CN105635575A - 成像方法、成像装置和终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种成像方法、成像装置和终端,其中,成像方法包括:确定待拍摄对象的环境背景的亮度;根据环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定待拍摄对象的连拍图像的张数;对待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程。通过对多个连拍图像进行处理,扩大了图像的原始信息量,解决了抑制噪声处理造成的图像清晰度降低等问题,尤其是在弱光条件也亦能获得高质量图像的效果。

Description

成像方法、成像装置和终端
技术领域
本发明涉及终端领域,具体而言,涉及一种成像方法、一种成像装置和一种终端。
背景技术
数字图像在获取和传输过程中,经常因为多种因素受到干扰而产生噪声,比如,数字图像获取装置在拍摄时的光度与传感器的问题是产生图像噪声的重要因素之一,噪声会造成信号的失真从而影响对真实信号的判断。
在弱光环境下的获得的图像,由于光线弱,亮度低,系统需要将亮度整体放大,导致噪声也被放大,噪点明显,因此需要抑制弱光拍照引入的噪声。
相关技术中,通常采用成像前连拍和合成等方案,来解决弱光下成像的噪声问题,一般预设连拍张数,一旦检测到弱光环境下需要成像,则根据预设连拍张数对待拍摄对象进行连拍和合成,通过后期图像处理技术来抑制噪声,比如使用高斯平滑处理(对整幅图像进行加权平均的过程,每个像素点的值,都由其本身和临域内的其他像素值经过加权平均后得到),中值滤波(将每个像素点的灰度值设置为改点某临域窗口内的所有像素点灰度值的中止)等方法。
上述技术方案存储诸多缺陷:
(1)根据香浓信息论,当对图像进行多级处理时,每处理一次就有可能损失一部分信息,因此使用上述处理技术成像时,由于受到数据处理定理的约束,图像的信息量降低,表现为图片变模糊,锐度降低,清晰度下降等;
(2)未在连拍过程中考虑亮度因素对连拍张数的影响,从而严重影响成像质量。
因此,如何设计一种新的在弱光环境下抑制噪声的成像方案成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一,提出了一种新的成像方案,根据环境背景亮度、预设亮度和连拍张数的对应关系确定待拍摄对象的连拍图像的张数,对连拍图像进行降噪处理以完成成像过程,通过对多个连拍图像进行处理,扩大了图像的原始信息量,防止了抑制噪声过程中造成的图像清晰度降低,实现了即使在弱光条件也能获得高质量图像的效果。
有鉴于此,本发明提出了一种成像方法,包括:确定待拍摄对象的环境背景的亮度;根据环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定待拍摄对象的连拍图像的张数;对待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,根据环境背景亮度、预设亮度和连拍张数的对应关系确定待拍摄对象的连拍图像的张数,对连拍图像进行降噪处理以完成成像过程,通过对多个连拍图像进行处理,加大了图像的原始信息量,防止了抑制噪声过程中造成的图像清晰度降低,实现了即使在弱光条件也能获得高质量图像的效果。
在上述技术方案中,优选地,在确定待拍摄对象的环境背景的亮度前,包括:预置环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系;将负相关关系存储为对应关系。
在该技术方案中,所谓负相关关系是指两个现象的变化方向相反,预设环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系,即光线越弱,亮度放大比例就越高,噪声就越大,需要获得的图像拍摄张数就越大,图像拍摄张数足够多时,避免图片信息量的损失。
在上述技术方案中,优选地,对待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程,包括以下具体步骤:计算连拍图像的平均噪声功率,以完成降噪处理;根据平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,假设连拍图像的张数是N,连拍的图像为{P1,P2,...PN},最后获得的成像为P,假设si为原始的静态场景信息,由于连拍过程中场景保持静止,则每个si都是相同的,设为s,ni为合成图像中的噪声,n为拍照设备引入的随机噪声,该随机噪声满足期望值为0,方差为σ2的正态分布,σ2代表方差这个变量参数,则有:
pi=si+ni
P = 1 N Σ i = 1 N P i = 1 N Σ i = 1 N s + 1 N Σ i = 1 N n i = s + n ;
n = 1 n Σ i = 1 N n i .
假设合成照片中的方差为D(n),由于方差为σ2的正态分布,N在计算过程中为常数,则有:
D(ni)=σ2
D ( n ) = D ( 1 N Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 D ( Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N D ( n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N σ 2 = 1 N 2 σ 2 .
即将N张同一静态场景的图像叠加求平均值合成后,其噪声功率为原来的1/N,通过使用平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,有效的抑制了由于环境背景因素造成的较大噪声,从而获得成像质量较好的最终图像。
在上述技术方案中,优选地,在确定待拍摄对象的环境背景的亮度前,还包括:采集待拍摄对象的参考照片。
在该技术方案中,通过采集待拍摄对象的参考照片,根据拍摄现场环境的亮度自适应,进一步地优化了弱光环境下的成像质量。
在上述技术方案中,优选地,根据环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定待拍摄对象的连拍图像的张数,包括以下具体步骤:确定参考照片的平均亮度值和参考照片的灰度中值;确定以灰度中值作为分子,且以平均亮度值作为分母的分数,并对分数进行取整处理,以确定取整处理的结果作为待拍摄对象的连拍图像的张数。
在该技术方案中,提供了又一种确定连拍图像张数N的方案,连拍前先拍一张未经处理的照片作为参考,并计算平均亮度值L,使用公式N=[M/L],“[M/L]”表示对M/L的取整运算,M为照片灰度级数的1/2,比如,当灰度范围为0~255时,M=128,L=12,则连拍张数N=11,因为拍照系统通常将弱光图片调亮的倍数是M/L,导致噪声被放大的倍数也是M/L,所以需要连拍[M/L]次,将噪声抑制到原来水平,从而避免了成像时噪声放大等干扰。
根据本发明第二方面,还提出了一种成像装置,包括:确定单元,用于确定待拍摄对象的环境背景的亮度;确定单元还用于:根据环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定待拍摄对象的连拍图像的张数;成像装置还包括:降噪单元,用于对待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,根据环境背景亮度、预设亮度和连拍张数的对应关系确定待拍摄对象的连拍图像的张数,对连拍图像进行降噪处理以完成成像过程,通过对多个连拍图像进行处理,加大了图像的原始信息量,防止了抑制噪声过程中造成的图像清晰度降低,实现了即使在弱光条件也能获得高质量图像的效果。
在上述技术方案中,优选地,还包括:预置单元,用于预置环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系;存储单元,用于将负相关关系存储为对应关系。
在该技术方案中,所谓负相关关系是指两个现象的变化方向相反,预设环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系,即光线越弱,亮度放大比例就越高,噪声就越大,需要获得的图像拍摄张数就越大,图像拍摄张数足够多时,避免图片信息量的损失。
在上述技术方案中,优选地,还包括:计算单元,用于计算连拍图像的平均噪声功率,以完成降噪处理;合成单元,用于根据平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,假设连拍图像的张数是N,连拍的图像为{P1,P2,...PN},最后获得的成像为P,假设si为原始的静态场景信息,由于连拍过程中场景保持静止,则每个si都是相同的,设为s,ni为合成图像中的噪声,n为拍照设备引入的随机噪声,该随机噪声满足期望值为0,方差为σ2的正态分布,σ2代表方差这个变量参数,则有:
pi=si+ni
P = 1 N Σ i = 1 N P i = 1 N Σ i = 1 N s + 1 N Σ i = 1 N n i = s + n ;
n = 1 N Σ i = 1 N n i .
假设合成照片中的方差为D(n),由于方差为σ2的正态分布,N在计算过程中为常数,则有:
D(ni)=σ2
D ( n ) = D ( 1 N Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 D ( Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N D ( n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N σ 2 = 1 N 2 σ 2 .
即将N张同一静态场景的图像叠加求平均值合成后,其噪声功率为原来的1/N,通过使用平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,有效的抑制了由于环境背景因素造成的较大噪声,从而获得成像质量较好的最终图像。
在上述技术方案中,优选地,还包括:采集单元,用于采集待拍摄对象的参考照片。
在该技术方案中,通过采集待拍摄对象的参考照片,根据拍摄现场环境的亮度自适应,进一步地优化了弱光环境下的成像质量。
在上述技术方案中,优选地,确定单元还用于:确定参考照片的平均亮度值和参考照片的灰度中值;确定单元还用于:确定以灰度中值作为分子,且以平均亮度值作为分母的分数,并对分数进行取整处理,以确定取整处理的结果作为待拍摄对象的连拍图像的张数。
在该技术方案中,提供了又一种确定连拍图像张数N的方案,连拍前先拍一张未经处理的照片作为参考,并计算平均亮度值L,使用公式N=[M/L],“[M/L]”表示对M/L的取整运算,M为照片灰度级数的1/2,比如,当灰度范围为0~255时,M=128,L=12,则连拍张数N=11,因为拍照系统通常将弱光图片调亮的倍数是M/L,导致噪声被放大的倍数也是M/L,所以需要连拍[M/L]次,将噪声抑制到原来水平,从而避免了成像时噪声放大等干扰。
根据本发明第三方面,还提出了一种终端,包括:如上述任一项技术方案所述的成像装置。
通过以上方案,根据环境背景亮度、预设亮度和连拍张数的对应关系确定待拍摄对象的连拍图像的张数,对连拍图像进行降噪处理以完成成像过程,通过对多个连拍图像进行处理,加大了图像的原始信息量,防止了抑制噪声过程中造成的图像清晰度降低,实现了即使在弱光条件也能获得高质量图像的效果。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的成像方法的示意流程图;
图2示出了根据本发明的实施例的成像装置的示意流程图;
图3示出了根据本发明的实施例的终端的示意框图;
图4示出了根据本发明的另一个实施例的成像方法的示意流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用第三方不同于在此描述的第三方方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的实施例的成像方法的示意流程图。
如图1所示,根据本发明的实施例的成像方法,包括:步骤102,确定待拍摄对象的环境背景的亮度;步骤104,根据环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定待拍摄对象的连拍图像的张数;步骤106,对待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,根据环境背景亮度、预设亮度和连拍张数的对应关系确定待拍摄对象的连拍图像的张数,对连拍图像进行降噪处理以完成成像过程,通过对多个连拍图像进行处理,加大了图像的原始信息量,防止了抑制噪声过程中造成的图像清晰度降低,实现了即使在弱光条件也能获得高质量图像的效果。
在上述技术方案中,优选地,在确定待拍摄对象的环境背景的亮度前,包括:预置环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系;将负相关关系存储为对应关系。
在该技术方案中,所谓负相关关系是指两个现象的变化方向相反,预设环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系,即光线越弱,亮度放大比例就越高,噪声就越大,需要获得的图像拍摄张数就越大,图像拍摄张数足够多时,避免图片信息量的损失。
在上述技术方案中,优选地,对待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程,包括以下具体步骤:计算连拍图像的平均噪声功率,以完成降噪处理;根据平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,假设连拍图像的张数是N,连拍的图像为{P1,P2,...PN},最后获得的成像为P,假设si为原始的静态场景信息,由于连拍过程中场景保持静止,则每个si都是相同的,设为s,ni为合成图像中的噪声,n为拍照设备引入的随机噪声,该随机噪声满足期望值为0,方差为σ2的正态分布,σ2代表方差这个变量参数,则有:
pi=si+ni
P = 1 N Σ i = 1 N P i = 1 N Σ i = 1 N s + 1 N Σ i = 1 N n i = s + n ;
n = 1 N Σ i = 1 N n i ;
假设合成照片中的方差为D(n),由于方差为σ2的正态分布,N在计算过程中为常数,则有:
D(ni)=σ2
D ( n ) = D ( 1 N Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 D ( Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N D ( n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N σ 2 = 1 N 2 σ 2 .
即将N张同一静态场景的图像叠加求平均值合成后,其噪声功率为原来的1/N,通过使用平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,有效的抑制了由于环境背景因素造成的较大噪声,从而获得成像质量较好的最终图像。
在上述技术方案中,优选地,在确定待拍摄对象的环境背景的亮度前,还包括:采集待拍摄对象的参考照片。
在该技术方案中,通过采集待拍摄对象的参考照片,根据拍摄现场环境的亮度自适应,进一步地优化了弱光环境下的成像质量。
在上述技术方案中,优选地,根据环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定待拍摄对象的连拍图像的张数,包括以下具体步骤:确定参考照片的平均亮度值和参考照片的灰度中值;确定以灰度中值作为分子,且以平均亮度值作为分母的分数,并对分数进行取整处理,以确定取整处理的结果作为待拍摄对象的连拍图像的张数。
在该技术方案中,提供了又一种确定连拍图像张数N的方案,连拍前先拍一张未经处理的照片作为参考,并计算平均亮度值L,使用公式N=[M/L],“[M/L]”表示对M/L的取整运算,M为照片灰度级数的1/2,比如,当灰度范围为0~255时,M=128,L=12,则连拍张数N=11,因为拍照系统通常将弱光图片调亮的倍数是M/L,导致噪声被放大的倍数也是M/L,所以需要连拍[M/L]次,将噪声抑制到原来水平,从而避免了成像时噪声放大等干扰。
图2示出了根据本发明的实施例的成像装置的示意流程图。
如图2所示,根据本发明的实施例的成像装置200,包括:确定单元202,用于确定待拍摄对象的环境背景的亮度;确定单元202还用于:根据环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定待拍摄对象的连拍图像的张数;成像装置200还包括:降噪单元204,用于对待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,根据环境背景亮度、预设亮度和连拍张数的对应关系确定待拍摄对象的连拍图像的张数,对连拍图像进行降噪处理以完成成像过程,通过对多个连拍图像进行处理,加大了图像的原始信息量,防止了抑制噪声过程中造成的图像清晰度降低,实现了即使在弱光条件也能获得高质量图像的效果。
在上述技术方案中,优选地,还包括:预置单元206,用于预置环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系;存储单元208,用于将负相关关系存储为对应关系。
在该技术方案中,所谓负相关关系是指两个现象的变化方向相反,预设环境背景的亮度值与连拍张数为负相关关系,即光线越弱,亮度放大比例就越高,噪声就越大,需要获得的图像拍摄张数就越大,图像拍摄张数足够多时,避免图片信息量的损失。
在上述技术方案中,优选地,还包括:计算单元210,用于计算连拍图像的平均噪声功率,以完成降噪处理;合成单元212,用于根据平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,以完成成像过程。
在该技术方案中,假设连拍图像的张数是N,连拍的图像为{P1,P2,...PN},最后获得的成像为P,假设si为原始的静态场景信息,由于连拍过程中场景保持静止,则每个si都是相同的,设为s,ni为合成图像中的噪声,n为拍照设备引入的随机噪声,该随机噪声满足期望值为0,方差为σ2的正态分布,σ2代表方差这个变量参数,则有:
pi=si+ni
P = 1 N Σ i = 1 N P i = 1 N Σ i = 1 N s + 1 N Σ i = 1 N n i = s + n ;
n = 1 N Σ i = 1 N n i .
假设合成照片中的方差为D(n),由于方差为σ2的正态分布,N在计算过程中为常数,则有:
D(ni)=σ2
D ( n ) = D ( 1 N Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 D ( Σ i = 1 N n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N D ( n i ) = 1 N 2 Σ i = 1 N σ 2 = 1 N 2 σ 2 .
即将N张同一静态场景的图像叠加求平均值合成后,其噪声功率为原来的1/N,通过使用平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,有效的抑制了由于环境背景因素造成的较大噪声,从而获得成像质量较好的最终图像。
在上述技术方案中,优选地,还包括:采集单元214,用于采集待拍摄对象的参考照片。
在该技术方案中,通过采集待拍摄对象的参考照片,根据拍摄现场环境的亮度自适应,进一步地优化了弱光环境下的成像质量。
在上述技术方案中,优选地,确定单元202还用于:确定参考照片的平均亮度值和参考照片的灰度中值;确定单元202还用于:确定以灰度中值作为分子,且以平均亮度值作为分母的分数,并对分数进行取整处理,以确定取整处理的结果作为待拍摄对象的连拍图像的张数。
在该技术方案中,提供了又一种确定连拍图像张数N的方案,连拍前先拍一张未经处理的照片作为参考,并计算平均亮度值L,使用公式N=[M/L],“[M/L]”表示对M/L的取整运算,M为照片灰度级数的1/2,比如,当灰度范围为0~255时,M=128,L=12,则连拍张数N=11,因为拍照系统通常将弱光图片调亮的倍数是M/L,导致噪声被放大的倍数也是M/L,所以需要连拍[M/L]次,将噪声抑制到原来水平,从而避免了成像时噪声放大等干扰。
图3示出了根据本发明的实施例的终端的示意框图。
如图3所示,根据本发明的实施例的终端300,包括:如上述任一项技术方案所述的成像装置200。
图4示出了根据本发明的另一个实施例的成像方法的示意流程图。
如图4所示,根据本发明的另一个实施例的成像方法,包括:步骤402,采集待拍摄对象的参考照片;步骤404,确定参考照片的平均亮度值和参考照片的灰度中值;步骤406,确定以灰度中值作为分子,且以平均亮度值作为分母的分数,并对分数进行取整处理,以确定取整处理的结果作为待拍摄对象的连拍图像的张数;步骤408,计算张数的连拍图像的噪声功率的平均噪声功率,以完成降噪处理;步骤410,根据平均噪声功率对连拍图像进行合成处理,以完成成像过程。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案,考虑到相关技术中提出的如何在弱光环境下抑制噪声的技术问题,本发明提出了一种新的成像方案,根据环境背景亮度、预设亮度和连拍张数的对应关系确定待拍摄对象的连拍图像的张数,对连拍图像进行降噪处理以完成成像过程,通过对多个连拍图像进行处理,扩大了图像的原始信息量,防止了抑制噪声过程中造成的图像清晰度降低,实现了即使在弱光条件也能获得高质量图像的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种成像方法,其特征在于,包括:
确定待拍摄对象的环境背景的亮度;
根据所述环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定所述待拍摄对象的连拍图像的张数;
对所述待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程。
2.根据权利要求1所述的成像方法,其特征在于,在确定待拍摄对象的环境背景的亮度前,包括:
预置所述环境背景的亮度值与所述连拍张数为负相关关系;
将所述负相关关系存储为所述对应关系。
3.根据权利要求2所述的成像方法,其特征在于,对所述待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程,包括以下具体步骤:
计算连拍图像的平均噪声功率,以完成所述降噪处理;
根据所述平均噪声功率对所述连拍图像进行合成处理,以完成所述成像过程。
4.根据权利要求1所述的成像方法,其特征在于,在确定待拍摄对象的环境背景的亮度前,还包括:
采集所述待拍摄对象的参考照片。
5.根据权利要求4所述的成像方法,其特征在于,根据所述环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定所述待拍摄对象的连拍图像的张数,包括以下具体步骤:
确定所述参考照片的平均亮度值和所述参考照片的灰度中值;
确定以所述灰度中值作为分子,且以所述平均亮度值作为分母的分数,并对所述分数进行取整处理,以确定所述取整处理的结果作为所述待拍摄对象的连拍图像的张数。
6.一种成像装置,其特征在于,包括:
确定单元,用于确定待拍摄对象的环境背景的亮度;
所述确定单元还用于:根据所述环境背景的亮度、预设的亮度和连拍张数的对应关系,确定所述待拍摄对象的连拍图像的张数;
所述成像装置还包括:
降噪单元,用于对所述待拍摄对象的连拍图像进行降噪处理,以完成成像过程。
7.根据权利要求6所述的成像装置,其特征在于,还包括:
预置单元,用于预置所述环境背景的亮度值与所述连拍张数为负相关关系;
存储单元,用于将所述负相关关系存储为所述对应关系。
8.根据权利要求7所述的成像装置,其特征在于,还包括:
计算单元,用于计算连拍图像的平均噪声功率,以完成所述降噪处理;
合成单元,用于根据所述平均噪声功率对所述连拍图像进行合成处理,以完成所述成像过程。
9.根据权利要求6所述的成像装置,其特征在于,还包括:
采集单元,用于采集所述待拍摄对象的参考照片。
10.根据权利要求9所述的成像装置,其特征在于,
所述确定单元还用于:确定所述参考照片的平均亮度值和所述参考照片的灰度中值;
所述确定单元还用于:确定以所述灰度中值作为分子,且以所述平均亮度值作为分母的分数,并对所述分数进行取整处理,以确定所述取整处理的结果作为所述待拍摄对象的连拍图像的张数。
11.一种终端,其特征在于,包括:如权利要求6至10中任一项所述的成像装置。
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