3＝227.4，G＝G1+G2＝155.4，B＝B1＝121.2，即R227.4、G155.4、B121.2。

本例所述图像均匀性调整模块中，把画面分成D个像素块，每个像素块的大小是B*C个像素；然后计算出每个像素的加权系数a，通过该加权系数a调整图像的均匀性；其中，加权系数a是一个B*C的阵列矩阵系数，在B*C个像素中，中间位置的像素A的加权系数为I，以像素A为中心，旁边的像素的加权系数以步进S递减，则可以通过a=I-S计算出每一个像素的加权系数a，最终得到一个亮度和色彩均匀性非常好的画面。所述B、C和D均为自然数，所述步进S可以通过图像采集和像素分析得到。

本例所述智能图像识别模块中，对图像进行融合带识别处理为对融合带内的每个像素的加权系数a进行统计，得到第一标识系数列表；对图像灰度构成分析处理为对每个像素的灰度级别进行统计，并将灰度级别分成32个等级，每个灰度等级对应一个灰度等级系数，进而得到第二标识系数列表；对图像的每个像素及其临近像素之间的灰度变化情况进行识别和统计，对识别出的图像边缘部分的像素进行加强处理，对识别出的人物脸部的像素不作处理，进而得到第三标识系数列表。

如图3所示，所述智能图像识别模块的主要功能包括：融合带识别、图像灰度构成分析和图像特性识别等。在所述图像边缘融合处理系统中，融合带的识别很重要，所述图像边缘融合处理系统的上位机会给融合处理器下发融合带的特性需求，例如融合带的宽度，此宽度可以是具体的像素值，或者占画面宽度的百分比，这些都可以根据实际情况进行图像采集而得到；在接收到此类的特性需求信息后，通过计算转化和统计作为融合带的第一标识系数列表；该第一标识系数列表包括了融合带内每个像素的加权系数a。所述图像灰度构成分析采用直方图的方法把每个像素的灰度级别进行统计，可将整个图像的灰度分成32个等级，每个等级对应一个系数，因此可得到图像的第二标识系数列表。然后对图像的每个像素以及其临近像素间的灰度变化情况进行分析和统计，进一步识别图像的边缘和人物脸部等特性，对图像边缘的像素进行加强处理，这种加强处理是模糊图像边缘的区别，主要是为了使得两个图像之间的融合更为协调；而对人物脸部的像素不作处理，然后统计得到图像的第三标识系数列表。在识别出图像的特性后，再调用智能图像识别模块后续的模块进行和处理；第一标识系数列表用于暗场亮度修复处理模块和融合带处理模块中，第二标识系数列表用于灰阶（色阶）修复模块和融合带处理模块中，第三标识系数将用于灰阶（色阶）修复模块、暗场亮度修复处理模块和融合带处理模块中；使用的方式，都是在以上三个模块处理前，先乘以各自标识系数列表中的加权值，再进行模块内的处理。所述智能图像识别模块是一个基础的分析模块，为后续处理垫定基础。

本例所述融合带处理模块主要完成融合带的图像切割和画面亮度渐变等图像相关的处理，融合带是两个投影机画面重合的部分，因此，两个投影机在此区域内显示的图像内容必须是一致的，因此，图像输入到图像边缘融合处理系统后，必须要根据投影机的位置，切割合适的图像。

对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割为根据投影机的位置进行切割，当投影机的有效像素为X*Y以及融合带大小的有效像素是Z*Y时，将投影机从左向右顺序编号，编号为1至N，则1号投影机的切割范围为从第0*0个像素到X*Y个像素，N号投影机的切割范围为（X*（N－2）－Z*（N－2））*Y个像素到（X*（N－1）－Z*（N－1））*Y个像素，N≥2；所述画面亮度渐变的处理为融合带的像素亮度实现从0到最亮的渐变，每个像素都需要乘以一个渐变系数，渐变系数范围是0到1，步进是1/M，其中，M是融合带的宽度像素值。所述X、Y、M、N和Z均为自然数

本例采用像素级的多像素运算优化系数的图像处理算法，解决融合带画面部分过渡不好的问题，彻底消除融合带中的色带。并且，在最大限度的保持画面的高对比度的情况下，让融合带在暗场时，明显亮度高于周边暗场的问题得以解决。

本例通过图像均匀性调整模块以及智能图像识别模块针对性的把融合带的色带问题完美解决，并且，通过暗场亮度修复处理模块可以很好地同时兼顾对比度的特性，既解决了融合带暗场比非融合带暗场过亮的问题，又最大限制的保证了画面的对比度，使得画面的细节能够更充分的展现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种图像边缘融合处理系统，其特征在于，包括：

一般图像处理模块，对图像进行初步处理；

色彩一致性处理模块，将两个以上的图像的颜色调整至一致；

图像均匀性调整模块，对图像的亮度和色彩均匀性进行调整；

智能图像识别模块，对图像进行融合带识别、图像灰度构成分析以及图像特性识别处理；

融合带处理模块，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割和画面亮度渐变的处理；

所述图像均匀性调整模块中，把画面分成D个像素块，每个像素块的大小是B*C个像素；然后计算出每个像素的加权系数a，通过该加权系数a调整图像的均匀性；其中，加权系数a是一个B*C的阵列矩阵系数，在B*C个像素中，中间位置的像素A的加权系数为I，以像素A为中心，旁边的像素的加权系数以步进S递减，则可以通过a=I-S计算出每一个像素的加权系数a；

所述智能图像识别模块中，对图像进行融合带识别处理为对融合带内的每个像素的加权系数a进行统计，得到第一标识系数列表；对图像灰度构成分析处理为对每个像素的灰度级别进行统计，并将灰度级别分成32个等级，每个灰度等级对应一个灰度等级系数，进而得到第二标识系数列表；对图像的每个像素及其临近像素之间的灰度变化情况进行识别和统计，对识别出的图像边缘部分的像素进行加强处理，对识别出的人物脸部的像素不作处理，进而得到第三标识系数列表。

2.根据权利要求1所述的图像边缘融合处理系统，其特征在于，还包括灰阶修复模块，所述灰阶修复模块对图像画面的灰阶进行修复，所述灰阶修复模块设置于所述智能图像识别模块和所述融合带处理模块之间。

3.根据权利要求2所述的图像边缘融合处理系统，其特征在于，所述灰阶修复模块通过gamma和物理位置像素加权修复的方式对图像画面的灰阶或色阶进行修复，所述修复只针对融合带的图像进行调用和修复。

4.根据权利要求1所述的图像边缘融合处理系统，其特征在于，还包括暗场亮度修复处理模块，所述暗场亮度修复处理模块对图像非融合带进行灰度渐变的补偿处理，所述暗场亮度修复处理模块设置于所述色彩一致性处理模块之后。

5.根据权利要求4所述的图像边缘融合处理系统，其特征在于，所述灰度渐变的补偿处理范围是把融合带旁边的每个像素乘以一个系数，使亮度接近融合带的亮度；每远离融带区域1个像素，其加权系数后的亮度值减1。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的图像边缘融合处理系统，其特征在于，所述一般图像处理模块中，所述初步处理包括信号放大、信号缩小、去隔行、降噪、图像增强、图像变形修复和图像平滑处理中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的图像边缘融合处理系统，其特征在于，所述色彩一致性处理模块中，通过第三方信号源对需要融合的投影仪图像分别都输入红色、绿色、蓝色、青色、黄色、紫色和白色画面，然后采样，上位机采用RGB色域空间为计算标准计算出图像所需要的RGB补偿系数。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的图像边缘融合处理系统，其特征在于，所述融合带处理模块中，对两个以上的图像之间的融合带进行图像切割为根据投影机的位置进行切割，当投影机的有效像素为X*Y以及融合带大小的有效像素是Z*Y时，将投影机从左向右顺序编号，编号为1至N，则1号投影机的切割范围为从第0*0个像素到X*Y个像素，N号投影机的切割范围为（X*（N－2）－Z*（N－2））*Y个像素到（X*（N－1）－Z*（N－1））*Y个像素，N≥2；所述画面亮度渐变的处理为融合带的像素亮度实现从0到最亮的渐变，每个像素都需要乘以一个渐变系数，渐变系数范围是0到1，步进是1/M，其中，M是融合带的宽度像素值。