CN113271393B - 一种多波段的平场校正方法、装置及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多波段的平场校正方法、装置及计算机可读介质，属于图像处理技术领域。该方法包括：基于目标区域在自然光源环境下三个波段对应的灰度权重和三个波段光源环境下所采集目标区域的三个灰度值，确定目标区域在自然光源下的平场灰度值；之后，针对目标区域中任一像元：基于目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及目标区域的平场灰度值，确定像元的灰度校正系数；并利用灰度校正系数对像元的灰度值进行校正，得到像元平场灰度值。由此，能够使得目标区域中所有像元具有相同的灰度响应值，解决了现有技术中由于光源波段的变化导致图像传感器对像元响应不一致的问题。

Description

一种多波段的平场校正方法、装置及计算机可读介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种多波段的平场校正方法、装置及计算机可读介质。

背景技术

在图像传感器采集图像的过程中，由于图像传感器对光源波段响应、色彩串扰、工艺，以及设计等原因，因此灰度图中每个像元的响应会存在不一致的问题。在图像传感器采集均匀物体后生成的图像中多个像元的灰度值存在不一致的现象，例如垂直条纹，水平条纹，区域性的灰度不一致等现象。然而在智能制造等工业视觉领域中，同一图像中多个像元的灰度值不一致的现象会严重影响计算结果的准确性。为此，在高端工业相机等应用于需要进行精细检测或者进行高精度测量的领域中，需要针对图像传感器对像元响应的一致性进行校正。

传统平场校正算法主要是通过乘法运算进行校正，校正公式为Y＝X*k，其中Y为校正后输出灰度值，X为图像传感器的原始输出灰度值，图像中每个像元对应一个校正系数K；然而该校正系数没有考虑光源中波段对像元响应产生的影响，因此传统平场校正算法只适应于相同光源波段环境下图像像元的校正，对于不同光源波段环境下图像像元的响应无法实现有效的调整。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种多波段的平场校正方法、装置及计算机可读介质，能够有效调整自然光源中不同波段对像元响应的校正系数，从而使得不同波段对像元具有相同的响应。

为实现上述目的，根据本发明实施例第一方面，提供一种相机同步的方法，该方法包括：分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；根据三个所述灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；针对所述目标区域中任一像元：基于所述目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定所述像元的灰度校正系数；并利用所述灰度校正系数对所述像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

可选的，所述分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值，包括：分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下针对同一目标对象所采集的灰度图；将每个所述目标对象的灰度图划分成相同数量的单色区域；针对任一所述单色区域：获取所述红色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述绿色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述蓝色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；其中，每个所述第一灰度图对应的灰度值均满足第一预设饱和度。

可选的，所述确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重，包括：获取图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域的灰度图；从所述自然光源环境下所述目标区域的灰度图中分离出所述目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的三个灰度图，并获取所述三个灰度图的灰度值；基于所述三个灰度图的灰度值和图像传感器对红色波段的响应因子，确定所述自然光源环境下目标区域在红色波段的灰度权重；基于所述三个灰度图的灰度值和图像传感器对绿色波段的响应因子，确定所述自然光源环境下目标区域在绿色波段的灰度权重；基于所述三个灰度图的灰度值和图像传感器对蓝色波段的响应因子，确定所述自然光源环境下目标区域在蓝色波段的灰度权重。

可选的，所述根据三个所述灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，包括：对所述红色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加红色波段的灰度权重；对所述绿色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加绿色波段的灰度权重；对所述蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加蓝色波段的灰度权重；基于施加灰度权重的三个灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值。

可选的，所述基于所述目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定所述像元的灰度校正系数，包括：获取所述像元的位置信息，所述目标区域的位置信息以及所述目标区域的尺寸信息；根据所述目标区域的位置信息，确定位于所述目标区域下方且与所述目标区域相邻的目标区域，以及位于所述目标区域后且所述目标区域呈对角分布的相邻目标区域；确定每个相邻目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；基于所述目标区域对应的平场灰度值以及每个相邻目标区域对应的平场灰度值、所述目标区域的位置信息、所述目标区域的尺寸信息，以及所述像元的位置信息，确定所述像元的灰度校正系数。

可选的，所述利用所述灰度校正系数对所述像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值，包括：获取自然光源环境下所述像元输出的灰度值；从所述像元输出的灰度值中移除非线性灰度分量，得到线性灰度分量；利用所述灰度校正系数对所述像元的线性灰度分量进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

可选的，所述从所述像元输出的灰度值中移除非线性灰度分量，得到线性灰度分量，包括：分别获取图像传感器在所述红色、绿色，以及蓝色光源环境下所采集单色区域的第二灰度图；其中，每个所述第二灰度图的灰度值均满足第二预设饱和度，所述第二预设饱和度小于第一预设饱和度；基于所述红色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值、所述绿色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，以及所述蓝色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，确定所述单色区域在自然光源环境下对应的第二灰度值；基于所述目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及所述单色区域在自然光源环境下对应的第二灰度值，确定所述像元在自然光源环境下对应的第二灰度值，并将所述像元对应的第二灰度值确定为所述像元的非线性灰度分量；基于所述像元的灰度值以及所述像元的非线性灰度分量，确定像元的线性灰度分量。

为实现上述目的，根据本发明实施例第二方面，还提供一种多波段的平场校正装置，该装置包括：获取模块，用于分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值；第一确定模块，用于确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；第二确定模块，用于根据三个所述灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；校正模块，用于针对所述目标区域中任一像元：基于所述目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定所述像元的灰度校正系数；并利用所述灰度校正系数对所述像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

可选的，所述获取模块包括：第一获取单元，用于分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下针对同一目标对象所采集的灰度图；划分单元，用于将每个所述目标对象的灰度图划分成相同数量的单色区域；第二获取单元，用于针对任一所述单色区域：获取所述红色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述绿色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述蓝色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；其中，每个所述第一灰度图对应的灰度值均满足第一预设饱和度。

为实现上述目的，根据本发明实施例第三方面，还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

与现有技术相比，本发明实施例提供一种多波段的平场校正方法、装置及计算机可读介质，该方法首先分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值；并确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；之后，根据三个所述灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；由此，本发明实施例基于目标区域在自然光源环境下红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重，利用红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的三个灰度值对自然光源环境下目标区域对应的灰度图进行拟合，从而得到目标区域在自然光源环境下的平场灰度值。最后，针对所述目标区域中任一像元：基于所述目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定所述像元的灰度校正系数；并利用所述灰度校正系数对所述像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。由此，能够动态调整图像传感器对像元灰度值的响应，使得目标区域中所有像元具有相同的灰度响应值，解决了现有技术中由于光源波段的变化导致图像传感器对像元响应不一致的问题。

需要理解的是，本发明的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本发明的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1为本发明一实施例多波段的平场校正方法的示意性流程图；

图2为本发明另一实施例确定自然光源环境下目标区域在三个波段的灰度权重的示意性流程图；

图3为本发明再一实施例确定像元灰度校正系数的示意性流程图；

图4为本发明又一实施例确定在自然光源环境下像元的校正灰度值的示意性流程图；

图5为本发明一实施例中目标区域的位置图；

图6为本发明一实施例多波段的平场校正系统的示意性框图；

图7为本发明一实施例多波段的平场校正方法的示意性框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

如图1所示，本发明一实施例多波段的平场校正方法的示意性流程图。一种多波段的平场校正方法，具体操作流程如下：S101，分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值； S102，确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；S103，根据三个灰度权重，以及红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；S104，针对目标区域中任一像元：基于目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定像元的灰度校正系数；并利用灰度校正系数对像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下像元的校正灰度值。

在S101中，图像传感器在红色、绿色和蓝色光源下采集同一单色区域的第一灰度图。例如，单色区域可以是分布均匀的白纸，也可以是白纸中的一部分；例如，分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下针对同一目标对象所采集的灰度图；譬如，图像传感器在红色、绿色和蓝色光源下采集分布均匀的白纸的灰度图；其中，灰度图对应的灰度值饱和度应控制在80-90%。之后将每个目标对象的灰度图划分成相同数量的单色区域；针对任一单色区域：获取红色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取绿色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取蓝色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值。

需要说明的是，红色光源是指红色波段对应的光源，绿色光源是指绿色波段对应的光源，蓝色光源是指蓝色波段对应的光源。

还需要说明的是，第一预设饱和度是根据具体应用场景确定的。

在S102中，在自然光源环境下获取目标区域的灰度图，基于目标区域的灰度图确定目标区域在红色、蓝色和绿色波段对应的灰度权重。例如，将目标区域的灰度图输入模型，利用模型处理后输出目标区域在红色、蓝色和绿色波段对应的灰度权重。还可以是基于其他算法确定目标区域在三个波段的灰度权重，在这里不作太多限定。

需要说明的是，由于采用同一图像传感器采集，因此目标区域的大小于单色区域大小一致。

在S103中，示例性的，对所述红色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加红色波段的灰度权重；对所述绿色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加绿色波段的灰度权重；对所述蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加蓝色波段的灰度权重；基于施加灰度权重的三个灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值。

例如，平场灰度值的计算公式如下式（1）所示：

；

式（1）；

其中，

表示的是目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；

表示红色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值；

表示蓝色光源环境下 单色区域的第一灰度图对应的灰度值；

表示蓝色光源环境下单色区域的第一灰度 图对应的灰度值；

表示红色波段的灰度权重；

表示蓝色波段的灰度权重；

表示绿色波段的灰度权重；m和n用于表示单色区域的位置，例如单色区域或者目标 区域在整个目标对象灰度图中处于第m行第n列的位置处，如图5所示。

由此，通过调整自然光源下三个灰度权重，能够有效调整色温波段对平场灰度值的影响。

在S104中，在这里，像元输出目标区域灰度图对应像素的灰度值。通过计算像元的校正系数，并基于校正系数对像元输出的灰度值进行校正，从而使得目标区域所有像元输出的灰度值相同，进而实现了自然光源下目标区域对应的所有像元的响应是一致的。

需要说明的是，像元输出的灰度值是指在自然光源环境下目标区域灰度图中与像元对应的像素的灰度值。

本发明实施例基于目标区域在自然光源环境下红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重，利用红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的三个灰度值对自然光源环境下目标区域对应的灰度图进行拟合，从而得到目标区域在自然光源环境下的平场灰度值；之后针对目标区域中的任一像元，基于目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定像元的灰度校正系数；并利用灰度校正系数对像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。由此，能够实时调整图像传感器对目标区域中像元灰度值的响应，使得目标区域中所有像元具有相同的灰度响应值，解决了现有技术中由于光源波段的变化导致图像传感器对像元灰度值响应不一致的问题，从而能够获得质量更好的图像。

如图2所示，本发明另一实施例确定自然光源环境下目标区域在三个波段的灰度权重的示意性流程图。本实施例是在前述实施例的基础上进一步优化得到的。确定自然光源环境下目标区域在三个波段的灰度权重，至少包括如下操作流程：S201，获取图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域的灰度图；S202，从自然光源环境下目标区域的灰度图中分离出目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的三个灰度图，并获取三个灰度图的灰度值；S203，基于三个灰度图的灰度值和图像传感器对红色波段的响应因子，确定自然光源环境下目标区域在红色波段的灰度权重；S204，基于三个灰度图的灰度值和图像传感器对绿色波段的响应因子，确定自然光源环境下目标区域在绿色波段的灰度权重；S205，基于三个灰度图的灰度值和图像传感器对蓝色波段的响应因子，确定自然光源环境下目标区域在蓝色波段的灰度权重。

例如，将自然光源环境下目标区域的灰度图转换成Bayer格式，之后从Bayer格式的灰度图中提取出红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的三个灰度图。图像传感器对红色波段的响应因子、对绿色波段的响应因子，以及对蓝色波段的响应因子是通过多次测量拟合获得的。在图像传感器确定后，上述三个响应因子也是确定的。

目标区域在红色波段灰度权重的计算公式如式（2）所示：

式（2）；

目标区域在绿色波段灰度权重的计算公式如式（3）所示：

式（3）；

目标区域在蓝色波段灰度权重的计算公式如式（4）所示：

式（4）；

其中，

，

，

分别表示图像传感器对红色波段的响应因子、对绿色波段的响应因 子，以及对蓝色波段的响应因子；

表示目标区域在红色波段灰度图的灰度值；

表示目标区域在绿色波段灰度图的灰度值；

表示目标区域在蓝色波段灰度 图的灰度值。

需要说明的是，本实施例中红色波段、绿色波段和蓝色波段均是指均匀的光波段。

本实施例从自然光源环境下目标区域的灰度图中分离出三个均匀波段的灰度图，并基于三个灰度图对应的灰度值以及图像传感器对三个波段的响应因子，分别确定自然光源环境下目标区域在三个波段的灰度权重；由此，能够准确确定目标区域在自然光源环境下三个波段的灰度权重，从而提高了目标区域平场灰度值计算的准确率。

如图3所示，本发明再一实施例确定像元灰度校正系数的示意性流程图。本实施例是在前述实施例的基础上进一步优化得到的。确定像元灰度校正系数，至少包括如下操作流程：S301，获取像元的位置信息，目标区域的位置信息以及目标区域的尺寸信息；S302，根据目标区域的位置信息，确定位于目标区域下方且与目标区域相邻的目标区域，以及位于目标区域后且目标区域呈对角分布的相邻目标区域；S303，确定每个相邻目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；S304，基于目标区域对应的平场灰度值以及每个相邻目标区域对应的平场灰度值、目标区域的位置信息、目标区域的尺寸信息，以及像元的位置信息，确定像元的灰度校正系数。

具体地，像元的灰度校正系数的计算公式如式（5）所示：

式（5）；

其中，

表示像元的灰度校正系数；

表示位于目标区域后且与目标 区域相邻的一个目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；

表示位于目标区域后且与目标区域相邻的另一个目标区域在自然 光源环境下对应的平场灰度值；

和

均用于表示目标区域的长和宽的长度值（x，y）用于表 示像元的坐标。

需要说明的是，本实施例的目标区域是指具有规则形状的矩形区域。

由此，能够基于目标区域中像元的位置对目标区域中像元的校正系数进行准确调整，从而实现动态调整不同位置像元的校正系数，进而为实现自然光源下目标区域中所有像元的响应一致性提供了保障。

如图4所示，本发明又一实施例确定在自然光源环境下像元的校正灰度值的示意性流程图。本实施例是在前述实施例的基础上进一步优化得到的。确定在自然光源环境下像元的校正灰度值，至少包括如下操作流程：S401，获取自然光源环境下所述像元输出的灰度值；S402，从像元输出的灰度值中移除非线性灰度分量，得到线性灰度分量；S403，利用灰度校正系数对所述像元的线性灰度分量进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

在S401中，根据目标区域在自然光源环境下的灰度图，获取像元在自然光源环境下的平场灰度值。

在S402和S403中，分别获取图像传感器在所述红色、绿色，以及蓝色光源环境下所采集单色区域的第二灰度图；其中，每个所述第二灰度图的灰度值均满足第二预设饱和度，所述第二预设饱和度小于第一预设饱和度，且所述第二预设饱和度和所述第一预设饱和度之和等于1，例如第二预设饱和度可以为10-20%。之后基于所述红色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值、所述绿色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，以及所述蓝色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的第二灰度值；基于所述目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及所述目标区域在自然光源环境下对应的第二灰度值，确定所述像元在自然光源环境下对应的第二灰度值，并将所述第二灰度值确定为所述像元的非线性灰度分量；基于所述像元的灰度值以及所述像元的非线性灰度分量，确定像元的线性灰度分量。

例如，目标区域在自然光源环境下对应的第二灰度值

的计算公式如式（6） 所示：

式（6）；

其中，

表示红色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值；

表示绿色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值；

表示蓝色光源环境下 单色区域的第二灰度图对应的灰度值；

像元在自然光源环境下对应的第二灰度值

的计算公式如下式（7）所示：

式（7）；

其中，

表示位于目标区域下方且与目标区域相邻的目标区域在自然光 源环境下对应的第二灰度值；

表示位于目标区域后且目标区域呈对角分布的 相邻目标区域在自然光源环境下对应的第二灰度值。

像元灰度值的校正是在现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable GateArray，缩写FPGA）的内部逻辑控制下按照式（8）的公式实现的。

像元在自然光源环境下的校正灰度值

的计算公式如式（8）所示：

式（8）；

其中，

表示像元输出的灰度值，

表示像元的线性灰度分量。

需要说明的是，本发明所有实施例中目标区域的灰度值均是指目标区域的平均灰度值。

图6为本发明一实施例多波段的平场校正系统的示意性框图，下面结合系统对本发明实施例的方法进行详细说明。

本实施例的平场校正方法是在相机的FPGA内部实现的。平场校正系统包括DDR存储器模块601、时序控制模块602、色温波段统计模块603、校正系数模块604、单色光源统计模块605，以及校正模块606。

单色光源统计模块605，用于统计图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值；还用于统计图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第二灰度图对应的灰度值。之后将所统计第一灰度图的灰度值和第二灰度图的灰度值发送给DDR存储器模块601。

在工业现场使用的时候，可以采用自然光源，把工业相机的滤光片更换为对应波段的窄带滤光片，就可以很容易的获取不同的单色光源环境，不需要改变现场的应用环境，以及光源的照明状况，从而引入不必要的影响。

色温波段统计模块603，用于在正常的工业应用环境（自然光源环境）下实时统计目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的三个灰度图的灰度值；并计算目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段的灰度权重；之后将统计的灰度值和灰度权重发送给DDR存储器模块601。

DDR存储器模块601，用于存储单色光源统计模块和色温波段统计模块的数据。

时序控制模块602，用于根据输入像元的时序，从DDR存储器模块中读取对应位置的数据，并将与像元对应的数据按照时序输入校正系数模块604。

校正系数模块604，用于根据时序控制模块输入的数据计算目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；并逐点计算像元的灰度校正系数进行。之后将计算结果输入到校正模块606。

校正模块606，用于对每个像元的灰度值进行校正，从而达到输出像元的灰度值相同。

在这里，数据流包括任意形式的灰度图和像元。

本发明提供系统，为高分辨率、高帧率的相机提供实时的平场校正，不仅解决了不同波段下像元响应的不一致性的问题，而且支持相机根据波段变化实时调整像元响应等问题，从而能够提供高精度的图像。

如图7所示，为本发明一实施例多波段的平场校正方法的示意性框图。一种多波段的平场校正装置，该装置700包括：获取模块701，用于分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值；第一确定模块702，用于确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；第二确定模块703，用于根据三个灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；校正模块704，用于针对目标区域中任一像元：基于目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定像元的灰度校正系数；并利用灰度校正系数对像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

在可选的实施例中，所述获取模块701包括：第一获取单元，用于分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下针对同一目标对象所采集的灰度图；划分单元，用于将每个目标对象的灰度图划分成相同数量的单色区域；第二获取单元，用于针对任一所述单色区域：获取红色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取绿色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值；其中，每个所述第一灰度图对应的灰度值均满足第一预设饱和度。

在可选的实施例中，第一确定模块702包括：获取单元，用于获取图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域的灰度图；分离单元，用于从自然光源环境下目标区域的灰度图中分离出目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的三个灰度图，并获取三个灰度图的灰度值；第一确定单元，用于基于三个灰度图的灰度值和图像传感器对红色波段的响应因子，确定自然光源环境下目标区域在红色波段的灰度权重；第二确定单元，用于基于三个灰度图的灰度值和图像传感器对绿色波段的响应因子，确定自然光源环境下目标区域在绿色波段的灰度权重；第三确定单元，用于基于三个灰度图的灰度值和图像传感器对蓝色波段的响应因子，确定自然光源环境下目标区域在蓝色波段的灰度权重。

在可选的实施例中，第二确定模块703包括：第一施加单元，用于对红色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加红色波段的灰度权重；第二施加单元，用于对绿色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加绿色波段的灰度权重；第三施加单元，用于对蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加蓝色波段的灰度权重；确定单元，用于基于施加灰度权重的三个灰度值，确定目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值。

在可选的实施例中，校正模块704包括：第一获取单元，用于获取像元的位置信息，目标区域的位置信息以及目标区域的尺寸信息；第一确定单元，用于根据目标区域的位置信息，确定位于目标区域下方且与目标区域相邻的目标区域，以及位于目标区域后且目标区域呈对角分布的相邻目标区域；第二确定单元，用于确定每个相邻目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；第三确定单元，用于基于目标区域对应的平场灰度值以及每个相邻目标区域对应的平场灰度值、目标区域的位置信息、目标区域的尺寸信息，以及像元的位置信息，确定像元的灰度校正系数。

在可选的实施例中，校正模块704还包括：第二获取单元，用于获取自然光源环境下所述像元输出的灰度值；移除单元，用于从像元输出的灰度值中移除非线性灰度分量，得到线性灰度分量；校正单元，用于利用灰度校正系数对像元的线性灰度分量进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

在可选的实施例中，移除单元包括：获取子单元，用于分别获取图像传感器在红色、绿色，以及蓝色光源环境下所采集单色区域的第二灰度图；其中，每个第二灰度图的灰度值均满足第二预设饱和度，第二预设饱和度小于第一预设饱和度；第一确定子单元，用于基于红色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值、绿色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，以及蓝色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，确定单色区域在自然光源环境下对应的第二灰度值；第二确定子单元，用于基于目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及单色区域在自然光源环境下对应的第二灰度值，确定像元在自然光源环境下对应的第二灰度值，并将像元对应的第二灰度值确定为像元的非线性灰度分量；第三确定子单元，用于基于像元的灰度值以及像元的非线性灰度分量，确定像元的线性灰度分量。

上述装置可执行本发明一实施例所提供的多波段的平场校正方法，具备执行多波段的平场校正方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的多波段的平场校正方法。

根据本发明再一实施例，还提供了一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当该一个或多个程序被该一个或多个处理器执行，使得该一个或多个处理器实现本发明上述实施例提供的多波段的平场校正方法。

本发明实施例另一方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，使得所述处理器至少执行如下所述的操作步骤：S101，分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值；每个第一灰度图的灰度值均满足第一预设饱和度；S102，确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；S103，根据三个灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；S104，针对目标区域中任一像元：基于目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，确定所述像元的灰度校正系数；并利用灰度校正系数对像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种多波段的平场校正方法，其特征在于，包括：

分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值；

确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；

根据三个所述灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；

针对所述目标区域中任一像元：获取所述像元的位置信息，所述目标区域的位置信息以及所述目标区域的尺寸信息；根据所述目标区域的位置信息，确定位于所述目标区域下方且与所述目标区域相邻的目标区域，以及位于所述目标区域后且所述目标区域呈对角分布的相邻目标区域；确定每个相邻目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；基于所述目标区域对应的平场灰度值以及每个相邻目标区域对应的平场灰度值、所述目标区域的位置信息、所述目标区域的尺寸信息，以及所述像元的位置信息，确定所述像元的灰度校正系数；并利用所述灰度校正系数对所述像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值，包括：

分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下针对同一目标对象所采集的灰度图；

将每个所述目标对象的灰度图划分成相同数量的单色区域；

针对任一所述单色区域：获取所述红色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述绿色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述蓝色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；

其中，每个所述第一灰度图对应的灰度值均满足第一预设饱和度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重，包括：

获取图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域的灰度图；

从所述自然光源环境下所述目标区域的灰度图中分离出所述目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的三个灰度图，并获取所述三个灰度图的灰度值；

基于所述三个灰度图的灰度值和图像传感器对红色波段的响应因子，确定所述自然光源环境下目标区域在红色波段的灰度权重；

基于所述三个灰度图的灰度值和图像传感器对绿色波段的响应因子，确定所述自然光源环境下目标区域在绿色波段的灰度权重；

基于所述三个灰度图的灰度值和图像传感器对蓝色波段的响应因子，确定所述自然光源环境下目标区域在蓝色波段的灰度权重。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述根据三个所述灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值，包括：

对所述红色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加红色波段的灰度权重；

对所述绿色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加绿色波段的灰度权重；

对所述蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值施加蓝色波段的灰度权重；

基于施加灰度权重的三个灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述灰度校正系数对所述像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值，包括：

获取自然光源环境下所述像元输出的灰度值；

从所述像元输出的灰度值中移除非线性灰度分量，得到线性灰度分量；

利用所述灰度校正系数对所述像元的线性灰度分量进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从所述像元输出的灰度值中移除非线性灰度分量，得到线性灰度分量，包括：

分别获取图像传感器在所述红色、绿色，以及蓝色光源环境下所采集单色区域的第二灰度图；其中，每个所述第二灰度图的灰度值均满足第二预设饱和度，所述第二预设饱和度小于第一预设饱和度；

基于所述红色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值、所述绿色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，以及所述蓝色光源环境下单色区域的第二灰度图对应的灰度值，确定所述单色区域在自然光源环境下对应的第二灰度值；

基于所述目标区域的位置信息以及尺寸信息、像元的位置信息，以及所述单色区域在自然光源环境下对应的第二灰度值，确定所述像元在自然光源环境下对应的第二灰度值，并将所述像元对应的第二灰度值确定为所述像元的非线性灰度分量；

基于所述像元的灰度值以及所述像元的非线性灰度分量，确定像元的线性灰度分量。

7.一种多波段的平场校正装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下所采集单色区域的第一灰度图对应的灰度值；

第一确定模块，用于确定图像传感器在自然光源环境下所采集目标区域在红色波段、绿色波段以及蓝色波段对应的灰度权重；

第二确定模块，用于根据三个所述灰度权重，以及所述红色、绿色、蓝色光源环境下单色区域的第一灰度图对应的灰度值，确定所述目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；

校正模块，用于针对所述目标区域中任一像元：获取所述像元的位置信息，所述目标区域的位置信息以及所述目标区域的尺寸信息；根据所述目标区域的位置信息，确定位于所述目标区域下方且与所述目标区域相邻的目标区域，以及位于所述目标区域后且所述目标区域呈对角分布的相邻目标区域；确定每个相邻目标区域在自然光源环境下对应的平场灰度值；基于所述目标区域对应的平场灰度值以及每个相邻目标区域对应的平场灰度值、所述目标区域的位置信息、所述目标区域的尺寸信息，以及所述像元的位置信息，确定所述像元的灰度校正系数；并利用所述灰度校正系数对所述像元输出的灰度值进行校正，得到在自然光源环境下所述像元的校正灰度值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

第一获取单元，用于分别获取图像传感器在红色、绿色、蓝色光源环境下针对同一目标对象所采集的灰度图；

划分单元，用于将每个所述目标对象的灰度图划分成相同数量的单色区域；

第二获取单元，用于针对任一所述单色区域：获取所述红色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述绿色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；获取所述蓝色光源环境下所述单色区域的第一灰度图对应的灰度值；其中，每个所述第一灰度图对应的灰度值均满足第一预设饱和度。

9.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

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