CN106131405A - 图像处理方法和装置及用于其的图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像处理方法和装置及用于其的图像采集系统。该图像处理方法包括：获取多张图像，其是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的；基于多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像，其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于图像采集设备设置在不同位置。本发明所提供的图像处理方法和装置基于多组光源补光下所采集的多张图像，利用高光分量的角度局部性，合成无高光的图像。本发明所提供的图像采集系统能够用于上述图像处理方法和装置，实现简单，采集图像速度快。

Description

图像处理方法和装置及用于其的图像采集系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更具体地涉及一种图像处理方法和装置及用于其的图像采集系统。

背景技术

在一定的光照环境下，通过光线的反射可形成的光学图像因为物理表面材质的不同，经常会出现局部的高光反射区域。由于高光遮掩了物体的原有形状、颜色、纹理等特征，对目标的检测与识别都会产生很大的干扰。

例如，人脸表面由于角质层的存在，会反射产生高光成分。这些高光成分会增加后续的识别、匹配步骤的难度，降低人脸识别的准确性。因此，去除图像中的高光(尤其是人脸图像中的高光)至关重要。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种图像处理方法和装置及用于其的图像采集系统，其基于多组光源补光下所采集的多张图像，利用高光分量的角度局部性，合成无高光的图像。

根据本发明一方面，提供了一种图像处理方法，所述图像处理方法包括：获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的；以及基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像，其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

在本发明的一个实施例中，所述基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像包括：基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐；比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值；利用所述多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成所述对象的无高光图像。

在本发明的一个实施例中，所述基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐包括：从所述多张图像中确定一张图像为基准图像；调整所述多张图像的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。

在本发明的一个实施例中，所述图像处理方法还包括：对所述多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

在本发明的一个实施例中，所述多张图像为人脸图像。

根据本发明另一方面，提供了一种图像处理装置，所述图像处理装置包括：图像获取模块，用于获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的；以及图像合成模块，用于基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像，其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

在本发明的一个实施例中，所述图像合成模块包括：图像对齐单元，用于基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐；像素比较单元，用于比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值；图像合成单元，用于利用所述多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成所述对象的无高光图像。

在本发明的一个实施例中，所述图像对齐单元进一步用于：从所述多张图像中确定一张图像为基准图像；调整所述多张图像的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。

在本发明的一个实施例中，所述图像处理装置还包括：对象检测模块，用于对所述多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

在本发明的一个实施例中，所述多张图像为人脸图像。

根据本发明又一方面，提供了一种图像采集系统，所述图像采集系统包括前述实施例的图像处理装置、图像采集设备和多组光源，所述图像采集设备针对同一对象分别采集多张图像，并提供给所述图像处理装置以将所述多张图像合成所述对象的无高光图像；所述多组光源用于轮流地为所述图像采集设备在采集所述多张图像时补光，其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

在本发明的一个实施例中，所述每组光源包括相同数目的发光装置，每个发光装置的亮度相同。

在本发明的一个实施例中，所述每组光源包括两个发光装置，每组光源的两个发光装置的设置位置以所述图像采集设备中心对称。

在本发明的一个实施例中，所述多组光源为两组，包括第一组光源和第二组光源，其中，所述第一组光源包括一个发光装置，所述发光装置与所述图像采集设备紧邻设置；所述第二组光源包括两个发光装置，所述两个发光装置对称地设置在所述图像采集设备的两侧，且所述第二组光源的两个发光装置设置位置的连线的中点与所述第一组光源的发光装置的设置位置重合。

在本发明的一个实施例中，所述发光装置为发光二极管。

根据本发明实施例的图像处理方法和装置基于多组光源补光下所采集的多张图像，利用高光分量的角度局部性，可以有效合成无高光的图像。此外，根据本发明实施例的图像采集系统能够采集在多组光源补光下的多张图像以用于上述图像处理方法和装置，不仅实现简单，而且采集图像速度快。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是用于实现根据本发明实施例的图像处理方法和装置的示例电子设备的示意性框图；

图2是根据本发明实施例的图像处理方法的示意性流程图；

图3A是根据本发明实施例的图像采集系统的结构示意图；

图3B是根据本发明另一实施例的图像采集系统的结构示意图；

图4是根据本发明另一实施例的图像处理方法的示意性流程图；

图5是根据本发明实施例的图像处理装置的示意性框图；

图6是根据本发明另一实施例的图像处理装置的示意性框图；以及

图7是根据本发明实施例的图像处理系统的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

首先，参照图1来描述用于实现本发明实施例的图像处理方法和装置的示例电子设备100。

如图1所示，电子设备100包括一个或多个处理器102、一个或多个存储装置104、输入装置106、输出装置108以及图像传感器110，这些组件通过总线系统112和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。应当注意，图1所示的电子设备100的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，所述电子设备也可以具有其他组件和结构。

所述处理器102可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制所述电子设备100中的其它组件以执行期望的功能。

所述存储装置104可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器102可以运行所述程序指令，以实现下文所述的本发明实施例中(由处理器实现)的客户端功能以及/或者其它期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。

所述输入装置106可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。

所述输出装置108可以向外部(例如用户)输出各种信息(例如图像或声音)，并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。

所述图像传感器110可以拍摄用户期望的图像(例如照片、视频等)，并且将所拍摄的图像存储在所述存储装置104中以供其它组件使用。

示例性地，用于实现根据本发明实施例的图像处理方法和装置的示例电子设备可以被实现为诸如智能手机、平板电脑等。

下面，将参考图2描述根据本发明实施例的图像处理方法200。

在步骤S210，获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的。其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

在一个实施例中，该图像采集设备可以包括手机、IPAD等智能设备上的图像采集设备，例如摄像头等。

在另一个实施例中，该图像采集设备可以是包括上述多组光源的图像采集系统里的图像传感器。例如，该图像传感器针对同一对象在上述多组光源的轮流补光下采集多张图像，以用于后续处理。稍后将结合图3A和图3B进一步描述该图像采集系统。

在步骤S220，基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成该对象的无高光图像。

其中，对象的对应位置可以用于表达对象的基准位置，例如为人脸的鼻尖位置、眼角位置等，本技术领域人员可以理解的是，若该对象不是人脸，则对象的对应位置可以是一个物体的重心位置，本发明对此不作限制。

上述根据本发明实施例的图像处理方法200基于多组光源补光下所采集的多张图像，利用高光分量的角度局部性，可以有效合成无高光的图像。

示例性地，根据本发明实施例的图像处理方法可以在具有存储器和处理器的设备、装置或者系统中实现。

根据本发明实施例的图像处理方法可以部署在个人终端处，诸如智能电话、平板电脑、个人计算机等。

替代地，根据本发明实施例的图像处理方法还可以分布地部署在服务器端(或云端)和个人终端处。例如，可以在个人终端处采集图像，由个人终端将所采集的图像传递到服务器端(或云端)；在服务器端(或云端)对图像进行合成。

下面，将参考图4描述根据本发明另一实施例的图像处理方法400。

在步骤S410，获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的。其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

在该示例中，图像采集设备采集的是人脸图像。在一个实施例中，可以通过例如手机、IPAD等智能设备上的图像采集设备例如摄像头等来采集人脸图像。

在步骤S420，对所获取的多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

示例性地，可以将多张图像输入关键点检测器，该关键点检测器例如事先训练好的神经网络回归器，以对图像中的对象进行检测，提取该对象的关键点，并求取到关键点的坐标，进而得到对象的对应位置的坐标，例如检测人脸并获取人脸的眼角或者鼻尖的坐标。假设所述图像为人脸图像，将人脸图像输入人脸检测器，可以从人脸图像中检测出人脸，然后利用训练好的神经网络对人脸图像进行特征提取、并基于所提取的特征求得关键点或者对应位置的坐标。应该理解，本发明不受具体采用的对象检测和对象关键点检测方法的限制，无论是现有的对象检测和对象关键点检测方法还是将来开发的对象检测和对象关键点检测方法，都可以应用于根据本发明实施例的图像处理方法中，并且也应包括在本发明的保护范围内。

在步骤S430，基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐。

例如，所获取的多张图像是基于两组光源分别补光下所采集的两张人脸图像，经过步骤S420的人脸关键点检测，假设得到第一张图像中得到的人脸位置(例如，以眼角或鼻尖为准)是(x1，y1)，第二张图像中得到的人脸位置是(x2，y2)，则可以将第二张图像与第一张图像对齐，例如将第二张图像整体向右、向上平移(x1-x2，y1-y2)像素，以使第二张图像与第一张图像对齐。

在一些实施例中，步骤S430可以通过如下步骤实现：(a)从所述多张图像中确定一张图像为基准图像。(b)调整所述多张图像的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。举例来说，多张图像包括A、B、C、D四张人脸图像，选定A图像作为基准图像，并检测得到该图像中人脸的对应位置(例如，以人脸的眼角或者鼻尖为准)的坐标为(x₁，y₁)，假设，B、C、D三张人脸图像中人脸的对应位置的坐标分别为(x₂，y₂)、(x₃，y₃)和(x₄，y₄)，通过将B人脸图像平移(x₁-x₂，y₁-y₂)像素、将C人脸图像平移(x₁-x₃，y₁-y₃)像素和将D人脸图像平移(x₁-x₄，y₁-y₄)像素以将该四张人脸图像对齐。示例性地，这里的坐标例如为像素坐标。需要说明的是，具体往哪个方向平移，可以根据当前图像中的人脸的对应位置确定，例如，B图像的人脸的对应位置相对于基准图像A的人脸的对应位置在左下方，则可以将B图像向右、向上平移(x₁-x₂，y₁-y₂)像素。

在步骤S440，比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值。

在步骤S450，利用多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成该对象的无高光图像。

示例性地，经过步骤S430的处理得到对齐的多张图像，该多张图像中对象(例如，人脸)等可以视作完全对齐，然后对比图像中对象的若干位置处的像素值，假设多张图像包括A、B、C、D四张人脸图像，四张人脸图像的E位置处的像素值的大小关系例如A C D B，则利用B图像在E位置处的像素合成所述对象的无高光图像，即在合成的无高光图像的E位置处的像素为B图像在E位置处的像素。遍历多张图像的所有位置点，得到多张图像的若干最小像素合成了无高光图像。

上述根据本发明实施例的图像处理方法400基于多组光源补光下所采集的多张图像，利用高光分量的角度局部性，可以有效合成无高光的图像，提高后续人脸识别的准确性，其原理与图像处理方法200中所述的类似，为了简洁，此处不再赘述。此外，在获取多张图像后进行对象检测和对象关键点检测并基于所检测的关键点进行多张图像的对齐，可以更有效提高后续合成无高光图像的效率和准确度。

在一些实施例中，所述多张图像均为人脸图像，对应地，通过人脸检测器对人脸图像进行人脸检测和人脸关键点提取。本领域技术人员可以理解的是，人脸图像的处理方法与前述图像处理方法中一致，为了简洁，在此不再赘述。

图5示出了根据本发明实施例的图像处理装置500的示意性框图。

如图5所示，根据本发明实施例的图像处理装置500包括图像获取模块510和图像合成模块520。

图像获取模块510用于获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的，其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

根据本发明实施例，图像获取模块510所获取的多张图像来自于图像采集设备。在一个示例中，该图像采集设备例如包括手机、IPAD等智能设备上的图像采集设备，例如摄像头等。在另一示例中，该图像采集设备可以是包括上述多组光源的图像采集系统里的图像传感器。该图像采集系统的具体结构可以结合图3A和图3B所描述的实施例，具体实施例将在后续实施例中详细描述。

图像合成模块520用于基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像。

示例性地，图像合成模块520可以包括图像对齐单元、像素比较单元和图像合成单元。图像对齐单元用于基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐；像素比较单元用于比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值；图像合成单元用于利用所述多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成所述对象的无高光图像。在一些示例中，图像对齐单元进一步可以用于从所述多张图像中确定一张图像为基准图像，然后调整所述多张图像的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。在另一些示例中，图像对齐单元可以确定一个基准坐标点，然后将所述多张图像的对应位置的坐标调整或者平移后与该基准坐标点一致，以将所述多张图像对齐。

上述根据本发明实施例的图像处理装置500基于多组光源补光下所采集的多张图像，利用高光分量的角度局部性，可以有效合成无高光的图像。其原理可以参见结合图2所描述的图像处理方法200中所述，为了简洁，此处不再赘述。

图像获取模块510和图像合成模块520均可以由图1所示的电子设备中的处理器102运行存储装置104中存储的程序指令来实现。

下面，将参考图6描述根据本发明另一实施例的图像处理装置600。

如图6所示，根据本发明实施例的图像处理装置600包括图像获取模块610、图像合成模块620和对象检测模块630。

图像获取模块610用于获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的，其中，每组光源的总亮度接近，所有发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

对象检测模块630用于对所述多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

图像合成模块620用于基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像。

图像获取模块610、图像合成模块620和对象检测模块630均可以由图1所示的电子设备中的处理器102运行存储装置104中存储的程序指令来实现。

其中，图像获取模块610和图像合成模块620分别与图5中所示的图像获取模块510和图像合成模块520类似，因此，对于这些模块不再赘述，本领域普通技术人员可以结合图5中所示实施例理解它们的结构和操作。

在图6中，对象检测模块630可以从多张图像中检测出对象，然后利用训练好的神经网络对多张图像进行特征提取、并基于所提取的特征求得对象的关键点的位置或者坐标。

上述根据本发明实施例的图像高光装置600基于多组光源补光下所采集的多张图像，利用高光分量的角度局部性，可以有效合成无高光图像，提高后续对象识别的准确性，其原理与图像处理方法200中所述的类似，为了简洁，此处不再赘述。此外，在获取多张图像后采用对象检测模块630进行对象检测和关键点检测，可以更有效提高图像合成模块620合成无高光图像的效率和准确度。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

根据本发明实施例，本发明还提供一种运用上述图像处理方法、包括前述图像处理装置的图像采集系统。该图像采集系统除了包括前述图像处理装置外，还包括图像采集设备和多组光源。该图像采集设备针对同一对象在所述多组光源的补光下采集多张图像，并提供给所述图像处理装置以将所述多张图像合成所述对象的无高光图像。所述多组光源用于轮流地为所述图像采集设备在采集所述多张图像时补光，其中，每组光源的总亮度接近，所有光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

示例性地，每组光源包括相同数目的发光装置，每个发光装置的亮度相同。进一步地，每组光源包括两个发光装置，每组光源的两个发光装置的设置位置以所述图像采集设备中心对称，或者，以所述图像采集设备为中心，两组光源的发光装置交叉设置(如图3A中所示)。

示例性地，所述多组光源为两组，包括第一组光源和第二组光源，其中，所述第一组光源包括一个发光装置，所述发光装置与所述图像采集设备紧邻设置；所述第二组光源包括两个发光装置，所述两个发光装置对称地设置在所述图像采集设备的两侧，且所述第二组光源的两个发光装置设置位置的连线的中点与所述第一组光源的发光装置的设置位置重合(如图3B中所示)。

示例性地，发光装置为发光二极管。

下面参照图3A和图3B描述根据本发明实施例的图像采集系统。

图3A示出了根据本发明实施例的图像采集系统300A的结构示意图。如图3A所示，图像采集系统300A包括图像采集设备(在图3A中示出为摄像头)、第一组光源以及第二组光源。

其中，第一组光源包括发光装置LED_1_1和LED_1_2，第二组光源包括发光装置LED_2_1和LED_2_2。在一个示例中，发光装置例如可以为发光二极管。第一组光源的总亮度和第二组光源的总亮度接近(例如，两组光源的总亮度之差小于预设亮度差，或者通过肉眼判断总亮度接近即可)。第一组光源所包括的发光装置LED_1_1和LED_1_2相对于摄像头的平均位置(即发光装置LED_1_1和LED_1_2两者连线的中心位置，靠近摄像头或处于摄像头的位置)与第二组光源所包括的发光装置LED_2_1和LED_2_2相对于摄像头的平均位置(即发光装置LED_2_1和LED_2_2两者连线的中心位置，亦靠近摄像头或处于摄像头的位置)接近。在一个实施例中，第一组光源所包括的发光装置LED_1_1和LED_1_2相对于摄像头的平均位置与第二组光源所包括的发光装置LED_2_1和LED_2_2相对于摄像头的平均位置重合或大致重合(例如均处于摄像头的位置)。所有发光装置LED_1_1、LED_1_2、LED_2_1和LED_2_2相对于摄像头分布分散(例如均匀地分布在距离摄像头一定距离的四周)。

图3B示出了根据本发明另一实施例的图像采集系统300B的结构示意图。如图3B所示，图像采集系统300B包括图像采集设备(在图3B中示出为摄像头)、第一组光源以及第二组光源。

示例性地，所述第一组光源包括一个发光装置，所述发光装置与所述图像采集设备紧邻设置，所述第二组光源包括两个发光装置，所述两个发光装置对称且以预设距离设置在所述图像采集设备的两侧。例如，第一组光源包括发光装置LED_1_1，第二组光源包括发光装置LED_2_1和LED_2_2。第一组光源的总亮度和第二组光源的总亮度接近。第一组光源所包括的发光装置LED_1_1相对于摄像头的平均位置(发光装置LED_1_1的位置本身，靠近摄像头的位置)与第二组光源所包括的发光装置LED_2_1和LED_2_2相对于摄像头的平均位置(即发光装置LED_2_1和LED_2_2两者连线的中心位置，亦靠近摄像头的位置)接近。所有发光装置LED_1_1、LED_2_1和LED_2_2相对于摄像头分布分散(例如，在有限的横向空间里相对于摄像头均匀地分布于两边和中间)。

基于上面描述的原理，该图像采集系统300A和300B可以用于根据本发明实施例的图像处理方法，不仅实现简单，而且采集图像速度快。具体地，图像采集系统300A和300B所包括的图像采集设备可针对同一对象在上述两组光源的补光下采集两张图像，例如在第一组光源的补光下采集第一张图像，在第二组光源的补光下采集第二张图像，以用于基于该两张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像合成该对象的无高光图像。

本领域普通技术人员可以理解，虽然在图像采集系统300A和300B中示出了两组光源，但是可以根据需要设置适当数目的光源组。此外，虽然在图像采集系统300A和300B中示出了发光装置相对于图像采集设备(例如，摄像头)的分布，但其仅是示例性的，可以根据需要或空间情况设置其他分布。

该图像采集系统具有硬件结构简单、成本低，图像采集速度快等优点，可以加快无高光图像的合成效率。

为验证前述各实施例的可行性，下面将对前述实施例进行详细的原理性分析。以多组光源为两组光源，分别为第一组光源和第二组光源，且每组光源包括两个发光装置为例，其原理分析如下：示例性地，第一组光源包括发光装置LED_1_1和LED_1_2，第二组光源包括发光装置LED_2_1和LED_2_2。图像采集设备在第一组光源的补光下采集对象的第一张图像I1，并且在第二组光源的补光下采集该对象的第二张图像I2。在一个简单的示例中，该两组光源包括相同数目的(均包括两个)发光装置，且每个发光装置的亮度相同。

设需要采集图像的对象上某一点为x，设其法向量为n，图像采集设备与x连线方向关于n的对称方向是p。设上述四个发光装置的位置分别是L1_1、L1_2、L2_1、L2_2，且四个发光装置的亮度相同。则，根据冯氏光照模型(Phong模型)，在第一张图像中，发光装置L11对点x的亮度贡献可以建模为：

$I1\_1=\mathrm{\&alpha;}\frac{<L1\_1-x,n)}{|L1\_1-x{|}^3}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L1\_1-x}{|L1\_1-x|},n{>}^k|L1\_1-x{|}^{-2}$

其中，α、β是漫反射与高光分量的亮度，k是高光范围的系数。

对称地，可得L1_2、L2_1、L2_2对点x的亮度贡献分别为：

$I1\_2=\mathrm{\&alpha;}\frac{<L1\_2-x,n)}{|L1\_2-x{|}^3}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L1\_2-x}{|L1\_2-x|},n{>}^k|L1\_2-x{|}^{-2}$

$I2\_1=\mathrm{\&alpha;}\frac{<L2\_1-x,n)}{|L2\_1-x{|}^3}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L2\_1-x}{|L2\_1-x|},n{>}^k|L2\_1-x{|}^{-2}$

$I2\_2=\mathrm{\&alpha;}\frac{<L2\_2-x,n)}{|L2\_2-x{|}^3}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L2\_2-x}{|L2\_2-x|},n{>}^k|L2\_2-x{|}^{-2}$

考虑第一组光源对点x的总亮度贡献I1＝I1_1+I1_2与第二组光源对点x的总亮度贡献I2＝I2_1+I2_2，由于被拍对象到四个发光装置的距离相近，可近似认为：

D＝|L1_1-x|＝|L1_2-x|＝|L2_1-x|＝|L2_2-x|

由于在空间上两组光源所包括的发光装置相对于图像采集设备的平均位置接近，优选地，两组光源所包括的发光装置相对于图像采集设备的平均位置(或位置的中心)重合，即L1_1+L1_2＝L2_1+L2_2，则有：

<L1_1-x,n>+<L1_2-x,n>＝<L2_1-x,n>+<L2_2-x,n>＝L

最后，由于四个发光装置相对于图像采集设备分布发散(或者设置在不同位置)，因此可以认为在下列四项中最多有一项显著的不是零(高光分量的角度局部性)：

$\mathrm{\&beta;}<\frac{L1\_1-x}{|L1\_1-x|},n{>}^k|L1\_1-x{|}^{-2},$

$\mathrm{\&beta;}<\frac{L1\_2-x}{|L1\_2-x|},n{>}^k|L1\_2-x{|}^{-2},$

$\mathrm{\&beta;}<\frac{L2\_1-x}{|L2\_1-x|},n{>}^k|L2\_1-x{|}^{-2},$

$\mathrm{\&beta;}<\frac{L2\_2-x}{|L2\_2-x|},n{>}^k|L2\_2-x{|}^{-2},$

综合以上各式，可得：

$\begin{array}{c}\min (I1,I2)=\\ \begin{array}{c}\min (\mathrm{\&alpha;}\frac{<L1\_1-x,n>}{|L1\_1-x{|}^3}+\mathrm{\&alpha;}\frac{<L1\_2-x,n>}{|L1\_2-x{|}^3}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L1\_1-x}{|L1\_1-x|},n{>}^k|L1\_1-x{|}^{-2}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L1\_2-x}{|L1\_2-x|},n{>}^k|L1\_2-x{|}^{-2},\\ \mathrm{\&alpha;}\frac{<L2\_1-x,n>}{|L2\_1-x{|}^3}+\mathrm{\&alpha;}\frac{<L2\_2-x,n>}{|L2\_2-x{|}^3}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L2\_1-x}{|L2\_1-x|},n{>}^k|L2\_1-x{|}^{-2}+\mathrm{\&beta;}<\frac{L2\_2-x}{|L2\_2-x|},n{>}^k|L2\_2-x{|}^{-2})\end{array}=\\ \mathrm{\&alpha;}L/D^3\end{array}$

因此，可以求得无高光纯朗伯(Lambertian)分量，即最终得到无高光图像。

图7示出了根据本发明实施例的图像处理系统700的示意性框图。图像处理700包括图像采集设备710、存储装置720、以及处理器730。

其中，图像采集设备710用于采集图像。存储装置720存储用于实现根据本发明实施例的图像处理方法中的相应步骤的程序代码。处理器730用于运行存储装置720中存储的程序代码，以执行根据本发明实施例的图像处理方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的图像处理装置中的相应模块。

在一个实施例中，在所述程序代码被处理器730运行时执行以下步骤：获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的；以及基于所述多张图像中所述对象的对应位置坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像，其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

优选地，所述基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像包括：基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐；比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值；利用所述多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成所述对象的无高光图像。

示例性地，基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐包括：从所述多张图像中确定一张图像为基准图像；调整所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。

示例性地，在所述程序代码被处理器730运行时还执行以下步骤：对所述多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

示例性地，所述图像为人脸图像，基于此，在所述程序代码被所述处理器730运行时还执行以下步骤：在获取所述多张人脸图像后对所述多张人脸图像分别进行人脸检测和人脸关键点检测；以及基于人脸关键点的位置(或者坐标)将所述多张图像对齐，并且所述无高光图像的合成基于对齐后的多张图像中任一相同位置的像素的最小值。具体实现过程可以参考前述合成无高光图像的实施例，在此不再赘述。

此外，根据本发明实施例，还提供了一种存储介质，在所述存储介质上存储了程序指令，在所述程序指令被计算机或处理器运行时用于执行本发明实施例的图像处理方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的图像处理装置中的相应模块。所述存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器、或者上述存储介质的任意组合。所述计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。

在一个实施例中，所述计算机程序指令在被计算机或处理器运行时可以实现根据本发明实施例的图像处理装置的各个功能模块，并且/或者可以执行根据本发明实施例的图像处理方法。

在一个实施例中，所述计算机程序指令在被计算机或处理器运行时使计算机或处理器执行以下步骤：获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的；以及基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像，其中，每组光源的总亮度接近，所有发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

优选地，所述基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像包括：基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐；比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值；利用所述多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成所述对象的无高光图像。

示例性地，基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐包括：从所述多张图像中确定一张图像为基准图像；调整所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。

示例性地，所述计算机程序指令在被计算机或处理器运行时还使计算机或处理器执行以下步骤：对所述多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

示例性地，所述图像为人脸图像，基于此，所述计算机程序指令在被计算机或处理器运行时还使计算机或处理器执行以下步骤：在获取所述多张人脸图像后对所述多张人脸图像分别进行人脸检测和人脸关键点检测；以及基于人脸关键点的位置(或者坐标)将所述多张人脸图像对齐，并且所述无高光图像的合成基于对齐后的多张人脸图像中任一相同位置的像素的最小值。具体实现过程可以参考前述合成无高光图像的实施例，在此不再赘述。

根据本发明实施例的图像处理装置中的各模块可以通过根据本发明实施例的图像处理的电子设备的处理器运行在存储器中存储的计算机程序指令来实现，或者可以在根据本发明实施例的计算机程序产品的计算机可读存储介质中存储的计算机指令被计算机运行时实现。

根据本发明实施例的图像处理方法、装置及图像采集系统以及存储介质基于多组光源补光下所采集的多张(人脸)图像，利用高光分量的角度局部性，可以有效合成无高光的(人脸)图像，提高后续(人脸)图像识别的准确性。此外，在获取多张图像后进行对象检测和对象关键点检测并基于所检测的关键点进行多张图像的对齐，可以更有效提高后续合成无高光图像的效率和准确度。此外，根据本发明实施例的图像采集系统能够采集在多组光源补光下的多张图像以用于上述图像处理方法和装置，不仅实现简单，而且采集图像速度快。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的物品分析设备中的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法包括：

获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的；以及

基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像，

其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像包括：

基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐；

比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值；

利用所述多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成所述对象的无高光图像。

3.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐包括：

从所述多张图像中确定一张图像为基准图像；

调整所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。

4.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，所述图像处理方法还包括：

对所述多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的图像处理方法，其特征在于，所述多张图像为人脸图像。

6.一种图像处理装置，其特征在于，所述图像处理装置包括：

图像获取模块，用于获取多张图像，所述多张图像是图像采集设备针对同一对象在多组光源的补光下所分别采集的；以及

图像合成模块，用于基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标，以及所述多张图像的任一相同位置处的像素合成所述对象的无高光图像，

其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

7.根据权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，所述图像合成模块包括：

图像对齐单元，用于基于所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标将所述多张图像对齐；

像素比较单元，用于比较对齐后的所述多张图像的任一相同位置的像素值；

图像合成单元，用于利用所述多张图像中在所述任一相同位置处像素值最小的图像的像素合成所述对象的无高光图像。

8.根据权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，所述图像对齐单元进一步用于：

从所述多张图像中确定一张图像为基准图像；

调整所述多张图像的对应位置的坐标与所述基准图像中所述对象的对应位置的坐标一致，以将所述多张图像对齐。

9.根据权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，所述图像处理装置还包括：

对象检测模块，用于对所述多张图像分别进行对象检测，获得所述多张图像中所述对象的对应位置的坐标。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的图像处理装置，其特征在于，所述多张图像为人脸图像。

11.一种图像采集系统，其特征在于，所述图像采集系统包括权利要求6至10中任一项所述的图像处理装置、图像采集设备和多组光源，

所述图像采集设备针对同一对象分别采集多张图像，并提供给所述图像处理装置以将所述多张图像合成所述对象的无高光图像；

所述多组光源用于轮流地为所述图像采集设备在采集所述多张图像时补光，其中，每组光源的总亮度接近，所有所述光源的发光装置相对于所述图像采集设备设置在不同位置。

12.根据权利要求11所述的图像采集系统，其特征在于，所述每组光源包括相同数目的发光装置，每个发光装置的亮度相同。

13.根据权利要求12所述的图像采集系统，其特征在于，所述每组光源包括两个发光装置，每组光源的两个发光装置的设置位置以所述图像采集设备中心对称。

14.根据权利要求11所述的图像采集系统，其特征在于，所述多组光源为两组，包括第一组光源和第二组光源，其中，

所述第一组光源包括一个发光装置，所述发光装置与所述图像采集设备紧邻设置；

所述第二组光源包括两个发光装置，所述两个发光装置对称地设置在所述图像采集设备的两侧，且所述第二组光源的两个发光装置设置位置的连线的中点与所述第一组光源的发光装置的设置位置重合。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的图像采集系统，其特征在于，所述发光装置为发光二极管。