CN109729253B - 一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，应用于四色摄像头，包括四摄像头模组，所述四摄像头模组包括彩色摄像头模组、红色摄像头模组、绿色摄像头模组和蓝色摄像头模组，该方法具体包括以下步骤:步骤一，采集图像；步骤二，获取彩色图像的红绿蓝分量；步骤三，获取图像的低频信息和高频信息；步骤四，获取三个独立红绿蓝摄像头模组与彩色摄像头模组的像素对应关系；步骤五，将彩色摄像头模组分解的红绿蓝图像完成对应红绿蓝分量的增强；步骤六，将增强后的红绿蓝图像，进行融合，完成彩色图像的增强。将三色摄像头的色彩细节融合到彩色相机所拍摄图像，得到了更高对比度的彩色图像，有效避免了单摄像头拍摄彩色图像时的色彩低对比度。

Description

一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，更具体的说，特别涉及一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法。

背景技术

随着技术的发展和人们生活水平的提高，手机越来越成为人们工作生活中不可或缺的一部分。人们越来越倾向于使用手机来拍照或者摄像，同时对手机拍摄图像的要求也越来越高。

现有的手机摄像机在拍摄彩色图像时的色彩的对比度低。

因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。

发明内容

(一)发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法。

(二)技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，应用于四色摄像头，包括四色摄像头模组，所述四色摄像头模组包括彩色摄像头模组、红色摄像头模组、绿色摄像头模组和蓝色摄像头模组，该方法具体包括以下步骤:

步骤一，利用所述四色摄像头同时采集图像，分别获得彩色图像、红图像、绿图像、蓝图像；

步骤二，将彩色图像RGB的数据分别提取成为独立的三张图像，与独立采集的红图像、绿图像和蓝图像相对应；

步骤三，获取彩色图像的低频信息和高频信息；

步骤四，获取三个独立红绿蓝摄像头模组与彩色摄像头模组的像素对应关系；

步骤五，将彩色摄像头模组分解的红绿蓝图像完成对应红绿蓝分量的增强；

步骤六，将增强后的红绿蓝图像，进行融合，完成彩色图像的增强。

关键在于，所述步骤一包括以下步骤：

使用所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组同时采集彩色、红图像、绿图像、蓝图像。

关键在于，所述步骤二包括以下步骤：

将彩色图像RGB的数据分别提取成为独立的三张图像，与独立采集的红绿蓝图像相对应。

关键在于，所述步骤三包括以下步骤：

分别对所述彩色相机分解后的红绿蓝和三个独立采集的红绿蓝六张图像进行图像处理，得到对应的低频信息与高频信息；

所述图像处理包括采用低通滤波器处理得到低频信号，低通滤波器采用双边滤波器，原图减去低通后的图像作为高频信号。

关键在于，所述步骤四包括以下步骤：

分别对彩色分解后的红绿蓝与对应的独立红绿蓝的低频信号进行准确的视差分析，得到三个分量的视差信息，这些视差信息即为三个独立红绿蓝相机与彩色相机的像素对应关系；

所述准确视差分析，包括在经过相机标定获得四色摄像头的内外参数，对对应颜色分量的低频信号进行矫正和亚像素精度的视差计算。

关键在于，所述步骤五包括以下步骤：

根据步骤四得到视差信息，采用对应像素直接替换的方法，对独立红绿蓝图像的高频信号进行替换，对彩色相机的对应分量进行增强。

关键在于，步骤六中的进行融合是指将增强后的红绿蓝分量，直接合成RGB图像，得到彩色相机的增强图像。

所述四色摄像头，包括四色摄像头模组，所述四色摄像头模组包括彩色摄像头模组、红色摄像头模组、绿色摄像头模组和蓝色摄像头模组；

所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组组装于同一电路板基板，每一组摄像头模组分别包括镜片组，镜片座，镜头座和图像传感器；

所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组并列排列。

关键在于，所述彩色摄像头模组的镜片组和图像传感器之间设置红外截止滤光片，所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组的镜片组和图像传感器之间分别设置红、绿、蓝带通滤光片。

关键在于，还包括闪光灯，所述闪光灯是柔光LED或OLED闪光灯。

(三)有益效果：本发明提供一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其优点在于，利用彩色摄像头图像作为基准，独立三色摄像头色彩细节丰富的特性，在准确视差估计的基础上，将三色摄像头的色彩细节融合到彩色相机所拍摄图像，得到了更高对比度的彩色图像，有效避免了单摄像头拍摄彩色图像时的色彩低对比度。

附图说明

图1是本发明一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法流程示意图；

图2是本发明一种四色摄像头的结构示意图；

图3是本发明一种四色摄像头单个摄像头模块组的纵切面示意图；

图4是本发明一种四色摄像头一个优选实施例的主视图；

图5是本发明一种四色摄像头一个优选实施例的纵切图；

图6是本发明一种四色摄像头一个优选实施例闪光灯打开时的纵切图；

图7是本发明一种四色摄像头另一个优选实施例的结构示意图；

100-四色摄像头；101-彩色摄像头模组；102-红色摄像头模组；103-绿色摄像头模组；104-蓝色摄像头模组；105-闪光灯；201-镜片组；202-镜片座；203-镜头座；204-滤光片；205-图像传感器；206-电路板基板；300-滑槽；301-滑杆；302-转动轴；303-转动臂。

具体实施方式

下面结合优选的实施例对本发明做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

附图是本发明的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明的实际要求保护范围构成限制。

一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，应用于四色摄像头，包括四色摄像头模组，所述四色摄像头模组包括彩色摄像头模组、红色摄像头模组、绿色摄像头模组和蓝色摄像头模组，如图1所示，该方法包括以下步骤:

步骤一，利用所述四色摄像头采集图像，分别获得彩色图像、红图像、绿图像、蓝图像。

具体包括：

使用所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组同时采集彩色、红图像、绿图像、蓝图像。

步骤二，将彩色图像RGB的数据分别提取成为独立的三张图像，与独立采集的红图像、绿图像和蓝图像相对应。

具体包括：

将彩色图像RGB的数据分别提取成为独立的三张图像，与独立采集的红绿蓝图像相对应。

步骤三，获取彩色图像的低频信息和高频信息；

具体包括：

分别对所述彩色相机分解后的红绿蓝和三个独立采集的红绿蓝六张图像进行图像处理，得到对应的低频信息与高频信息；

所述图像处理包括采用低通滤波器处理得到低频信号，低通滤波器采用双边滤波器，原图减去低通后的图像作为高频信号。

步骤四，获取三个独立红绿蓝相机与彩色相机的像素对应关系；

具体包括：

分别对彩色分解后的红绿蓝与对应的独立红绿蓝的低频信号进行准确的视差分析，得到三个分量的视差信息，这些视差信息即为三个独立红绿蓝相机与彩色相机的像素对应关系；

具体来说，因为摄像头有物理的位置差距,所以拍到的图像也会有偏移,这个偏移量可以用两幅图像的低频信号计算出来,具体算法可以用△x，△y两个量，循环计算不同△x，△y时两组信号的绝对差，绝对差最小的时候就是所需要的△x，△y偏移。

所述准确视差分析，包括在经过相机标定获得四色摄像头的内外参数，对对应颜色分量的低频信号进行矫正和亚像素精度的视差计算。

其中所述视差分析是指：对比两幅图像的低频信号,找到它们的水平和垂直方向的位移量。

步骤五，将彩色相机分解的红绿蓝图像完成对应红绿蓝分量的增强；

具体包括：

根据步骤四得到视差信息，采用对应像素直接替换的方法，对独立红绿蓝图像的高频信号进行替换，对彩色相机的对应分量进行增强。

这里所说的替换是指：用红绿蓝分别摄像头的高频信息与视差信息之和替换彩色摄像头拍摄的信息。

步骤六，将增强后的红绿蓝图像，进行融合，完成彩色图像的增强。

其中，步骤六中的进行融合是指将增强后的红绿蓝分量，直接合成RGB图像，得到彩色相机的增强图像。

一种四色摄像头100，如图2所示，包括四色摄像头模组，所述四色摄像头模组包括彩色摄像头模组101、红色摄像头模组102、绿色摄像头模组103和蓝色摄像头模组104。

所述彩色摄像头模组101、所述红色摄像头模组102、所述绿色摄像头模组103和所述蓝色摄像头模组104组装于同一电路板基板206，所述电路板基板206用于传输或处理数字信号。每一组摄像头模组分别包括镜片组201，镜片座202，镜头座203和图像传感器205，如图3所示。

所述镜片组201由1片或多片镜片组成，可以对光线起到汇聚或者发散的效果。所述镜片座202将所述镜片组201固定，从而形成镜头整体。所述镜头座203用于固定所述镜片座202，通过旋转镜头或者通过调整音圈马达来调整镜头聚焦点，使得图像清晰。图像传感器205能够将光的能量转换成数字信号，形成数字图像。

所述镜片组201和所述图像传感器205之间设置滤光片204，其中，所述彩色摄像头模组101的镜片组和图像传感器之间设置红外截止滤光片，所述红色摄像头模组102、所述绿色摄像头模组103和所述蓝色摄像头模组104的镜片组和图像传感器之间分别设置红、绿、蓝带通滤光片。

所述四色摄像头100还可以包括红外照明单元，所述红外照明单元置于所述镜头座203的两侧，用于发射红外光线，从而采集虹膜识别图像、人脸识别图像、夜间图像。其中，所述红外照明单元发射的红外光的波长与滤光片204透射红外光的波长范围保持一致。

下面结合本发明的一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法中的四色摄像头一个优选的实施例进行详细说明。

所述四色摄像头100可以设置为手机的后置摄像头，即设置在与手机屏幕相对一面。

如图4所示，所述彩色摄像头模组101和所述红色摄像头模组102并列设置，所述绿色摄像头模组103和所述蓝色摄像头模组104并列的设置在所述彩色摄像头模组101和所述红色摄像头模组102的下方。所述彩色摄像头模组101、所述红色摄像头模组102、所述绿色摄像头模组103和所述蓝色摄像头模组104的位置可以相互调换，这里不做具体限制。

所述彩色摄像头模组101、所述红色摄像头模组102、所述绿色摄像头模组103和所述蓝色摄像头模组104组成的矩形中心设有闪光灯105。所述闪光灯105可以是柔光LED或OLED闪光灯，所述闪光灯105可以设置一个，也可以设置复数个，这里对闪光灯的材质和个数不做具体限制。

所述闪光灯105设置在转动臂303表面，所述转动臂303设置闪光灯105的一端宽度大于所述转动臂303远离所述闪光灯105的一端，优选的，所述转动臂303设置闪光灯105一端的表面为圆形，所述转动臂303远离所述闪光灯105一端的表面为矩形，所述转动臂303也可以是由其他形状组成，这里不做具体限制。

如图5所示，所述四色摄像头模组组成的矩形在所述转动臂303远离所述闪光灯105一端处设有滑槽300，所述滑槽300设有滑杆301，所述滑杆通过转动轴302与所述转动臂远离所述闪光灯105的一端连接。

所述滑槽300的纵切面为一侧开口的矩形，且所述滑槽300开口一端靠近所述转动轴302。所述滑杆301纵切面为“H型”，当所述滑杆301远离所述转动轴302的一侧，置于所述滑槽300远离开口一端时，所述滑槽300开口的凸出与所述滑杆301靠近所述转动轴302一侧的凸出接触。当所述滑杆301远离所述转动轴302的一侧，置于所述滑槽300开口处时，所述滑槽300开口的凸出与所述滑杆301远离所述转动轴302一侧的凸出接触，防止所述滑杆301从所述滑槽300中脱出。

如图6所示，当用户需要利用闪光灯105照亮手机屏幕一面时，用户可以直接将所述滑杆301拉出，使所述滑槽300开口的凸出与所述滑杆301远离所述转动轴302一侧的凸出接触，转动所述转动轴302，使所述转动臂303绕所述转动轴302转动180度，从而所述闪光灯105朝向所述手机屏幕一侧。

下面结合本发明的一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法中的四色摄像头另一个优选的实施例进行详细说明。

所述彩色摄像头模组101、所述红色摄像头模组102、所述绿色摄像头模组103和所述蓝色摄像头模组104并列排列在一条直线上，如图7所示。

所述四色摄像头100两侧分别设置滑道，所述滑道设有滑块，所述滑块远离所述滑道的一侧设有闪光灯105，用户在使用所述四色摄像头100拍摄时，可以根据亮度需要，滑动所述滑块，调整所述闪光灯的位置，从而调节所述彩色摄像头模组101、所述红色摄像头模组102、所述绿色摄像头模组103和所述蓝色摄像头模组104拍摄亮度。

也可以是在所述四色摄像头100一侧设置滑道，这里不做具体限制。

所述滑道上滑块可以是一个，也可以是两个，这里对其数量不做具体限制。

对比度是指投影图像最亮和最暗之间的区域之间的比率，比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富。对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而对比度小，则会让整个画面都灰蒙蒙的。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。

本发明一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其优点在于，利用彩色摄像头图像作为基准，独立三色摄像头色彩细节丰富的特性，在准确视差估计的基础上，将三色摄像头的色彩细节融合到彩色相机所拍摄图像，得到了更高对比度的彩色图像，有效避免了单摄像头拍摄彩色图像时的色彩低对比度。

以上内容是对本发明创造的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明创造的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明创造的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，应用于四色摄像头，包括四色摄像头模组，所述四色摄像头模组包括彩色摄像头模组、红色摄像头模组、绿色摄像头模组和蓝色摄像头模组，该方法具体包括以下步骤:

步骤一，利用所述四色摄像头采集图像，分别获得彩色图像、红图像、绿图像、蓝图像；使用所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组同时采集彩色、红图像、绿图像、蓝图像；

步骤二，将彩色图像RGB的数据分别提取成为独立的三张图像，与独立采集的红图像、绿图像和蓝图像相对应；

步骤三，获取彩色图像的低频信息和高频信息；分别对所述彩色摄像头模组分解后的红绿蓝和三个独立采集的红绿蓝六张图像进行图像处理，得到对应的低频信息与高频信息；所述图像处理包括采用低通滤波器处理得到低频信号，低通滤波器采用双边滤波器，原图减去低通后的图像作为高频信号；

步骤四，获取三个独立红绿蓝摄像头模组与彩色摄像头模组的像素对应关系；具体包括，分别对彩色分解后的红绿蓝与对应的独立红绿蓝的低频信号进行准确视差分析，得到三个分量的视差信息，这些视差信息即为三个独立红绿蓝摄像头模组与彩色摄像头模组的像素对应关系；因为摄像头有物理的位置差距,所以拍到的图像也会有偏移,这个偏移量用两幅图像的低频信号计算出来,具体算法用△x，△y两个量，循环计算不同△x，△y时两组信号的绝对差，绝对差最小的时候就是所需要的△x，△y偏移；所述准确视差分析，包括在经过相机标定获得四色摄像头的内外参数，对对应颜色分量的低频信号进行矫正和亚像素精度的视差计算；视差分析是指：对比两幅图像的低频信号,找到它们的水平和垂直方向的位移量；

步骤五，将彩色摄像头模组分解的红绿蓝图像完成对应红绿蓝分量的增强；根据步骤四得到视差信息，采用对应像素直接替换的方法，对独立红绿蓝图像的高频信号进行替换，对彩色摄像头模组的对应分量进行增强；替换是指：分别用独立红绿蓝摄像头模组的高频信息与视差信息之和替换彩色摄像头拍摄的信息；

步骤六，将增强后的红绿蓝图像，进行融合，完成彩色图像的增强；进行融合是指将增强后的红绿蓝分量，直接合成RGB图像，得到彩色摄像头模组的增强图像。

2.根据权利要求1所述一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：

将彩色图像RGB的数据分别提取成为独立的三张图像，与独立采集的红绿蓝图像相对应。

3.根据权利要求1所述一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其特征在于，所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组组装于同一电路板基板，每一组摄像头模组分别包括镜片组，镜片座，镜头座和图像传感器。

4.根据权利要求3所述一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其特征在于，所述彩色摄像头模组的镜片组和图像传感器之间设置红外截止滤光片，所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组的镜片组和图像传感器之间分别设置红、绿、蓝带通滤光片。

5.根据权利要求3所述一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其特征在于，还包括闪光灯，所述闪光灯是柔光LED或OLED闪光灯。

6.根据权利要求5所述一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其特征在于，所述彩色摄像头模组和所述红色摄像头模组并列设置，所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组并列的设置在所述彩色摄像头模组和所述红色摄像头模组的下方，所述闪光灯设置在所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组组成的矩形中心；

所述闪光灯设置在转动臂表面，所述转动臂设置闪光灯的一端宽度大于所述转动臂远离所述闪光灯的一端；所述转动臂设置闪光灯一端的表面为圆形，所述转动臂远离所述闪光灯一端的表面为矩形；

所述四色摄像头模组组成的矩形在所述转动臂远离所述闪光灯一端处设有滑槽，所述滑槽设有滑杆，所述滑杆通过转动轴与所述转动臂远离所述闪光灯的一端连接；

所述滑槽的纵切面为一侧开口的矩形，且所述滑槽开口一端靠近所述转动轴，所述滑杆纵切面为“H型”，当所述滑杆远离所述转动轴的一侧，置于所述滑槽远离开口一端时，所述滑槽开口的凸出与所述滑杆靠近所述转动轴一侧的凸出接触；当所述滑杆远离所述转动轴的一侧，置于所述滑槽开口处时，所述滑槽开口的凸出与所述滑杆远离所述转动轴一侧的凸出接触，防止所述滑杆从所述滑槽中脱出。

7.根据权利要求5所述一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其特征在于，所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组并列排列；

所述四色摄像头两侧分别设置滑道，所述滑道设有滑块，所述滑块远离所述滑道的一侧设有闪光灯，在使用所述四色摄像头拍摄时，根据亮度需要，滑动所述滑块，调整所述闪光灯的位置，调节所述彩色摄像头模组、所述红色摄像头模组、所述绿色摄像头模组和所述蓝色摄像头模组拍摄亮度。

8.根据权利要求3所述一种基于彩色和独立红绿蓝光学图像叠合增强的方法，其特征在于，还包括红外照明单元，所述红外照明单元置于所述镜头座的两侧，用于发射红外光线，从而采集虹膜识别图像、人脸识别图像、夜间图像；所述红外照明单元发射的红外光的波长与滤光片透射红外光的波长范围保持一致。