CN110246227B - 一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法及系统 - Google Patents

一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法及系统，对指定虚实融合仿真实验开发配置计划起着重要作用，通过处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据，增加了实验中采集到的图像数据的可读性，可以去除由于抖动、角度或光线采集到的图像不完善的问题，消除互相重叠或失真现象导致的重影现象的影响，提高了后期的三维重建处理效果，提高了虚拟现实用户的体验，增强了高频分量细节，让图像极大的减少了各种外界因素的干扰噪声，增强了图像的肉眼的清晰度，削弱了低频。

Description

一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法及系统
技术领域
本公开涉及数据处理技术领域，具体涉及一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法及系统。
背景技术
在虚实融合仿真实验中，虚实融合仿真实验是利用信息化的重要技术，如虚拟现实，多媒体，人机交互等技术。既可以节约实验成本，降低危险系数，又可以基于图形化技术使用户对实验的过程及结果有更好的理解并提高用户的积极性和主动性。
其中虚实融合仿真实验基于图像的数据收集是非常必要的，目前在虚实融合仿真实验中图像的数据收集方法的缺失就是一个问题，尤其是虚实融合仿真得到的图像，大部分时刻由于抖动、角度或光线采集到的图像并不完善，互相重叠或失真现象导致的重影现象很严重，严重的影响到了后期的三维重建处理效果和用户体验。
发明内容
为解决上述问题，本公开提供一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法及系统的技术方案，对指定虚实融合仿真实验开发配置计划起着重要作用，通过处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据，增加了实验中采集到的图像数据的可读性。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，通过图像采集设备获取图像数据；
步骤2，锐化处理图像数据到锐化图像数据；
步骤3，处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像；
步骤4，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据；
步骤5，输出并存储标准图像数据。
进一步地，在步骤1中，图像采集设备包括但不限于移动设备的摄像头、工业相机任意一种，图像数据的图像格式包括但不限于jpg、jpeg、gif、png、bmp任意一种格式。
进一步地，在步骤2中，锐化处理图像数据到锐化图像数据的方法为：对图像中任一像素点f(x,y)，计算像素点f(x,y)分别与f(x,y+1)f(x+1,y)相差的梯度值，即g(x,y)＝|f(x,y)-f(x+1,y)|+|f(x,y)-f(x,y+1)|，并用梯度值g(x,y)替换原像素的灰度值，即得到锐化处理后的图像，即锐化图像数据，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址，在图像中，像素点的灰度值变化越大则梯度值越大，像素点的灰度值变化越小则梯度值越小，因此，锐化处理锐化图像数据后的只剩边界上灰度值变化较大点。
进一步地，在步骤3中，处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像的方法为：
步骤3.1，遍历锐化图像数据的图形像素矩阵中的各个像素，找到第一个像素的灰度值与邻域像素的灰度值之差小于等于阈值T的像素，设该像素为(x0,y0)，阈值T为1到6之间的任意一个整数；
步骤3.2，比较以(x0,y0)为中心的4个邻域的像素(x,y)，如果4个邻域的像素点(x,y)与(x0,y0)的灰度值之差小于邻域差值，则将(x0,y0)和所有的4个邻域的像素划分在同一个区域内，同时将(x,y)压入堆栈，邻域差值为4个邻域的像素点中值最大的像素点和值最小的像素点的差；
步骤3.3，从堆栈中弹出堆栈顶部元素作为中心像素(x0,y0)，跳转执行步骤3.2；
步骤3.4，当堆栈为空时，跳转执行步骤3.1；
步骤3.5，重复步骤3.1到步骤3.4,直到锐化图像数据的图形像素矩阵中的每个像素点的灰度值与邻域像素的灰度值之差都大于阈值T，则得到高保真图像。
进一步地，在步骤4中，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据的方法为：
步骤4.1，令原始图像f(x,y)表示为图像的照度分量i(x,y)和反射分量r(x,y)乘积，则f(x,y)＝i(x,y)r(x,y)；
步骤4.2，取原始图像的对数lnf(x,y)＝lni(x,y)+lnr(x,y)；
步骤4.3，对原始图像进行傅里叶变换F(u,v)＝I(u,v)+R(u,v)；
步骤4.4，处理F(u,v)的频率响应：
即H(u,v)F(u.v)＝H(u,v)I(u,v)+H(u,v)R(u,v)；
步骤4.5，进行傅里叶逆变换，得到hf(x,y)＝hi(x,y)+hr(x,y)，可见i(x,y)和r(x,y)的乘性已经通过傅里叶变化转变为叠加方式；
步骤4.6，进行指数变换，得到g(x,y)＝exp|hf(x,y)|＝exp|hi(x,y)|exp|hr(x,y)|；
步骤4.7，输出标准图像数据g(x,y)。
标准图像数据增强了图像的增强了高频分量细节，让图像极大的减少了各种外界因素的干扰噪声，增强了图像的肉眼的清晰度，削弱了低频。
进一步地，在步骤5中，输出并存储标准图像数据的方法为：输出并存储标准图像数据到包括服务器、台式电脑、手机、笔记本、平板电脑、POS机或车载电脑中。
本发明还提供了一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
图像采集单元，用于通过图像采集设备获取图像数据；
图像锐化处理单元，用于锐化处理图像数据到锐化图像数据；
图像失真处理单元，用于处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像；
图像增强单元，用于增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据；
图像输出单元，用于输出并存储标准图像数据。
本公开的有益效果为：本发明提供一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法及系统，可以去除由于抖动、角度或光线采集到的图像不完善的问题，消除互相重叠或失真现象导致的重影现象的影响，提高了后期的三维重建处理效果，提高了虚拟现实用户的体验，增强了高频分量细节，让图像极大的减少了各种外界因素的干扰噪声，增强了图像的肉眼的清晰度，削弱了低频。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法的流程图；
图2所示为一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为根据本公开的一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法。
本公开提出一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法，具体包括以下步骤：
步骤1，通过图像采集设备获取图像数据；
步骤2，锐化处理图像数据到锐化图像数据；
步骤3，处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像；
步骤4，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据；
步骤5，输出并存储标准图像数据。
进一步地，在步骤1中，图像采集设备包括但不限于移动设备的摄像头、工业相机任意一种，图像数据的图像格式包括但不限于jpg、jpeg、gif、png、bmp任意一种格式。
进一步地，在步骤2中，锐化处理图像数据到锐化图像数据的方法为：对图像中任一像素点f(x,y)，计算像素点f(x,y)分别与f(x,y+1)f(x+1,y)相差的梯度值，即g(x,y)＝|f(x,y)-f(x+1,y)|+|f(x,y)-f(x,y+1)|，并用梯度值g(x,y)替换原像素的灰度值，即得到锐化处理后的图像，即锐化图像数据，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址，在图像中，像素点的灰度值变化越大则梯度值越大，像素点的灰度值变化越小则梯度值越小，因此，锐化处理锐化图像数据后的只剩边界上灰度值变化较大点。
进一步地，在步骤3中，处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像的方法为：
步骤3.1，遍历锐化图像数据的图形像素矩阵中的各个像素，找到第一个像素的灰度值与邻域像素的灰度值之差小于等于阈值T的像素，设该像素为(x0,y0)，阈值T为1到6之间的任意一个整数；
步骤3.2，比较以(x0,y0)为中心的4个邻域的像素(x,y)，如果4个邻域的像素点(x,y)与(x0,y0)的灰度值之差小于邻域差值，则将(x0,y0)和所有的4个邻域的像素划分在同一个区域内，同时将(x,y)压入堆栈，邻域差值为4个邻域的像素点中值最大的像素点和值最小的像素点的差；
步骤3.3，从堆栈中弹出堆栈顶部元素作为中心像素(x0,y0)，跳转执行步骤3.2；
步骤3.4，当堆栈为空时，跳转执行步骤3.1；
步骤3.5，重复步骤3.1到步骤3.4,直到锐化图像数据的图形像素矩阵中的每个像素点的灰度值与邻域像素的灰度值之差都大于阈值T，则得到高保真图像，高保真图像去除掉了图像的模糊部分，使图像的清晰度更高。
进一步地，在步骤4中，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据的方法为：
步骤4.1，令原始图像f(x,y)表示为图像的照度分量i(x,y)和反射分量r(x,y)乘积，则f(x,y)＝i(x,y)r(x,y)；
步骤4.2，取原始图像的对数lnf(x,y)＝lni(x,y)+lnr(x,y)；
步骤4.3，对原始图像进行傅里叶变换F(u,v)＝I(u,v)+R(u,v)；
步骤4.4，处理F(u,v)的频率响应：
即H(u,v)F(u.v)＝H(u,v)I(u,v)+H(u,v)R(u,v)；
步骤4.5，进行傅里叶逆变换，得到hf(x,y)＝hi(x,y)+hr(x,y)，可见i(x,y)和r(x,y)的乘性已经通过傅里叶变化转变为叠加方式；
步骤4.6，进行指数变换，得到g(x,y)＝exp|hf(x,y)|＝exp|hi(x,y)|exp|hr(x,y)|；
步骤4.7，输出标准图像数据g(x,y)。
标准图像数据增强了图像的增强了高频分量细节，让图像极大的减少了各种外界因素的干扰噪声，增强了图像的肉眼的清晰度，削弱了低频。
进一步地，在步骤5中，输出并存储标准图像数据的方法为：输出并存储标准图像数据到包括服务器、台式电脑、手机、笔记本、平板电脑、POS机或车载电脑中。
本公开的实施例提供的一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统，如图2所示为本公开的一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统图，该实施例的一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
图像采集单元，用于通过图像采集设备获取图像数据；
图像锐化处理单元，用于锐化处理图像数据到锐化图像数据；
图像失真处理单元，用于处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像；
图像增强单元，用于增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据；
图像输出单元，用于输出并存储标准图像数据。
所述一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统的示例，并不构成对一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (3)

1.一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，通过图像采集设备获取图像数据；
步骤2，锐化处理图像数据到锐化图像数据；
步骤3，处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像；
步骤4，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据；
步骤5，输出并存储标准图像数据；
在步骤1中，图像采集设备包括但不限于移动设备的摄像头、工业相机任意一种，图像数据的图像格式包括但不限于jpg、jpeg 、gif、png 、bmp任意一种格式；
在步骤2中，锐化处理图像数据到锐化图像数据的方法为：
对图像中任一像素点，计算像素点/>分别与/>相差的梯度值，/>，并用梯度值/>替换原像素的灰度值，即得到锐化处理后的图像，即锐化图像数据，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址；
在步骤3中，处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像的方法为：
步骤3.1，遍历锐化图像数据的图形像素矩阵中的各个像素，找到第一个像素的灰度值与邻域像素的灰度值之差小于等于阈值T的像素，设该像素为，阈值T为1到6之间的任意一个整数；
步骤3.2，比较以为中心的4个邻域的像素/>，如果4个邻域的像素点/>与/>的灰度值之差小于邻域差值，则将/>和所有的4个邻域的像素划分在同一个区域内，同时将/>压入堆栈，邻域差值为4个邻域的像素点中值最大的像素点和值最小的像素点的差；
步骤3.3，从堆栈中弹出堆栈顶部元素作为中心像素，跳转执行步骤3.2；
步骤3.4，当堆栈为空时，跳转执行步骤3.1；
步骤3.5，重复步骤3.1到步骤3.4,直到锐化图像数据的图形像素矩阵中的每个像素点的灰度值与邻域像素的灰度值之差都大于阈值T，则得到高保真图像；
在步骤4中，增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据的方法为：
步骤4.1，令原始图像表示为图像的照度分量/>和反射分量/>乘积，则
；
步骤4.2，取原始图像的对数；
步骤4.3，对原始图像进行傅里叶变换；
步骤4.4，处理的频率响应：
即；
步骤4.5，进行傅里叶逆变换，得到；
步骤4.6，进行指数变换，得到
；
步骤4.7，输出标准图像数据。
2.根据权利要求1所述的一种虚实融合仿真实验图像数据收集方法，其特征在于，在步骤5中，输出并存储标准图像数据的方法为：输出并存储标准图像数据到包括服务器、台式电脑、手机、笔记本、平板电脑、POS机或车载电脑中。
3.一种虚实融合仿真实验图像数据收集系统，其特征在于，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
图像采集单元，用于通过图像采集设备获取图像数据；
图像锐化处理单元，用于锐化处理图像数据到锐化图像数据；
图像失真处理单元，用于处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像；
图像增强单元，用于增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据；
图像输出单元，用于输出并存储标准图像数据；
图像采集设备包括但不限于移动设备的摄像头、工业相机任意一种，图像数据的图像格式包括但不限于jpg、jpeg 、gif、png 、bmp任意一种格式；
锐化处理图像数据到锐化图像数据的方法为：
对图像中任一像素点，计算像素点/>分别与/>相差的梯度值，/>，并用梯度值/>替换原像素的灰度值，即得到锐化处理后的图像，即锐化图像数据，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址；
处理锐化图像数据的失真区域得到高保真图像的方法为：
步骤3.1，遍历锐化图像数据的图形像素矩阵中的各个像素，找到第一个像素的灰度值与邻域像素的灰度值之差小于等于阈值T的像素，设该像素为，阈值T为1到6之间的任意一个整数；
步骤3.2，比较以为中心的4个邻域的像素/>，如果4个邻域的像素点/>与/>的灰度值之差小于邻域差值，则将/>和所有的4个邻域的像素划分在同一个区域内，同时将/>压入堆栈，邻域差值为4个邻域的像素点中值最大的像素点和值最小的像素点的差；
步骤3.3，从堆栈中弹出堆栈顶部元素作为中心像素，跳转执行步骤3.2；
步骤3.4，当堆栈为空时，跳转执行步骤3.1；
步骤3.5，重复步骤3.1到步骤3.4,直到锐化图像数据的图形像素矩阵中的每个像素点的灰度值与邻域像素的灰度值之差都大于阈值T，则得到高保真图像；
增强高保真图像的图像细节得到标准图像数据的方法为：
步骤4.1，令原始图像表示为图像的照度分量/>和反射分量/>乘积，则
；
步骤4.2，取原始图像的对数；
步骤4.3，对原始图像进行傅里叶变换；
步骤4.4，处理的频率响应：
即；
步骤4.5，进行傅里叶逆变换，得到；
步骤4.6，进行指数变换，得到
；
步骤4.7，输出标准图像数据。
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