CN110933256B - 图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质，其包括：获取暗场漏电流随时间变化的关系数据；根据待校正亮场图像的曝光窗口时间数据以及所述暗场漏电流随时间变化的关系数据，计算所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据；基于所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，对所述待校正亮场图像进行图像校正。本发明旨在基于校正算法来消除暗场漏电流噪声对图像质量的影响，使校正前后的图像效果大为改善，而且本发明中的校正算法计算耗时短，能够满足实时上图要求。

Description

图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质
技术领域
本申请涉及X射线工业检测领域，特别是涉及图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质。
背景技术
X射线能够穿透金属材料，且不同材料对入射X射线的吸收和散射作用不同，因此出射X射线也不相同。这时，出射X射线携带了金属材料的内部几何信息。工业平板探测器接收该出射X射线，并将X射线光信号转换为数字信号，形成灰度不同的数字图像，并且据此图像判断金属材料内部缺陷情况。
但是除光增益以外，探测器自身存在的暗场漏电流噪声会影响数字图像的均匀性，掩盖部分真实信息，导致图像细节缺失。工业检测的X射线探测器，需要较长的曝光等待窗口时间(100s)，而非晶硅x射线线阵成像探测器，若等待曝光的开窗时间较长，那么在此期间及就不可避免地会出现漏电流噪声增长的情况，而且曝光后等待窗口时间越长，采集得到的图像的漏电流噪声越大。因此，消除暗场漏电流噪声成了长曝光窗口下图像均匀、保留图像细节的关键。
在现有技术中，通常对长曝光窗口图像并不进行暗场漏电流噪声处理，这就导致长窗口曝光情况下，图像偏光随时间增长会愈发严重；在另一些现有技术中，虽有算法对图像所有像素点单个依次进行降噪处理，但这种方式处理速度慢而无法满足工业检测上图的实时性。
申请内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质，用于解决现有技术中长曝光窗口图像因暗场漏电流而导致图像偏光严重的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种图像暗场漏电流的校正方法，其包括：获取暗场漏电流随时间变化的关系数据；根据待校正亮场图像的曝光等待窗口时间数据以及所述暗场漏电流随时间变化的关系数据，计算所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据；基于所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，对所述待校正亮场图像进行图像校正。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述获取暗场漏电流随时间变化的关系数据，其包括：获取多张无曝光条件下的暗场图像；以所述多张无曝光条件下的暗场图像为模板图像，计算暗场漏电流随时间变化的关系数据。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述方法包括：获取无曝光条件下的等时间间隔的多个曝光等待窗口时间节点所对应的暗场图像；以初始时间节点所对应的暗场图像为基底图像，分别计算其它暗场图像的漏电流与所述基底图像的漏电流之间的差值，以分别作为各对应时间节点下的漏电流噪声值；根据各对应时间节点下的漏电流噪声值，并基于高斯消元法，计算所述暗场漏电流随时间变化的关系数据。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述方法包括：构建包括四个未知系数的一元三次函数关系；基于以0s作为初始时间节点的五个无曝光条件下的暗场图像，计算得到四个对应的漏电流噪声值；以四个漏电流噪声值为所述一元三次函数关系的已知解来计算四个未知系数，据以形成暗场漏电流随时间变化的函数关系。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述方法包括：对经暗场漏电流校正后的图像，进行offset校正、offset校正及增益校正、offset校正及增益校正及坏点校正中的任意一种。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种图像暗场漏电流的校正装置，其包括：数据获取模块，用于获取暗场漏电流随时间变化的关系数据；图像处理模块，用于根据待校正亮场图像的曝光等待窗口时间数据以及所述暗场漏电流随时间变化的关系数据，计算所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，并用于基于所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，对所述待校正亮场图像进行图像校正。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述图像暗场漏电流的校正方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第四方面提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述图像暗场漏电流的校正方法。
如上所述，本申请的图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质，具有以下有益效果：本发明旨在基于校正算法来消除暗场漏电流噪声对图像质量的影响，使校正前后的图像效果大为改善，而且本发明中的校正算法计算耗时短，能够满足实时上图要求。
附图说明
图1A显示为本申请一实施例中曝光后等待窗口时间为0s的图像示意图。
图1B显示为本申请一实施例中曝光后等待窗口时间为35s的图像示意图。
图2显示为本申请一实施例中的图像暗场漏电流的校正方法的流程示意图。
图3显示为一像素点的暗场漏电流噪声随曝光等待窗口时间的灰度值变化拟合曲线示意图。
图4显示为本申请实施例一中步骤S21的子步骤的流程示意图。
图5A显示为本申请一实施例中的未采用本发明技术方案的图像效果示意图。
图5B显示为本申请一实施例中的采用了本发明技术方案的图像效果示意图。
图6显示为本申请一实施例中的图像暗场漏电流的校正装置的结构示意图。
图7显示为本申请一实施例中的电子终端的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。另外，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
工业检测的X射线探测器，有需要较长的曝光等待窗口时间的(100s)；而非晶硅x射线线阵成像探测器，若等待曝光的开窗时间较长，在此期间，不可避免地会出现漏电流噪声增长的情况。曝光后等待窗口时间越长，采集得到的图像的漏电流噪声越大。
如图1A和1B所示，分别展示了曝光后等待窗口时间为0s的图像以及曝光后等待窗口时间为35s的图像。其中，曝光后等待窗口时间为35s的图像的灰度为2900，曝光后等待窗口时间为0s的图像的灰度为2200，前者的图像灰度亮于后者，因此曝光后等待窗口时间越长，采集得到的图像的漏电流噪声越大。
应理解的是，暗场漏电流是指在没有光照时，平板探测器中的光电二极管在反向偏压的作用下，其PN结结区被拉宽，并同时产生微弱的反向电流，该电流便被称为暗场漏电流。漏电流噪声是指，由于暗场漏电流的存在，即使探测器未经曝光，产生的图像也会被附加一层信息，该暗场信息与曝光产生的信息一同体现在图像灰度值的增加上。暗场漏电流引起的那部分灰度值的增加即为噪声；类似的原理，曝光引起的图像灰度值的增加叫做光增益。
有鉴于此，本发明提供图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质，旨在基于校正算法来消除暗场漏电流噪声对图像质量的影响，使校正前后的图像效果大为改善，而且本发明中的校正算法计算耗时短，能够满足实时上图要求。下文，将结合多个实施例来对本发明的技术方案做详尽说明。
实施例一
如图2所示，展示了本发明一实施例中的图像暗场漏电流的校正方法的流程示意图。本实施例的校正方法包括步骤S21～S23。
需说明的是，本实施例的校正方法可应用于多种类型的硬件设备。所述硬件设备可以是控制器，如ARM(Advanced RISC Machines)控制器、FPGA(Field Programmable GateArray)控制器、SoC(System on Chip)控制器、DSP(Digital Signal Processing)控制器、或者MCU(Micorcontroller Unit)控制器等等；所述硬件设备也可以是包括存储器、存储控制器、一个或多个处理单元(CPU)、外设接口、RF电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出(I/O)子系统、显示屏、其他输出或控制设备，以及外部端口等组件的计算机；所述计算机包括但不限于如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能电视、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)等个人电脑。在另一些实施方式中，所述硬件设备还可以是服务器，所述服务器可以根据功能、负载等多种因素布置在一个或多个实体服务器上，也可以由分布的或集中的服务器集群构成，本实施例不作限定。
在步骤S21中，获取暗场漏电流随时间变化的关系数据。
具体的，暗场漏电流随时间变化的关系数据是指漏电流噪声值随曝光窗口等待时间的变化情况，以图3中坐标为(1400,1500)的像素点的暗场漏电流噪声随曝光时间的灰度值变化拟合曲线为例，该拟合曲线采用下式1)来拟合：
y(t)＝at3+bt2+ct+d； 公式1)
其中，y(t)表示曝光等待窗口时间t下的暗场漏电流噪声图像，本实施例中记为2448*2048矩阵；a、b、c、d为系数矩阵，也是2448*2048矩阵；t为曝光等待时间。
在一些可选的实现方式中，步骤S21又包括图4中所示的子步骤S211和S212，来确定系数矩阵a、b、c、d。
在步骤S211中，获取多张无曝光条件下的暗场图像。
在步骤S212中，以所述多张无曝光条件下的暗场图像为模板图像，计算暗场漏电流随时间变化的关系数据。
具体来说，可获取无曝光条件下的等时间间隔的多个曝光等待窗口时间节点所对应的暗场图像；以初始时间节点所对应的暗场图像为基底图像，分别计算其它暗场图像的漏电流与所述基底图像的漏电流之间的差值，以分别作为各对应时间节点下的漏电流噪声值；根据各对应时间节点下的漏电流噪声值，并基于高斯消元法，计算所述暗场漏电流随时间变化的关系数据。
举例来说，可在无曝光条件下，拍摄曝光等待窗口时间t为0s、20s、40s、60s、80s的5张暗场图像Y0、Y1、Y2、Y3、Y4，用作暗场模板。以t＝0s的图像Y0作为基底，Y1-Y0、Y2-Y0、Y3-Y0、Y4-Y0则为4个时间下的漏电流噪声，分别记为y1、y2、y3、y4。
构建一包括了未知系数a、b、c、d的一元三次函数，基于y1、y2、y3、y4，可得到如下的式2)～式5)：
y1＝at13+bt12+ct1+d； 公式2)
y2＝at23+bt22+ct2+d； 公式3)
y3＝at33+bt32+ct3+d； 公式4)
y4＝at43+bt42+ct4+d； 公式5)
由于y1、y2、y3、y4为已知，t1＝20，t2＝40，t3＝60，t4＝80，故可基于2)～式5)来计算得到系数矩阵a、b、c、d，具体如下：
令
Figure GDA0003476086220000051
X＝(a,b,c,d)T，Y＝(y1,y2,y3,y4)T；
于是便有A·X＝Y。
对A矩阵进行高斯消元，改写为上三角矩阵，相应地对Y＝(y1,y2,y3,y4)T做行变换，即通过逐次消元后再回代求解得到系数矩阵a、b、c、d。
应理解的是，出于说明性目的而提供以上示例，并且以上示例不应被理解成是限制性的。同样的，该方法流程可以另外地或替代地包括其它特征或包括较少的特征，而未背离本发明的范围。
另外需说明的是，基于高斯消元法来获取暗场漏电流随时间变化的关系数据的方案，能够以非常快的速度(＜1s)来解得系数矩阵a、b、c、d，而一般算法通常需要对每个像素点做计算，运算量非常大，导致求解速度非常慢，通常为40min以上。因此，本实施例的技术方案不仅能够实现图像暗场漏电流校正，还能确保算法高效率，满足实时上图要求。
在步骤S22中，根据待校正亮场图像的曝光等待窗口时间数据以及所述暗场漏电流随时间变化的关系数据，计算所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据。
举例来说，若待校正亮场图像的曝光等待窗口时间为T，则根据暗场漏电流随时间变化的关系数据，可计算对应的暗场漏电流为(aT3+bT2+cT+d)。
在步骤S23中，基于所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，对所述待校正亮场图像进行图像校正。
拍摄亮场图像img时，读出该图像的曝光等待窗口时间T，对图像做去漏电流噪声处理，如下式6)所示
img_corr＝img–(aT3+bT2+cT+d)； 公式6)
其中，img表示校正前的图像；img_corr表示校正后的图像。
在一些可选的实现方式中，对亮场图像进行暗场漏电流的校正后，再对校正后的图像(即img_corr)进行偏置校正(offset校正)、增益校正(gain校正)、坏点校正(defect校正)中的任意一种或多种的组合，即可得到均匀图像。
为便于本领域技术人员理解，现结合图5A和5B来对本发明的技术效果做进一步的说明。图5A和5B都是对应于曝光等待窗口时间35s，其中图5A是未采用本发明技术方案的图像(其中心灰度约12000)，图5B是采用了本发明技术方案的图像(其中心灰度约10700)，而且两者相比，后者的信噪比高很多。由图可知，校正后的图像明显更加均匀，偏光情况大为改善。
实施例二
如图6所示，展示了本发明一实施例中的图像暗场漏电流的校正装置的结构示意图。本实施例的校正装置包括数据获取模块61和图像处理模块62。
数据获取模块61用于获取暗场漏电流随时间变化的关系数据；图像处理模块62用于根据待校正亮场图像的曝光等待窗口时间数据以及所述暗场漏电流随时间变化的关系数据，计算所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，并用于基于所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，对所述待校正亮场图像进行图像校正。
在一些可选的实现方式中，数据获取模块61还用于获取多张无曝光条件下的暗场图像，并以所述多张无曝光条件下的暗场图像为模板图像，计算暗场漏电流随时间变化的关系数据；图像处理模块62还用于对经暗场漏电流校正后的图像，进行偏置校正、增益校正、坏点校正中的任意一种。
需说明的是，本实施例的图像暗场漏电流的校正装置的实施方式，与上文实施例中的图像暗场漏电流的校正方法的实施方式类似，故不再赘述。
另外，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，图像处理模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上图像处理模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
实施例三
如图7所示，展示了本发明实施例提供的再一种电子终端的结构示意图。本实例提供的电子终端，包括：处理器71、存储器72、通信器73；存储器72通过系统总线与处理器71和通信器73连接并完成相互间的通信，存储器72用于存储计算机程序，通信器73用于和其他设备进行通信，处理器71用于运行计算机程序，使电子终端执行如上图像暗场漏电流的校正方法的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称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。
实施例四
在本实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述图像暗场漏电流的校正方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本申请提供图像暗场漏电流的校正方法、装置、电子终端、存储介质，旨在基于校正算法来消除暗场漏电流噪声对图像质量的影响，使校正前后的图像效果大为改善，而且本发明中的校正算法计算耗时短，能够满足实时上图要求。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种图像暗场漏电流的校正方法，其特征在于，包括：
获取暗场漏电流随时间变化的关系数据；包括：获取多张无曝光条件下的暗场图像；以所述多张无曝光条件下的暗场图像为模板图像，计算暗场漏电流随时间变化的关系数据；
根据待校正亮场图像的曝光等待窗口时间数据以及所述暗场漏电流随时间变化的关系数据，计算所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据；所述待校正亮场图像的曝光等待窗口时间在拍摄所述亮场图像时读取；
基于所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，对所述待校正亮场图像进行图像校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述多张无曝光条件下的暗场图像为模板图像，计算暗场漏电流随时间变化的关系数据，包括：
获取无曝光条件下的等时间间隔的多个曝光等待窗口时间节点所对应的暗场图像；
以初始时间节点所对应的暗场图像为基底图像，分别计算其它暗场图像的漏电流与所述基底图像的漏电流之间的差值，以分别作为各对应时间节点下的漏电流噪声值；
根据各对应时间节点下的漏电流噪声值，并基于高斯消元法，计算所述暗场漏电流随时间变化的关系数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述多张无曝光条件下的暗场图像为模板图像，计算暗场漏电流随时间变化的关系数据，包括：
构建包括四个未知系数的一元三次函数关系；
基于以0s作为初始时间节点的五个无曝光条件下的不同曝光等待窗口时间的暗场图像，计算得到四个对应的漏电流噪声值；
以四个漏电流噪声值为所述一元三次函数关系的已知解来计算四个未知系数，据以形成暗场漏电流随时间变化的函数关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对亮场图像进行暗场漏电流的校正后，再对校正后的图像进行偏置校正、增益校正及坏点校正中的任意一种或多种的组合。
5.一种图像暗场漏电流的校正装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取暗场漏电流随时间变化的关系数据；包括：获取多张无曝光条件下的暗场图像；以所述多张无曝光条件下的暗场图像为模板图像，计算暗场漏电流随时间变化的关系数据；
图像处理模块，用于根据待校正亮场图像的曝光等待窗口时间数据以及所述暗场漏电流随时间变化的关系数据，计算所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，并用于基于所述待校正亮场图像所需校正的暗场漏电流数据，对所述待校正亮场图像进行图像校正；所述待校正亮场图像的曝光等待窗口时间在拍摄所述亮场图像时读取。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述图像处理模块还用于：
对亮场图像进行暗场漏电流的校正后，再对校正后的图像进行偏置校正、增益校正及坏点校正中的任意一种或多种的组合。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述图像暗场漏电流的校正方法。
8.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求1至4中任一项所述图像暗场漏电流的校正方法。
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