CN112911143B - 双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，包括预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线；在不开启曝光的情况下和开启曝光的情况下对拍摄对象进行两次拍照，获得拍摄对象各像素点的第一电压值和第二电压值；之后根据第一电压值、第二电压值和电压/光通量标准曲线求得各像素点的真实光通量值；将真实光通量值代入电压/光通量标准曲线求得各像素点的真实电压值转换成成像所需的像素数据进行成像。本发明的成像方法由于还在未曝光条件下对拍摄对象进行了拍照，这样就可以获得拍照时干扰光的光通量，之后再去除干扰光，成像后的图片具有更高的保真度，加快了证件读取速度，减少游客的进站时间。

Description

双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法
技术领域
本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法。
背景技术
目前火车一直以来都是中国出行最重要的交通工具，每年火车人才高达60亿。尤其春运和长假的时候，火车运力达到高度饱和，对进站检验带来了很大压力。如果每年能把60亿张火车票省下，也算是响应中国一直在提倡的环保，无纸化政策。
基于以上两点火车站进站闸机系统因此应运而生，该系统通过证件识别器拍照获取到证件照片，并通过OCR获取到证件信息，根据信息判断是否开闸进站，因而大大降低了进站的压力。当前国内几家证件识别器都有一个问题，对外界光干扰处理很不好，或者压根没有处理，导致证件识别器照出来的照片很难做OCR识别，从而也就减缓了进站的速度。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于解决现有证件识别器拍照时对光干扰缺乏处理，导致拍摄出来的图片难以用于OCR识别的技术问题。
本发明提供了一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其中，所述成像方法包括：
预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线；
在不开启曝光的情况下利用所述摄像头对拍摄对象进行第一次拍照，获得拍摄对象各像素点的第一电压值；
在开启曝光的情况下利用所述摄像头对拍摄对象进行第二次拍照，获得拍摄对象各像素点的第二电压值；
根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值；
将所述真实光通量值代入所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实电压值；
将所述真实电压值转换成成像所需的像素数据，利用所述像素数据进行成像。
所述的双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其中，所述预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线包括：
设备上电并在所述摄像头的物镜上放上平整的白卡或白纸；
以白光作为曝光光源，不停的调整曝光时间，求得摄像头图像传感器各像素点的最小饱和曝光时间；
等差调整所述最小饱和曝光时间，拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/最小饱和曝光时间曲线，以所述电压/最小饱和曝光时间曲线作为所述电压/光通量标准曲线。
所述的双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其中，所述根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值包括：
通过所述第二电压值减去所述第一电压值获得第三电压值；
将所述第三电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的所述真实光通量值。
所述的双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其中，若所述第二电压值小于所述第一电压值，则所述第三电压值等于零。
所述的双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其中，所述根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值包括：
将所述第一电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的第一光通量值；
将所述第二电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的第二光通量值；
将所述第二光通量值减去所述第一光通量值得到拍摄对象各像素点的所述真实光通量值。
所述的双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其中，若所述第二光通量值小于所述第一光通量值，则所述真实光通量值等于零。
所述的双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其中，所述以白光作为曝光光源，不停的调整曝光时间，求得摄像头图像传感器各像素点的最小饱和曝光时间在暗室中进行操作。
有益效果：本发明提供了一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，包括预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线；在不开启曝光的情况下和开启曝光的情况下对拍摄对象进行两次拍照，获得拍摄对象各像素点的第一电压值和第二电压值；之后根据第一电压值、第二电压值和电压/光通量标准曲线求得各像素点的真实光通量值；将真实光通量值代入电压/光通量标准曲线求得各像素点的真实电压值转换成成像所需的像素数据进行成像。本发明的成像方法由于还在未曝光条件下对拍摄对象进行了拍照，这样就可以获得拍照时干扰光的光通量，之后再去除干扰光，成像后的图片具有更高的保真度，加快了证件读取速度，减少游客的进站时间。
附图说明
图1为本发明一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法的流程框图；
图2为本发明一种步骤S100的流程框图；
图3为本发明一种步骤S400的流程框图；
图4为本发明另一种步骤S400的流程框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明提供了一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，所述成像方法包括：
S100、预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线；
S200、在不开启曝光的情况下利用所述摄像头对拍摄对象进行第一次拍照，获得拍摄对象各像素点的第一电压值；
S300、在开启曝光的情况下利用所述摄像头对拍摄对象进行第二次拍照，获得拍摄对象各像素点的第二电压值；
S400、根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值；
S500、将所述真实光通量值代入所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实电压值；
S600、将所述真实电压值转换成成像所需的像素数据，利用所述像素数据进行成像。
具体来说，摄像头图像传感器可以对物体反射的光进行采集并转换成电压信号，并通过AD芯片把每个像素点的电压信号转成数据，再把这些数据通过图像处理可以得到人们想要的照片。在这里我们希望物体反射的光只有曝光光源的光，而现实中还存在两种干扰光。一种是外界光直接射进图像传感器的光，第二种是外界光打在物体上再反射到图像传感器。如果对着两种光不做处理或处理不当会导致照片亮度及颜色严重失真。
假设图像传感器中的一个像素点采集到的AD信号为V，光通量为Φ，曝光时间等于t。可以列出等式V＝f(Φt)，根据该公式我们需要对图像传感器中的每个点每个颜色拟合出的V-Φ坐标曲线。由于Φ很难准确改变其值，可以通过固定Φ值改变t值来做出V-t坐标曲线，也就是说用V-t坐标曲线代替V-Φ坐标曲线。固定Φ值也很简单，曝光光源本来就是固定的白色LED光源，反射物体可以用平滑的白卡或白纸，这样不仅保证每个点的强度一致，还可以保证RGB三种颜色也是一致的。拟合曲线时一定要防止外界干扰，所以最好放进暗室进行操作。
在开曝光的情况在获得的图像传感器光通量Φ等于物体反射曝光光源的光通量Φ1，加上干扰光(外界光直射光，外界光打在物体上再反射的光)通量Φ2，在此Φ1才是我们要求得的光通量。Φ1＝Φ-Φ2于是我们需要照两张照片，一张背景照片就是在不开曝光灯但是相同曝光时间的情况下测得V2值，并根据V-Φ曲线求出干扰光通量Φ2，第二张打开曝光测得V值，并根据V-Φ曲线求出光通量Φ。从而得出Φ1。
本方法通过对图像传感器的特性，不仅去除外界光干扰，同时还有很高的保真度。因此大大加快了证件读取的速度，减少了游客进站时间，大大降低了火车站的压力。
参见图2，在本发明一种可选的实施方式中，所述预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线包括：
S101、设备上电并在所述摄像头的物镜上放上平整的白卡或白纸；
S102、以白光作为曝光光源，不停的调整曝光时间，求得摄像头图像传感器各像素点的最小饱和曝光时间；
S103、等差调整所述最小饱和曝光时间，拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/最小饱和曝光时间曲线，以所述电压/最小饱和曝光时间曲线作为所述电压/光通量标准曲线。
参见图3，在本发明一种可选的实施方式中，所述根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值包括：
S401、通过所述第二电压值减去所述第一电压值获得第三电压值；
S402、将所述第三电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的所述真实光通量值。
在本发明一种可选的实施方式中，若所述第二电压值小于所述第一电压值，则所述第三电压值等于零。
参见图4，在本发明一种可选的实施方式中，所述根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值包括：
S410、将所述第一电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的第一光通量值；
S420、将所述第二电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的第二光通量值；
S430、将所述第二光通量值减去所述第一光通量值得到拍摄对象各像素点的所述真实光通量值。
在本发明一种可选的实施方式中，若所述第二光通量值小于所述第一光通量值，则所述真实光通量值等于零。
在本发明一种可选的实施方式中，所述以白光作为曝光光源，不停的调整曝光时间，求得摄像头图像传感器各像素点的最小饱和曝光时间在暗室中进行操作。
实施例1
本发明一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法的整体流程如下：
设备上电并且物镜上放上平整的白卡或白纸；
不停的调整曝光时间，求得最小饱和曝光时间；
等差调整最小曝光时间，并拟合出V-t曲线，用V-t坐标曲线代替V-Φ坐标曲线；
在不曝光情况下获取所有像素点的电压信号V；
打开曝光获得获取所有像素点的电压信号V2；
通过V减去V2求得V1(V<V2时，V1＝0)；
用V1值通过V-Φ曲线求得Φ1；
把所有像素点Φ1值，根据图像传感器的分布实际情况计算出最终照片。
实施例2
本发明另一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法的整体流程如下：
设备上电并且物镜上放上平整的白卡或白纸；
不停的调整曝光时间，求得最小饱和曝光时间；
等差调整最小曝光时间，并拟合出V-t曲线，用V-t坐标曲线代替V-Φ坐标曲线；
在不曝光情况下获取所有像素点的电压信号V；
打开曝光获得获取所有像素点的电压信号V2；
分别把V，V2通过V-Φ曲线求得Φ，Φ2；
用Φ值减去Φ2值求得Φ1(Φ<Φ2时，Φ1＝0)；
把所有像素点Φ1值，根据图像传感器的分布实际情况计算出最终照片。
综上所述，本发明提供了一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，包括预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线；在不开启曝光的情况下和开启曝光的情况下对拍摄对象进行两次拍照，获得拍摄对象各像素点的第一电压值和第二电压值；之后根据第一电压值、第二电压值和电压/光通量标准曲线求得各像素点的真实光通量值；将真实光通量值代入电压/光通量标准曲线求得各像素点的真实电压值转换成成像所需的像素数据进行成像。本发明的成像方法由于还在未曝光条件下对拍摄对象进行了拍照，这样就可以获得拍照时干扰光的光通量，之后再去除干扰光，成像后的图片具有更高的保真度，加快了证件读取速度，减少游客的进站时间。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种双极限差分光通量自适应去除光干扰的成像方法，其特征在于，所述成像方法包括：
预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线；
在不开启曝光的情况下利用所述摄像头对拍摄对象进行第一次拍照，获得拍摄对象各像素点的第一电压值；
在开启曝光的情况下利用所述摄像头对拍摄对象进行第二次拍照，获得拍摄对象各像素点的第二电压值；
根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值；
将所述真实光通量值代入所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实电压值；
将所述真实电压值转换成成像所需的像素数据，利用所述像素数据进行成像；
所述预先拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/光通量标准曲线包括：
设备上电并在所述摄像头的物镜上放上平整的白卡或白纸；
在暗室中，以白光作为曝光光源，不停的调整曝光时间，求得摄像头图像传感器各像素点的最小饱和曝光时间；
等差调整所述最小饱和曝光时间，拟合出摄像头图像传感器各像素点的电压/最小饱和曝光时间曲线，以所述电压/最小饱和曝光时间曲线作为所述电压/光通量标准曲线；
所述根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值包括：
通过所述第二电压值减去所述第一电压值获得第三电压值；若所述第二电压值小于所述第一电压值，则所述第三电压值等于零；
将所述第三电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的所述真实光通量值；
或者所述根据所述第一电压值、所述第二电压值和所述电压/光通量标准曲线求得拍摄对象各像素点的真实光通量值包括：
将所述第一电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的第一光通量值；
将所述第二电压值代入所述电压/光通量标准曲线获得拍摄对象各像素点的第二光通量值；
将所述第二光通量值减去所述第一光通量值得到拍摄对象各像素点的所述真实光通量值；若所述第二光通量值小于所述第一光通量值，则所述真实光通量值等于零。
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