CN106454290A - 一种双摄像头图像处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双摄像头图像处理系统及方法，其系统包括双摄像头图像获取模块、阈值设定模块、亮度检测模块、亮度比较模块和图像融合模块；其方法包括待融合图像获取步骤S1、阈值设定步骤S2、亮度检测步骤S4和亮度比较与图像融合步骤S4。本发明提供了一种双摄像头图像处理系统及方法，根据待融合彩色RGB图像的亮度与亮处阈值和暗处阈值的大小关系，采用不同的融合方式对图像进行融合，使得融合后图像，既提升了暗处区域亮度、细节，又避免了亮处的过曝导致的细节丢失。

Description

一种双摄像头图像处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种双摄像头图像处理系统及方法。
背景技术
随着近些年手机相机功能的快速发展，消费者对拥有更强大功能的相机需求逐渐上升；夜景作为用户常用的拍摄场景，它的效果优化，能有效提升对相机拍照的用户体验；目前业内常用的夜景拍照方式为：使用一个彩色摄像头(RGB)和黑白摄像头(MONO),通过融合两个摄像头图像来提升夜景效果。
在夜景拍照中，MONO摄像头的亮度、细节、噪声会比RGB摄像头好，因此融合过程中，使用RGB摄像头提供色彩，MONO摄像头提供亮度、细节等，从容合成一张亮度、细节和噪声都比RGB摄像头原图像好的结果图片；但是因为MONO的感光性比RGB的好，会导致在相对亮的环境下，MONO图像将有些过曝，这个时候如果直接进行图像融合，将导致结果图像亮度过曝，影响图像美观和过曝处的细节丢失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双摄像头图像处理系统及方法，根据待融合彩色RGB图像的亮度与亮处阈值和暗处阈值的大小关系，采用不同的融合方式对图像进行融合，使得融合后图像，既提升了暗处区域亮度、细节，又避免了亮处的过曝导致的细节丢失。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双摄像头图像处理系统，包括双摄像头图像获取模块、阈值设定模块、亮度检测模块、亮度比较模块和图像融合模块；
所述的双摄像头图像获取模块用于获取待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像；
所述的阈值设定模块用于设定亮处阈值和暗处阈值；
所述的亮度检测模块用于检测待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像的亮度；
所述的亮度比较模块用于比较待融合彩色RGB图像与亮处阈值和暗处阈值的大小关系；
图像融合模块用于根据亮度比较模块的比较结果对图像进行融合：当待融合彩色RGB图像的亮度大于亮处阈值时，图像融合模块以待融合彩色RGB图像的亮度作为融合亮度来对图像进行融合；当待融合彩色RGB图像的亮度小于暗处阈值时，图像融合模块以待融合黑白MONO图像的亮度作为融合亮度来进行图像融合；待融合彩色RGB图像的亮度处于亮处阈值和暗处阈值之间时，图像融合模块对待融合彩色RGB图像的亮度和待融合黑白MONO图像的亮度进行加权，以加权得到的亮度对图像进行融合。
所述的双摄像头图像获取模块包括彩色摄像头、黑白摄像头和图像分区单元；
彩色摄像头用于采集第一摄像图像；
黑白摄像头用于采集第二摄像图像；
图像分区单元用于将第一摄像图像和第二摄影图像按照相同的分区方式进行分区；得到每个分区对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像，即待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像。
进一步地,所述图像分区单元根据所述第二摄影图像的亮度峰值和谷值，确定分区个数。
进一步地，所述图像分区单元进行分区后所得到的每个分区大小相同。
所述图像融合模块在对图像进行融合时，采用分区融合方式，分别对每个分区计算融合权重，得出融合亮度后进行融合。
进一步地，所述图像融合模块包括：
坐标设置子模块，用于设置初始坐标和至少一个终止条件，并在之后设置区域检测区域坐标；
检测区域设置子模块，用于根据初始坐标或当前区域检测坐标，在彩色RGB图像和黑白MONO图像中确立一组相同的检测区域；
区域融合子模块，在检测区域发生变化后，对当前检测区域对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像进行融合；
终止检测子模块，用于将当前区域检测坐标同所述终止条件进行比较，当所述区域检测坐标不满足所述终止条件时，使所述坐标设置子模块更新所述检测区域坐标，使所述检测区域设置子模块更新所述检测区域，当所述区域检测坐标满足所述终止条件时，融合完成。
进一步地，每组检测坐标包含多个检测坐标，每组检测区域也对应包含多个区域，在进行融合时，所述多个区域并行进行融合。
进一步地，所述加权得到的亮度中，所述彩色RGB图像的亮度权重r＝(a-x)/(a-b)，所述黑白MONO图像的亮度权重m＝(y-b)/(a-b)，其中a为所述亮处阈值，b为所述暗处阈值，x为所述RGB图像亮度，y为所述黑白MONO图像亮度。
一种双摄像头图像处理方法，包括以下步骤：
S1.获取待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像；
S2.设定亮处阈值a和暗处阈值b；
S3.对待融合彩色RGB图像进行亮度检测，得到亮度x，对待融合黑白MONO图像的亮度进行检测，得到亮度y；
S4.比较待融合彩色RGB图像的亮度x与亮处阈值a和暗处阈值b的大小关系：
(1)如果待融合彩色RGB图像的亮度x大于亮处阈值a，以亮度x作为融合亮度来进行图像融合；
(2)如果待融合彩色RGB图像的亮度x小于暗处阈值b，以亮度y作为融合亮度来进行图像融合；
(3)如果待融合彩色RGB图像的亮度x处于亮处阈值a和暗处阈值b之间，采用亮度x和亮度y加权得到的亮度z作为融合亮度对图像进行融合。
所述的步骤S1包括以下子步骤：
S101.利用彩色摄像头采集第一摄像图像,利用黑白摄像头获取第二摄像图像；
S102.将第一摄像图像分为多个区域，得到每个区域的彩色RGB图像；
S103.将第二摄像图像按照与第一摄影图像相同的分区方式分为多个区域，得到每个区域的黑白MONO图像；
S104.依次将第一摄像图像中每个区域的彩色RGB图像和第二摄像图像中的对应区域的黑白MONO图像作为待融合图像。
步骤S4中，所述图像融合包括以下子步骤：
S201.设置初始坐标和至少一个终止条件，并在之后设置区域检测区域坐标；
S202.根据初始坐标或当前区域检测坐标，在彩色RGB图像和黑白MONO图像中确立一组相同的检测区域；
S203.在检测区域发生变化后，对当前检测区域对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像进行融合；
S204.将当前区域检测坐标同所述终止条件进行比较，当所述区域检测坐标不满足所述终止条件时，使所述坐标设置子模块更新所述检测区域坐标，使所述检测区域设置子模块更新所述检测区域，当所述区域检测坐标满足所述终止条件时，融合完成。
步骤S4中,当待融合彩色RGB图像的亮度x处于亮处阈值a和暗处阈值b之间时,亮度x和亮度y加权得到亮度z的步骤包括以下子步骤:
S301.求待融合彩色RGB图像的权重：
r＝(a-x)/(a-b)；
S302.求待融合黑白MONO图像的权重：
m＝(y-b)/(a-b)；
S303.求图像的融合亮度：
z＝x*r+y*m。
本发明的有益效果是：根据待融合彩色RGB图像的亮度与亮处阈值和暗处阈值的大小关系，采用不同的融合方式对图像进行融合，使得融合后图像，既提升了暗处区域亮度、细节，又避免了亮处的过曝导致的细节丢失。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为待融合彩色RGB图像的亮度处于亮处阈值和暗处阈值之间时，融合亮度的计算流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种双摄像头图像处理系统，包括双摄像头图像获取模块、阈值设定模块、亮度检测模块、亮度比较模块和图像融合模块；
所述的双摄像头图像获取模块用于获取待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像；
所述的阈值设定模块用于设定亮处阈值和暗处阈值；
所述的亮度检测模块用于检测待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像的亮度；
所述的亮度比较模块用于比较待融合彩色RGB图像与亮处阈值和暗处阈值的大小关系；
图像融合模块用于根据亮度比较模块的比较结果对图像进行融合：当待融合彩色RGB图像的亮度大于亮处阈值时，图像融合模块以待融合彩色RGB图像的亮度作为融合亮度来对图像进行融合；当待融合彩色RGB图像的亮度小于暗处阈值时，图像融合模块以待融合黑白MONO图像的亮度作为融合亮度来进行图像融合；待融合彩色RGB图像的亮度处于亮处阈值和暗处阈值之间时，图像融合模块对待融合彩色RGB图像的亮度和待融合黑白MONO图像的亮度进行加权，以加权得到的亮度对图像进行融合。
所述的双摄像头图像获取模块包括彩色摄像头、黑白摄像头和图像分区单元；
彩色摄像头用于采集第一摄像图像；
黑白摄像头用于采集第二摄像图像；
图像分区单元用于将第一摄像图像和第二摄影图像按照相同的分区方式进行分区；得到每个分区对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像，即待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像。
进一步的，图像融合模块可包括：
坐标设置子模块，用于设置初始坐标，例如(0，0)，和至少一个终止条件，并在之后设置区域检测区域坐标，坐标原点一般为图像中心或者图像边缘。终止条件可以是一组终止坐标，当区域检测坐标与终止坐标之间满足一定关系时，可视为满足终止条件。例如，当终止坐标为(255,255)，而区域检测坐标为(256,256)，即区域检测坐标的坐标值均大于终止坐标时，则认为终止条件已经满足。本领域普通技术人员能够理解，上述实施例是示例性而非限制性的，本发明实施例的终止条件并不限于单一的终止坐标，例如，在其它实施例中，终止条件可以是多个终止坐标，又例如，终止条件也可以是已融合区域面积同图像总面积的比值等于100％
检测区域设置子模块，用于根据初始坐标或当前区域检测坐标，在彩色RGB图像和黑白MONO图像中确立一组相同的检测区域；
区域融合子模块，在检测区域发生变化时，对当前检测区域对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像进行融合。这里的“变化”一词，意义包含确立新的检测区域和更新当前检测区域。
终止检测子模块，用于将当前区域检测坐标同所述终止条件进行比较，当所述区域检测坐标不满足所述终止条件时，使所述坐标设置子模块更新检测区域坐标，使所述检测区域设置子模块更新检测区域，当区域检测坐标满足所述终止条件时，融合完成。在某些实施例中，也可以先设置一组检测区域，再设置区域检测坐标。
在一个实施例中，更新检测区域时，更新后的检测区域不与之前的检测区域存在重合。
在某些实施例中，更新后的检测区域可以同之前的检测区域相邻。
进一步地，在另一实施例中，每组检测坐标包含多个检测坐标，对应的每组检测区域也包含多个区域，在进行融合时，多个区域并行进行融合。相应的，终止条件也可包括多个条件。
如图2所示,一种双摄像头图像处理方法，包括以下步骤：
S1.获取待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像；
S2.设定亮处阈值a和暗处阈值b(其中a>b)；
S3.对待融合彩色RGB图像进行亮度检测，得到亮度x，对待融合黑白MONO图像的亮度进行检测，得到亮度y；
S4.比较待融合彩色RGB图像的亮度x与亮处阈值a和暗处阈值b的大小关系：
(1)如果待融合彩色RGB图像的亮度x大于亮处阈值a，以亮度x作为融合亮度来进行图像融合；
(2)如果待融合彩色RGB图像的亮度x小于暗处阈值b，以亮度y作为融合亮度来进行图像融合；
(3)如果待融合彩色RGB图像的亮度x处于亮处阈值a和暗处阈值b之间，采用亮度x和亮度y加权得到的亮度z作为融合亮度对图像进行融合。
具体来说，图像融合是采用步骤S4中得到的融合亮度和待融合彩色RGB图像的色彩来进行的。
所述的步骤S1包括以下子步骤：
S101.利用彩色摄像头采集第一摄像图像,利用黑白摄像头获取第二摄像图像；
S102.将第一摄像图像分为多个区域，得到每个区域的彩色RGB图像；
S103.将第二摄像图像按照与第一摄影图像相同的分区方式分为多个区域，得到每个区域的黑白MONO图像；
S104.依次将第一摄像图像中每个区域的彩色RGB图像和第二摄像图像中的对应区域的黑白MONO图像作为待融合图像。
进一步地，第一摄像图像和第二摄像图像的大小完全相同，拍摄内容也完全相同，只是一个为彩色图像，一个为黑白图像。
也就是说，待融合的彩色RGB图像即为第一摄像图像中某个区域(当前将要进行融合的区域)的图像，待融合黑白MONO图像即为第二摄像图像中与该区域对应的区域图像。
进一步地,对图像的分区可根据不同的图像类型和拍照参数进行自动调整，例如，分区数量可以根据来自第二摄像图像的亮度峰值和亮度谷值决定，在分区时预先进行总画面明暗变化的检测,当总画面明暗变化差距较大，每个分区较小,当总画面明暗变化差距较小时,分隔分区较大；分区大小以像素为单位，例如，每个分区为5*5像素；也可以以毫米为单位，例如每个分区为5*5平方毫米；在某些实施例中，各分区的大小也可以不同。
进一步地，对图像的分区可以是预先将第一摄像图像和第二摄像图像分为多个区域；依次将每个区域中彩色RGB图像和其在第二摄像图像中的对应区域的黑白MONO图像进行融合，直到所有区域的图像融合完毕。
对图像的分区也可以是通过坐标检测的方式：
设置初始坐标，例如(0，0)，和至少一个终止条件，并在之后设置区域检测坐标，坐标原点一般为图像中心或者图像边缘。终止条件可以是一组终止坐标，当区域检测坐标与终止坐标之间满足一定关系时，可视为满足终止条件。例如，当终止坐标为(255,255)，而区域检测坐标为(256,256)，即区域检测坐标的坐标值均大于终止坐标时，则认为终止条件已经满足。本领域普通技术人员能够理解，本发明实施例的终止条件并不限于单一的终止坐标，例如，在其它实施例中，终止条件可以是多个终止坐标，又例如，终止条件也可以是已融合区域面积同图像总面积的比值等于100％
根据初始坐标或当前区域检测坐标，在彩色RGB图像和黑白MONO图像中确立一组相同的检测区域。
区域融合，当检测区域发生变化时，对当前检测区域对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像按照S2-S4步骤进行融合。这里的“变化”一词，意义包含确立新的检测区域和更新当前检测区域。
终止检测，将当前区域检测坐标同终止条件进行比较，当所述区域检测坐标不满足所述终止条件时，使所述坐标设置子模块更新检测区域坐标，使所述检测区域设置子模块更新检测区域，当区域检测坐标满足所述终止条件时，融合完成。其中，更新检测区域时，更新后的检测区域不与之前的检测区域存在重合。在某些实施例中，更新后的检测区域可以同之前的检测区域相邻。
在某些实施例中，也可以先设置一组检测区域，再设置区域检测坐标。
在一个实施例中，更新检测区域时，更新后的检测区域不与之前的检测区域存在重合。在某些实施例中，更新后的检测区域可以同之前的检测区域相邻。
进一步地，在另一实施例中，每组检测坐标包含多个检测坐标，对应的每组检测区域也包含多个区域，在进行融合时，多个区域并行进行融合。优选的，该融合过程可以通过通用图形处理器(GPGPU)完成。终止条件也可包括多个条件。例如在确定第一个检测区域为图像中心后，分别在图像的左右边界坐标和上下边界处设置一个终止条件(即总共4个终止条件)，并将整个图像划分为4个部分，每个部分包含1个终止条件。此后在第一个检测区域之后，每次分别于每个部分中确定1个新的检测区域。最终在位于边界上的终止条件全部满足后，完成融合。
如图3所示，步骤S4中,当待融合彩色RGB图像的亮度x处于亮处阈值a和暗处阈值b之间时,亮度x和亮度y加权得到亮度z的步骤包括以下子步骤:
S301.求待融合彩色RGB图像的权重：
r＝(a-x)/(a-b)；
S302.求待融合黑白MONO图像的权重：
m＝(y-b)/(a-b)；
S303.求图像的融合亮度：
z＝x*r+y*m。
进一步地，融合图像的计算方式并不局限于上述公式，例如，可以预先检测第一摄像图像的最高亮度c和最低亮度d，待融合彩色RGB图像的权重r1＝(c-x)/(c-d)，待融合黑白MONO图像的权重m1＝(y-d)/(c-d)，融合亮度z1＝x*r1+y*m1。

Claims (12)

1.一种双摄像头图像处理系统，其特征在于：包括双摄像头图像获取模块、阈值设定模块、亮度检测模块、亮度比较模块和图像融合模块；
所述的双摄像头图像获取模块用于获取待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像；
所述的阈值设定模块用于设定亮处阈值和暗处阈值；
所述的亮度检测模块用于检测待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像的亮度；
所述的亮度比较模块用于比较待融合彩色RGB图像与亮处阈值和暗处阈值的大小关系；
图像融合模块用于根据亮度比较模块的比较结果对图像进行融合：当待融合彩色RGB图像的亮度大于亮处阈值时，图像融合模块以待融合彩色RGB图像的亮度作为融合亮度来对图像进行融合；当待融合彩色RGB图像的亮度小于暗处阈值时，图像融合模块以待融合黑白MONO图像的亮度作为融合亮度来进行图像融合；待融合彩色RGB图像的亮度处于亮处阈值和暗处阈值之间时，图像融合模块对待融合彩色RGB图像的亮度和待融合黑白MONO图像的亮度进行加权，以加权得到的亮度作为融合亮度对图像进行融合。
2.根据权利要求1所述的一种双摄像头图像处理系统，其特征在于：所述的双摄像头图像获取模块包括彩色摄像头、黑白摄像头和图像分区单元；
彩色摄像头用于采集第一摄像图像；
黑白摄像头用于采集第二摄像图像；
图像分区单元用于将第一摄像图像和第二摄影图像按照相同的分区方式进行分区；得到每个分区对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像，即待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像。
3.根据权利要求2所述的双摄像头图像处理系统，其特征在于：所述图像分区单元根据所述第二摄影图像的亮度峰值和谷值，确定分区个数。
4.根据权利要求2所述的双摄像头图像处理系统，其特征在于：所述图像分区单元进行分区后所得到的每个分区大小相同。
5.根据权利要求2所述的双摄像头图像处理系统，其特征在于：所述图像融合模块在对图像进行融合时，采用分区融合方式，分别对每个分区计算融合权重，得出融合亮度后进行融合。
6.根据权利要求1所述的双摄像头图像处理系统，其特征在于：所述图像融合模块包括：
坐标设置子模块，用于设置初始坐标和至少一个终止条件，并在之后设置区域检测区域坐标；
检测区域设置子模块，用于根据初始坐标或当前区域检测坐标，在彩色RGB图像和黑白MONO图像中确立一组相同的检测区域；
区域融合子模块，在检测区域发生变化后，对当前检测区域对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像进行融合；
终止检测子模块，用于将当前区域检测坐标同所述终止条件进行比较，当所述区域检测坐标不满足所述终止条件时，使所述坐标设置子模块更新所述检测区域坐标，使所述检测区域设置子模块更新所述检测区域，当所述区域检测坐标满足所述终止条件时，融合完成。
7.根据权利要求6所述的双摄像头处理系统，其特征在于：每组检测坐标包含多个检测坐标，每组检测区域也对应包含多个区域，在进行融合时，所述多个区域并行进行融合。
8.根据权利要求1所述的双摄像头图像处理系统，其特征在于：所述加权得到的亮度中，所述彩色RGB图像的亮度权重r＝(a-x)/(a-b)，所述黑白MONO图像的亮度权重m＝(y-b)/(a-b)，其中a为所述亮处阈值，b为所述暗处阈值，x为所述RGB图像亮度，y为所述黑白MONO图像亮度。
9.一种双摄像头图像处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.获取待融合的彩色RGB图像和黑白MONO图像；
S2.设定亮处阈值a和暗处阈值b；
S3.对待融合彩色RGB图像进行亮度检测，得到亮度x，对待融合黑白MONO图像的亮度进行检测，得到亮度y；
S4.比较待融合彩色RGB图像的亮度x与亮处阈值a和暗处阈值b的大小关系：
(1)如果待融合彩色RGB图像的亮度x大于亮处阈值a，以亮度x作为融合亮度来进行图像融合；
(2)如果待融合彩色RGB图像的亮度x小于暗处阈值b，以亮度y作为融合亮度来进行图像融合；
(3)如果待融合彩色RGB图像的亮度x处于亮处阈值a和暗处阈值b之间，采用亮度x和亮度y加权得到的亮度z作为融合亮度对图像进行融合。
10.根据权利要求9所述的一种双摄像头图像处理方法，其特征在于：所述的步骤S1包括以下子步骤：
S101.利用彩色摄像头采集第一摄像图像,利用黑白摄像头获取第二摄像图像；
S102.将第一摄像图像分为多个区域，得到每个区域的彩色RGB图像；
S103.将第二摄像图像按照与第一摄影图像相同的分区方式分为多个区域，得到每个区域的黑白MONO图像；
S104.依次将第一摄像图像中每个区域的彩色RGB图像和第二摄像图像中的对应区域的黑白MONO图像作为待融合图像。
11.根据权利要求9所述的一种双摄像头图像处理方法，其特征在于：步骤S4中，所述图像融合包括以下子步骤：
S201.设置初始坐标和至少一个终止条件，并在之后设置区域检测区域坐标；
S202.根据初始坐标或当前区域检测坐标，在彩色RGB图像和黑白MONO图像中确立一组相同的检测区域；
S203.在检测区域发生变化后，对当前检测区域对应的彩色RGB图像和黑白MONO图像进行融合；
S204.将当前区域检测坐标同所述终止条件进行比较，当所述区域检测坐标不满足所述终止条件时，使所述坐标设置子模块更新所述检测区域坐标，使所述检测区域设置子模块更新所述检测区域，当所述区域检测坐标满足所述终止条件时，融合完成。
12.根据权利要求9所述的一种双摄像头图像处理方法，其特征在于：步骤S4中,当待融合彩色RGB图像的亮度x处于亮处阈值a和暗处阈值b之间时,亮度x和亮度y加权得到亮度z的步骤包括以下子步骤:
S301.求待融合彩色RGB图像的权重：
r＝(a-x)/(a-b)；
S302.求待融合黑白MONO图像的权重：
m＝(y-b)/(a-b)；
S303.求图像的融合亮度：
z＝x*r+y*m。
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