CN112565637B - 一种单色sCMOS摄像机中低照度下条带噪声的去除方法 - Google Patents

一种单色sCMOS摄像机中低照度下条带噪声的去除方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单色sCMOS摄像机中低照度下条带噪声的去除方法，建立不同照度下的条带噪声的线性插值去噪模型，有效去除单色sCMOS摄像机中低照度下的条带噪声，计算简单，易于工程化实现，明显改善单色sCMOS摄像机低照度下的成像效果。解决了出现明显的条带噪声残留的问题，同时本发明减小计算量，易于工程化实现，条带噪声的去除效果显著。

Description

一种单色sCMOS摄像机中低照度下条带噪声的去除方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其是一种条带噪声的去除方法。
背景技术
单色sCMOS摄像机由于器件本身工艺问题，在低照度情况下成像会出现明显的条带装噪声。这种噪声会影响摄像机在低照度下的成像效果，从而影响后端的目标搜索与识别效率。
目前产品中常用的条带噪声去除方法，只是对暗背景下(1*10-4lx照度)的列条纹噪声进行固定采集与去除，随着照度的增加，sCMOS摄像机中芯片的输出也在升高，经试验验证，这种条带噪声随着照度增加会在一定范围内漂移升高。采用传统的条带噪声去除方法进行去噪处理后的sCMOS摄像机在1*10-3lx照度左右的场景中成像，会出现明显的条带噪声残留。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种单色sCMOS摄像机中低照度下条带噪声的去除方法，利用在1*10-4lx照度与1*10-2lx照度下，单色sCMOS摄像机条带噪声的增长特性，建立了不同照度下的条带噪声的线性插值去噪模型，有效去除单色sCMOS摄像机中低照度下的条带噪声，该方法计算简单，易于工程化实现，明显改善单色sCMOS摄像机低照度下的成像效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤是：
1)针对照度为1*10-4lx的均匀场景信号，得到单色sCMOS摄像机产品的暗背景图像信号数据IL，IL用矩阵标识如下：
Figure GDA0002935000110000011
其中，f1(i,j)为暗背景图像信号数据IL中每个图像像素点(i,j)的灰度值，IL为单帧图像，或者多帧图像的求取的平均图像；M为总行数，N为总列数,i＝1,2,…M,j＝1,2,…N；
2)针对暗背景图像信号数据IL，对其求取每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave；其中，求取公式如下所示：
Figure GDA0002935000110000021
Figure GDA0002935000110000022
3)计算出暗背景图像信号数据IL的列偏置量IL_b；其中，利用利用暗背景图像信号数据IL的每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave，求取公式如下所示：
IL_b(j)＝IL_Ave-IL_ColAve(j)
4)针对照度为1*10-2lx的均匀场景信号，得到单色sCMOS摄像机产品的灰背景图像信号数据IH；IH用矩阵标识如下：
Figure GDA0002935000110000023
其中f2(i,j)为灰背景图像信号数据IH中每个图像像素点的灰度值；IH是单帧图像，或者是多帧图像的求取的平均图像；
5)针对灰背景图像信号数据IH，对其求取每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave；其中，求取公式如下所示：
Figure GDA0002935000110000024
Figure GDA0002935000110000025
6)计算出灰背景图像信号数据IH的列偏置量IH_b；其中，利用灰背景图像信号数据IH的每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave，求取公式如下所示：
IH_b(j)＝IH_Ave-IH_ColAve(j)
7)对于单色sCMOS摄像机在低照度下正常工作的含带条带噪声的图像信号数据I，进行去条带计算得到新的图像信号数据Inew；其中，计算公式如下所示：
Figure GDA0002935000110000026
其中，fin(i,j)为含带条带噪声的图像信号数据I中每个图像像素点的灰度值，fout(i,j)为去条带计算得到新的图像信号数据Inew中每个图像像素点的灰度值。
本发明的有益效果在于利用在1*10-4lx照度与1*10-2lx照度下，单色sCMOS摄像机条带噪声的增长特性，建立了不同照度下的条带噪声的线性插值去噪模型，有效去除单色sCMOS摄像机中低照度下的条带噪声，解决了采用传统的条带噪声去除方法进行去噪处理后的sCMOS摄像机在1*10-3lx照度左右的场景中成像，出现明显的条带噪声残留的问题。同时本发明减小计算量，易于工程化实现，条带噪声的去除效果显著。
附图说明
图1本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的技术方案是对单色sCMOS摄像机通过A/D转换后读出图像信号数据后，做以下步骤的校正：
本发明假定已具备单色sCMOS摄像机产品，可调光照度的积分球设备，信号可以通过A/D转换读出图像信号数据并保存。
该发明的具体实现程序流程见图1。
具体实施方法步骤如下：
本发明假定已具备单色sCMOS摄像机产品，可调光照度的积分球设备，信号可以通过A/D转换读出图像信号数据并保存。
1)针对照度为1*10-4lx的均匀场景信号得到单色sCMOS摄像机产品的暗背景图像信号数据IL的步骤。IL可以用矩阵标识如下，其中f1(i,j)为暗背景图像信号数据IL中每个图像像素点的灰度值。这里的IL可以是单帧图像，也可以是多帧图像的求取的平均图像。M为总行数，N为总列数,i＝1,2,…M,j＝1,2,…N；
Figure GDA0002935000110000031
2)针对暗背景图像信号数据IL，对其求取每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave的步骤。其中，求取公式如下所示，M为总行数，N为总列数,i＝1,2,…M,j＝1,2,…N；
Figure GDA0002935000110000041
Figure GDA0002935000110000042
3)计算出暗背景图像信号数据IL的列偏置量IL_b的步骤。其中，需要利用利用暗背景图像信号数据IL的每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave.求取公式如下所示，M为总行数，N为总列数，j＝1,2,…N；
IL_b(j)＝IL_Ave-IL_ColAve(j)
4)针对照度为1*10-2lx的均匀场景信号得到单色sCMOS摄像机产品的灰背景图像信号数据IH的步骤。IH可以用矩阵标识如下，其中f2(i,j)为灰背景图像信号数据IH中每个图像像素点的灰度值。这里的IH可以是单帧图像，也可以是多帧图像的求取的平均图像。M为总行数，N为总列数，i＝1,2,…M,j＝1,2,…N；
Figure GDA0002935000110000043
5)针对灰背景图像信号数据IH，对其求取每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave的步骤。其中，求取公式如下所示，i＝1,2,…M,j＝1,2,…N；
Figure GDA0002935000110000044
Figure GDA0002935000110000045
6)计算出灰背景图像信号数据IH的列偏置量IH_b的步骤。其中，需要利用灰背景图像信号数据IH的每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave，求取公式如下所示，M为总行数，N为总列数，j＝1,2,…N；
IH_b(j)＝IH_Ave-IH_ColAve(j)
7)对于单色sCMOS摄像机在低照度下正常工作的含带条带噪声的图像信号数据I，进行去条带计算得到新的图像信号数据Inew的步骤。其中，计算公式如下所示，fin(i,j)为含带条带噪声的图像信号数据I中每个图像像素点的灰度值。fout(i,j)为去条带计算得到新的图像信号数据Inew中每个图像像素点的灰度值。
Figure GDA0002935000110000051
实施例：
下面以一款单色sCMOS摄像机产品的条带噪声去除为例说明。本方案使用的数字信号处理器(FPGA)控制器芯片为主处理器，采用片上逻辑资源进行数据存储与计算。采集帧频为25帧/秒，图像分辨率为1024×960。
首先，针对照度为1*10-4lx的均匀场景信号得到单色sCMOS摄像机产品的暗背景图像信号数据IL。这里的IL是3帧图像的求取的平均图像。960为总行数，1024为总列数,i＝1,2,…960,j＝1,2,…1024；
Figure GDA0002935000110000052
针对暗背景图像信号数据IL，对其求取每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave。其中，求取公式如下所示，960为总行数，1024为总列数,i＝1,2,…960,j＝1,2,…1024；
Figure GDA0002935000110000053
Figure GDA0002935000110000054
计算出暗背景图像信号数据IL的列偏置量IL_b。其中，需要利用利用暗背景图像信号数据IL的每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave.960为总行数，1024为总列数，以第550列为例，IL_b(550)＝26-37＝-11。
针对照度为1*10-2lx的均匀场景信号得到单色sCMOS摄像机产品的灰背景图像信号数据IH。这里的IH是3帧图像的求取的平均图像。960为总行数，1024为总列数,i＝1,2,…960,j＝1,2,…1024；
Figure GDA0002935000110000055
针对灰背景图像信号数据IH，对其求取每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave的步骤。其中，求取公式如下所示，i＝1,2,…960,j＝1,2,…1024，
Figure GDA0002935000110000061
Figure GDA0002935000110000062
计算出灰背景图像信号数据IH的列偏置量IH_b的步骤。其中，需要利用灰背景图像信号数据IH的每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave，960为总行数，1024为总列数，以550列为例，IH_b(550)＝467-496＝-29
7)对于单色sCMOS摄像机在低照度下正常工作的含带条带噪声的图像信号数据I，进行去条带计算得到新的图像信号数据Inew。其中，计算公式如下所示，fin(i,j)为含带条带噪声的图像信号数据I中每个图像像素点的灰度值。fout(i,j)为去条带计算得到新的图像信号数据Inew中每个图像像素点的灰度值，以(550，550)像元为例，fin(550,550)＝379，
Figure GDA0002935000110000063

Claims (1)

1.一种单色sCMOS摄像机中低照度下条带噪声的去除方法，其特征在于包括下述步骤：
1)针对照度为1*10-4lx的均匀场景信号，得到单色sCMOS摄像机产品的暗背景图像信号数据IL，IL用矩阵标识如下：
Figure FDA0003601784270000011
其中，f1(i,j)为暗背景图像信号数据IL中每个图像像素点(i,j)的灰度值，IL为单帧图像，或者多帧图像的求取的平均图像；M为总行数，N为总列数,i＝1,2,…M,j＝1,2,…N；
2)针对暗背景图像信号数据IL，对其求取每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave；其中，求取公式如下所示：
Figure FDA0003601784270000012
Figure FDA0003601784270000013
3)计算出暗背景图像信号数据IL的列偏置量IL_b；其中，利用暗背景图像信号数据IL的每列图像数据均值IL_ColAve与整幅图像均值IL_Ave，求取公式如下所示：
IL_b(j)＝IL_Ave-IL_ColAve(j)
4)针对照度为1*10-2lx的均匀场景信号，得到单色sCMOS摄像机产品的灰背景图像信号数据IH；IH用矩阵标识如下：
Figure FDA0003601784270000014
其中f2(i,j)为灰背景图像信号数据IH中每个图像像素点的灰度值；IH是单帧图像，或者是多帧图像的求取的平均图像；
5)针对灰背景图像信号数据IH，对其求取每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave；其中，求取公式如下所示：
Figure FDA0003601784270000015
Figure FDA0003601784270000021
6)计算出灰背景图像信号数据IH的列偏置量IH_b；其中，利用灰背景图像信号数据IH的每列图像数据均值IH_ColAve与整幅图像均值IH_Ave，求取公式如下所示：
IH_b(j)＝IH_Ave-IH_ColAve(j)
7)对于单色sCMOS摄像机在低照度下正常工作的含条带噪声的图像信号数据I，进行去条带计算得到新的图像信号数据Inew；其中，计算公式如下所示：
Figure FDA0003601784270000022
其中，fin(i,j)为含条带噪声的图像信号数据I中每个图像像素点的灰度值，fout(i,j)为去条带计算得到新的图像信号数据Inew中每个图像像素点的灰度值。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616255A (en) * 1983-04-07 1986-10-07 Victor Company Of Japan Ltd. Color television signal generating apparatus having circuit for reducing noise in output primary color signals of camera tube having color-resolving striped filter
US6711283B1 (en) * 2000-05-03 2004-03-23 Aperio Technologies, Inc. Fully automatic rapid microscope slide scanner
JP2007283750A (ja) * 2006-03-24 2007-11-01 Seiko Epson Corp バンディング補正情報生成装置、バンディング補正情報生成方法、およびバンディング補正情報生成プログラム、印刷装置、印刷方法、および印刷プログラム、ならびに前記プログラムを記録した記録媒体
EP2645708A2 (en) * 2012-03-30 2013-10-02 FUJIFILM Corporation Stripe noise correction method of captured image, photographing apparatus and electronic endoscopic apparatus
CN106651784A (zh) * 2016-10-11 2017-05-10 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种用于去除高斯固定图案噪声的非均匀校正方法
CN108462837A (zh) * 2018-03-13 2018-08-28 中兴通讯股份有限公司 拍摄方法及装置
CN110211074A (zh) * 2019-05-31 2019-09-06 天津大学 低照度电子散斑干涉条纹图像增强方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616255A (en) * 1983-04-07 1986-10-07 Victor Company Of Japan Ltd. Color television signal generating apparatus having circuit for reducing noise in output primary color signals of camera tube having color-resolving striped filter
US6711283B1 (en) * 2000-05-03 2004-03-23 Aperio Technologies, Inc. Fully automatic rapid microscope slide scanner
JP2007283750A (ja) * 2006-03-24 2007-11-01 Seiko Epson Corp バンディング補正情報生成装置、バンディング補正情報生成方法、およびバンディング補正情報生成プログラム、印刷装置、印刷方法、および印刷プログラム、ならびに前記プログラムを記録した記録媒体
EP2645708A2 (en) * 2012-03-30 2013-10-02 FUJIFILM Corporation Stripe noise correction method of captured image, photographing apparatus and electronic endoscopic apparatus
CN106651784A (zh) * 2016-10-11 2017-05-10 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种用于去除高斯固定图案噪声的非均匀校正方法
CN108462837A (zh) * 2018-03-13 2018-08-28 中兴通讯股份有限公司 拍摄方法及装置
CN110211074A (zh) * 2019-05-31 2019-09-06 天津大学 低照度电子散斑干涉条纹图像增强方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Juntao Guan 等.Learning Spatiotemporal Features for Single Image Stripe Noise Removal.《IEEE》.2019, *
张元涛等.高灵敏度低噪声科学级CMOS图像传感器微光探测.《激光与光电子学进展》.2018,(第08期), *
蒋瑜 等.基于随机舍弃邻域的低照度图像去噪算法.《大众科技》.2015,(第12期), *
袁涛等.LFMCW雷达强散射干扰特性及微弱目标探测方法.《空军预警学院学报》.2019,(第02期), *
郭玲玲 等.推扫式遥感相机图像条带噪声去除方法.《光学学报》.2013,第33卷(第8期), *
马志远.基于暗通道先验的低照度图像增强算法的研究.《硕士论文库》.2018, *

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Publication number Publication date
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