CN105957019A - 一种用于电子瞄准器的图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电子瞄准器的图像处理方法，在由高分辨率图像采集部件如CCD获得图像数据后，对上述高分辨率图像的针对每一帧图像的均值平滑处理，然后，针对连续两帧图像的灰度补偿处理，按此顺序依次对每一帧图像依次进行上述操作，按照上述方式完成图像处理之后，能够在不影响图像显示效果的基础上，减小了图像处理的计算量，同时，也使得处理完的图像的噪音更低，更加有利于使用者瞄准目标。

Description

一种用于电子瞄准器的图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，特别是一种用于电子瞄准器的图像处理方法。

背景技术

人们为了提高射击的效率和精准度，许多年以来，发明了各种各样的仪器和设备来帮助使用者将枪瞄准目标。众多的用于枪的瞄准装备，简略的来说，常见的分为望远式瞄准镜(Telescopic Sight)和反射式瞄准器(Reflex Sight)两种，也有基于其他的原理设计的瞄准器，不同的瞄准仪器侧重于解决不同方面的问题。

一个瞄准器，其一个核心，是帮助使用者准确、方便、快速地命中潜在目标。

一个瞄准器，其另外一个核心，是能使使用者清晰地观察潜在目标。

现有技术一【CN201010511597】公开了一种电子瞄准器，由镜头、图像传感器、处理器、存储器、显示器和触摸屏组成。首先，变焦镜头和传感器的组合使用，使得瞄准器的放大倍率彻底摆脱了传统望远式瞄准镜通过放大倍率环的转动调整焦距获得放大图像的束缚，使得生产高变焦比的瞄准器成为现实。这种思路的创造，使得使用者可以获得现存瞄准镜很难获得的高放大倍率，使精准打击潜在目标成为现实。其次，集成了电子测距性能和风速探测传感器，不同子弹的弹道曲线预存于存储器内，瞄准器在电子测距和风速探测功能开启时，当使用者用瞄准器锁定目标后，处理器能结合这三个数据，自动判定瞄准点，使自动瞄准成为现实。

现有技术二【201210499955】公开一种电子式枪瞄准镜分划板显示及调校装置，主要由微显示屏、视频驱动电路、电源和按键开关组成。所述视频驱动电路包括微处理器、五向按键、外部存储器、激光测距单元、风力传感器、温湿度传感器及无线通信模块。微处理器控制微显示屏显示分划线，通过五向按键调节分划线在屏上的位置，此种电子式的弹道调节提高了零位的稳定性。微显示屏实时显示分划线的水平、竖直偏移量数值，且外部存储器可储存多组上述数值供使用者调用，节省了弹道调节时间。激光测距单元、风力传感器、温湿度传感器及无线通信模块连接微处理器，实时向微显示屏输出目标距离、风力值、温湿度值及图文信息，为使用者在瞄准的同时获取环境数据和后方信息提供了便利。

现有技术一和现有技术二的电子瞄准器都采用了镜头对所瞄准对象或者场景进行成像，然后通过处理器或者视频驱动电路，将光学图像转化为数据图像，最后通过屏幕显示出来，供使用者观测，但在上述现有技术中均未公开作为上述技术方案的瓶颈环节，即，图像处理环节，也就是如何获得高分辨率，实时显示的，能够为使用者提供更有利于瞄准目标的图像。基于现有技术中存在的上述缺陷，本发明公开了一种用于电子瞄准器的图像处理方法，在由高分辨率图像采集部件如CCD获得图像数据后，对上述高分辨率图像的针对每一帧图像的均值平滑处理，然后，针对连续两帧图像的灰度补偿处理，按此顺序依次对每一帧图像依次进行上述操作，在不影响图像显示效果的基础上，减小了图像处理的计算量，同时，也使得处理完的图像的噪音更低，更加有利于使用者瞄准目标。

发明内容

本发明所采用的技术方案如下：一种用于电子瞄准器的图像处理方法，该处理方法包括两个步骤：

一.针对每一帧图像的均值平滑处理；

11.设滑动窗口为3×3模板，该模板对应于的图像像素数据为：

p(1,1) p(1,2) p(1,3)

p(2,1) p(2,2) p(2,3)

p(3,1) p(3,2) p(3,3)

12.将这9个像素数据按行分成3组(R1,R2,R3)，分别进行排序：

R1min＝min{h(1,y)}R1med＝med{h(1,y)}R1max＝max{h(1,y)}

R2min＝min{h(2,y)}R2med＝med{h(2,y)}R2max＝max{h(2,y)}

R3min＝min{h(3,y)}R3med＝med{h(3,y)}R3max＝max{h(3,y)}

13.重新分组，将每组中的最大值、中值和最小值分别组成最大值组V1、中值组V2和最小值组V3，再次分别排序：

V1min＝min{Rxmax}V1med＝med{Rxmax}V1max＝max{Rxmax}

V2min＝min{Rxmed}V2med＝med{Rxmed}V2max＝max{Rxmed}

V3min＝min{Rxmin}V3med＝med{Rxmin}V3max＝max{Rxmin}

14.对V1min、V2med、V3max进行排序，得到的中间值med{V1min，V2med，V3max}，即为滤波后中心像素的值；

二.针对连续两帧图像的灰度补偿处理；

21.设第i-1帧中的A点，在第i帧运动到B点，相邻两帧图像的时间间隔很短，AB两点具有相同的辐照度Ψ(A)＝Ψ(B)，灰度模型表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{x}_B\\ y_B\end{array}\right]=R\·\{\left[\begin{array}{c}{x}_A\\ y_A\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_o\\ y_o\end{array}\right]\}+\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\end{array}\right],R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中(xo，yo)为旋转轴，θ为绕旋转轴旋转的角度，R为旋转因子，(x_p，y_p)为目标平移量；

22.对式(1)进行变换，得到：

$\left[\begin{array}{c}{x}_A\\ y_A\end{array}\right]=R^{-1}\·\{\left[\begin{array}{c}{x}_B\\ y_B\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\end{array}\right]\}+\left[\begin{array}{c}{x}_o\\ y_o\end{array}\right],R^{-1}=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(2\right)$

23.相邻两帧图像的采样时间间隔很短，AB两点的灰度相同，因此用前一帧对应点的值作为当前帧的点值，即，

f(x_B，y_B，t_i)＝f(x_A，y_A，t_i-1)。

进一步地，在进行图像处理之前进行图像预处理，所述图片预处理是指对待处理图像进行自适应的灰度化和亮度/对比度均衡。

进一步地，在进行图像处理之后进行图像后处理，所述图片后处理是指对图像处理之后再进行灰度修正，使图像的灰度分布合理化。

附图说明

图1为本发明电子瞄准器的主要功能框图。

图2(a)，图2(b)为图像处理操作前后的效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例并配合附图及表，对本发明进一步详细说明。

本发明的电子瞄准器主要包括光学系统，探测器，图像处理控制器，显示器，其中，光学系统，比如光学镜头等或者目标的光学图像，然后在由高分辨率图像采集部件如CCD获得图像数据后，对上述高分辨率图像的针对每一帧图像的均值平滑处理，然后，针对连续两帧图像的灰度补偿处理，按此顺序依次对每一帧图像依次进行上述操作，其中，由图像处理控制器完成了上述均值平滑处理以及灰度补偿处理，最终，在不影响图像显示效果的基础上，减小了图像处理的计算量，同时，也使得处理完的图像的噪音更低，更加有利于使用者瞄准目标。

首先，针对每一帧图像的均值平滑处理；

11.设滑动窗口为3×3模板，该模板对应于的图像像素数据为：

p(1,1) p(1,2) p(1,3)

p(2,1) p(2,2) p(2,3)

p(3,1) p(3,2) p(3,3)

12.将这9个像素数据按行分成3组(R1,R2,R3)，分别进行排序：

R1min＝min{h(1,y)}R1med＝med{h(1,y)}R1max＝max{h(1,y)}

R2min＝min{h(2,y)}R2med＝med{h(2,y)}R2max＝max{h(2,y)}

R3min＝min{h(3,y)}R3med＝med{h(3,y)}R3max＝max{h(3,y)}

13.重新分组，将每组中的最大值、中值和最小值分别组成最大值组V1、中值组V2和最小值组V3，再次分别排序：

V1min＝min{Rxmax}V1med＝med{Rxmax}V1max＝max{Rxmax}

V2min＝min{Rxmed}V2med＝med{Rxmed}V2max＝max{Rxmed}

V3min＝min{Rxmin}V3med＝med{Rxmin}V3max＝max{Rxmin}

14.对V1min、V2med、V3max进行排序，得到的中间值med{V1min，V2med，V3max}，即为滤波后中心像素的值；

然后，针对连续两帧图像的灰度补偿处理；

21.设第i-1帧中的A点，在第i帧运动到B点，相邻两帧图像的时间间隔很短，AB两点具有相同的辐照度Ψ(A)＝Ψ(B)，灰度模型表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{x}_B\\ y_B\end{array}\right]=R\·\{\left[\begin{array}{c}{x}_A\\ y_A\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_o\\ y_o\end{array}\right]\}+\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\end{array}\right],R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中(xo，yo)为旋转轴，θ为绕旋转轴旋转的角度，R为旋转因子，(x_p，y_p)为目标平移量；

22.对式(1)进行变换，得到：

$\left[\begin{array}{c}{x}_A\\ y_A\end{array}\right]=R^{-1}\·\{\left[\begin{array}{c}{x}_B\\ y_B\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\end{array}\right]\}+\left[\begin{array}{c}{x}_o\\ y_o\end{array}\right],R^{-1}=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(2\right)$

23.相邻两帧图像的采样时间间隔很短，AB两点的灰度相同，因此用前一帧对应点的值作为当前帧的点值，即，

f(x_B，y_B，t_i)＝f(x_A，y_A，t_i-1)。

进一步地，在进行图像处理之前进行图像预处理，所述图片预处理是指对待处理图像进行自适应的灰度化和亮度/对比度均衡。

进一步地，在进行图像处理之后进行图像后处理，所述图片后处理是指对图像处理之后再进行灰度修正，使图像的灰度分布合理化。

上述操作过程，算法简单，时间复杂度低，处理耗时少，计算量很小，因此，整个图像处理的速度很快，图像显示的效果又使得特征目标的特征得以清晰显现，具体图像处理前后的效果对比可参见图2。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于电子瞄准器的图像处理方法，其特征在于，该处理方法包括两个步骤：

一.针对每一帧图像的均值平滑处理；

二.针对连续两帧图像的灰度补偿处理。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：

11.设滑动窗口为3×3模板，该模板对应于的图像像素数据为：

p(1,1) p(1,2) p(1,3)

p(2,1) p(2,2) p(2,3)

p(3,1) p(3,2) p(3,3)

12.将这9个像素数据按行分成3组(R1,R2,R3)，分别进行排序：

R1min＝min{h(1,y)}R1med＝med{h(1,y)}R1max＝max{h(1,y)}

R2min＝min{h(2,y)}R2med＝med{h(2,y)}R2max＝max{h(2,y)}

R3min＝min{h(3,y)}R3med＝med{h(3,y)}R3max＝max{h(3,y)}

13.重新分组，将每组中的最大值、中值和最小值分别组成最大值组V1、中值组V2和最小值组V3，再次分别排序：

V1min＝min{Rxmax}V1med＝med{Rxmax}V1max＝max{Rxmax}

V2min＝min{Rxmed}V2med＝med{Rxmed}V2max＝max{Rxmed}

V3min＝min{Rxmin}V3med＝med{Rxmin}V3max＝max{Rxmin}

14.对V1min、V2med、V3max进行排序，得到的中间值med{V1min，V2med，V3max}，即为滤波后中心像素的值；

所述步骤二具体包括：

21.设第i-1帧中的A点，在第i帧运动到B点，相邻两帧图像的时间间隔很短，AB两点具有相同的辐照度Ψ(A)＝Ψ(B)，灰度模型表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{x}_B\\ y_B\end{array}\right]=R\left\{\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{x}_A\\ y_A\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_o\\ y_o\end{array}\right]\end{array}\right\}+\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\end{array}\right],R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中(xo，yo)为旋转轴，θ为绕旋转轴旋转的角度，R为旋转因子，(x_p，y_p)为目标平移量；

22.对式(1)进行变换，得到：

$\left[\begin{array}{c}{x}_A\\ y_A\end{array}\right]=R^{-1}\left\{\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{x}_B\\ y_B\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{x}_P\\ y_P\end{array}\right]\end{array}\right\}+\left[\begin{array}{c}{x}_o\\ y_o\end{array}\right],R^{-1}=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(2\right)$

23.相邻两帧图像的采样时间间隔很短，AB两点的灰度相同，因此用前一帧对应点的值作为当前帧的点值，即，

f(x_B，y_B，t_i)＝f(x_A，y_A，t_i-1)。

3.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，在进行图像处理之前进行图像预处理，所述图片预处理是指对待处理图像进行自适应的灰度化和亮度/对比度均衡。

4.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，在进行图像处理之后进行图像后处理，所述图片后处理是指对图像处理之后再进行灰度修正，使图像的灰度分布合理化。