CN114205525B - 一种卷帘曝光的图像修正方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卷帘曝光的图像修正方法，包括：对被摄物进行拍摄预览，得到预览图像；在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点；在所述预览图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到未偏移的标定线；采用卷帘快门对被摄物进行曝光，得到原始图像；在所述原始图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到偏移后的标定线；比较未偏移及偏移后的标定线，计算出被摄物的变形量；根据被摄物的变形量，对所述原始图像进行修正，得到修正图像。该卷帘曝光的图像修正方法通过算法修正卷帘快门在对高速运动物体曝光时的被摄物变形。本发明还公开了一种卷帘曝光的图像修正装置及可读存储介质。

Description

一种卷帘曝光的图像修正方法、装置及可读存储介质
技术领域
本发明涉及摄像领域，尤其涉及一种卷帘曝光的图像修正方法、装置及可读存储介质。
背景技术
目前，采用CMOS传感器的摄像头一般采用卷帘快门进行曝光，在工作过程中，传感器中的像素阵列从上往下，一行接一行地依次放电、曝光，并在曝光结束后再对依次每行像素进行电荷模拟-数字转换，并最终将对应像素的数字数据从传感器传出，故传感器上不同行的像素之间存在曝光时间差。
当被摄物在高速运动时，由于曝光时间差的存在，照片中的被摄物从上往下会发生沿运动方向的变形，这就是卷帘快门的果冻效应。目前，为了避免此问题，一般采用机械快门来限制感光区的曝光时间，使所有感光像素都同时放电并同时曝光，但是机械快门的价格比较高，并且寿命和可靠性都不够理想；也可以使用全局快门来代替卷帘快门，但全局快门需要搭配CCD传感器使用，CCD传感器的价格通常是同规格CMOS传感器的数倍，这无疑会增加产品成本。
如中国专利CN201810121622.8 中公开一种多摄像头的同步拍摄方法，多个摄像头位于同一拍摄平面上，包括如下步骤步骤1：获取拍摄指令；步骤2：控制至少两个摄像头同时以相同的曝光时长进行全局曝光，获取至少两张第一拍摄图像。该同步拍摄方法将多个摄像头同时采用全局曝光方式以相同的曝光时长进行拍摄，通过所述处理器分别向多个摄像头发出的同步信号来使多个摄像头同时开始全局曝光，并经过相同的曝光时长后，同时结束全局曝光，由于多个摄像头之间的全局曝光是同步开始和同步结束的，不存在时间差，对于运动物体来说，同一被摄物在不同摄像头上获取的拍摄图像之间没有位移差，这在后续的图像处理过程中，能够降低所述处理器中的图像处理算法对多张拍摄图像进行特征提取、合并、3D识别、建模等处理时的难度，简化处理算法、加快处理速度、提高图像质量等。
但是，正如上面所说，采用全局曝光需要采用CCD传感器，而CCD传感器的价格通常是同规格CMOS传感器的数倍，这会提高产品的成本。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种卷帘曝光的图像修正方法，通过算法修正卷帘快门在对高速运动物体曝光时的被摄物变形。
本发明还提供一种卷帘曝光的图像修正装置及可读存储介质。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种卷帘曝光的图像修正方法，包括如下步骤：
步骤100：对被摄物进行拍摄预览，得到预览图像；
步骤200：在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点；
步骤300：在所述预览图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到未偏移的标定线；
步骤400：采用卷帘快门对被摄物进行曝光，得到原始图像；
步骤500：在所述原始图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到偏移后的标定线；
步骤600：比较未偏移及偏移后的标定线，计算出被摄物的变形量；
步骤700：根据被摄物的变形量，对所述原始图像进行修正，得到修正图像。
进一步地，在步骤200中，在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点的步骤如下：
步骤201：对所述预览图像中的被摄物进行识别，获取被摄物上的第一特征点和第二特征点；
步骤202：将所述第一特征点和第二特征点分别作为所述第一标定点和第二标定点。
进一步地，被摄物上预先设置有第一标定物和第二标定物，在步骤200中，在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点的步骤如下：
步骤201：对所述预览图像中的被摄物进行识别，获取被摄物上的第一标定物和第二标定物；
步骤202：将所述第一标定物和第二标定物分别作为所述第一标定点和第二标定点。
进一步地，所述第一标定点位于所述第二标定点的纵向上方，在步骤600中，比较未偏移及偏移后的标定线，计算出被摄物的变形量的步骤如下：
步骤601：计算未偏移的标定线与所述预览图像的纵向夹角θ，以及偏移后的标定线中第一标定点和第二标定点之间沿横向间隔的像素列数L和沿纵向间隔的像素行数H；
步骤602：计算所述第二标定点沿横向偏移的像素量D=H*tanθ-L；
步骤602：计算被摄物中相邻行像素之间沿横向偏移的像素差ditaX=D/H；
步骤603：计算被摄物每行像素沿横向偏移的像素量，其中位于所述第二标定点上方第n行像素沿横向偏移的像素量Xn=L-n*ditaX，位于所述第二标定点上下方第m行像素沿横向偏移的像素量Xm=L+m*ditaX，n、m≥1。
进一步地，在步骤700中，仅对所述原始图像中的被摄物进行修正。
进一步地，对被摄物进行修正时，将被摄物在所述原始图像中的每行像素沿与被摄物运动相反的方向横向平移与其沿横向偏移相同的像素量。
进一步地，在步骤700中，同时对所述原始图像中的背景和被摄物进行修正。
进一步地，对背景和被摄物进行修正时，将所述原始图像中的每行像素沿与被摄物运动相反的方向横向平移与其沿横向偏移相同的像素量。
一种卷帘曝光的图像修正装置，包括处理器及与所述处理器连接的存储器，所述存储器内储存有供所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行该计算机程序时，进行上述的卷帘曝光的图像修正方法。
一种可读存储介质，其储存有供所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行该计算机程序时，进行上述的卷帘曝光的图像修正方法。
本发明具有如下有益效果：本案通过在被摄物上设定两个标定点，在拍摄高速运动的被摄物时，依据两个标定点之间的连线所形成的标定线的偏移，来计算被摄物的变形量并纠正，无需额外的硬件设备，仅通过软件算法即可实现，既解决了卷帘快门在对高速运动物体曝光时会产生被摄物变形的问题，也不会带来产品成本的增加。
附图说明
图1为本发明提供的卷帘曝光的图像修正方法的步骤框图；
图2为本发明提供的卷帘曝光的图像修正方法中第一标定点和第二标定点的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，一种卷帘曝光的图像修正方法，包括如下步骤：
步骤100：对被摄物进行拍摄预览，得到预览图像。
在该步骤100中，由于手机等终端上的摄像头在拍摄预览时，整个卷帘快门是打开的，故所述预览图像中不存在被摄物变形的问题。
步骤200：在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点。
在该步骤200中，由于所述预览图像中不存在被摄物变形的问题，所述第一标定点和第二标定点在所述预览图像中的相对位置并未发生偏移。
由于卷帘快门在拍摄时是由上往下逐行打开传感器上的像素，以令所述传感器上的像素阵列逐行进行曝光成像的，为了尽量减小后续计算被摄物变形量的误差，所述第一标定点和第二标定点优选地一个设定在被摄物沿纵向最上方的位置处，另一个设定在被摄物沿纵向最下方的位置处，使得所述第一标定点和第二标定点之间涵盖了整个被摄物的纵向范围。
在一具体实施方式中，在一些特殊场合，如运动会或赛车比赛等，可预先在被摄物上设置特定的标定物，以作标定识别。
当被摄物上预先设置有第一标定物和第二标定物时，在步骤200中，在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点的步骤如下：
步骤201：对所述预览图像中的被摄物进行识别，获取被摄物上的第一标定物和第二标定物；
步骤202：将所述第一标定物和第二标定物分别作为所述第一标定点和第二标定点。
在该实施方式中，通过预先在被摄物上设置特定的标定物，以在识别所述预览图像时，将预先设置的标定物直接作为标定点，可提高识别的速度和精度。
在另一具体实施方式中，在日常生活中，由于拍照具有一定的随意性，无法预先在被摄物上设置特定的标定物的话，则在步骤200中，在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点的步骤如下：
步骤201：对所述预览图像中的被摄物进行识别，获取被摄物上的第一特征点和第二特征点；
步骤202：将所述第一特征点和第二特征点分别作为所述第一标定点和第二标定点。
在该实施方式中，通过在所述预览图像中对被摄物进行特征提取，以被摄物的某些局部特征作为标定点，可扩大图像修正的应用场景，若被摄物是人的话，则可选择如眼镜、鼻子、嘴巴等局部特征作为特征点，也可选择装饰物或衣服上的图案等作为特征点，若被摄物是车的话，则可选择车牌、车灯、车身图案等作为特征点。
步骤300：在所述预览图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到未偏移的标定线。
在该步骤300中，由于所述第一标定点和第二标定点在所述预览图像中的相对位置并未发生偏移，所述第一标定点和第二标定点在所述预览图像上的连线也是未发生偏移的，可作用标定的基准线。
步骤400：采用卷帘快门对被摄物进行曝光，得到原始图像。
在该步骤400中，所述摄像头在采用卷帘快门进行曝光时，传感器中的像素阵列是从上往下，一行接一行地依次放电、曝光，并在曝光结束后再对依次每行像素进行电荷模拟-数字转换，并最终将对应像素的数字数据从传感器传出，故传感器上不同行的像素之间存在曝光时间差。当被摄物在高速运动时，由于曝光时间差的存在，所述原始图像中的被摄物会沿纵向从上往下发生沿运动方向的变形。
步骤500：在所述原始图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到偏移后的标定线。
在该步骤500中，如图2所示，所述第一标定点在A点处，若所述第一标定点位于所述第二标定点的纵向上方，当所述原始图像中的被摄物没有发生变形时，所述第二标定点相对于第一标定点应该在B点处，当所述原始图像中的被摄物沿纵向从上往下发生沿运动方向的变形时，所述第二标定点相对于所述第一标定点会从B点处偏移至B’点处，其中B点至B’点的横向距离即为所述第二标定点相对于所述第一标定点沿横向偏移的像素量。
步骤600：比较未偏移及偏移后的标定线，计算出被摄物的变形量。
在该步骤600中，如图2所示，所述第一标定点位于所述第二标定点的纵向上方，在步骤600中，比较未偏移及偏移后的标定线，计算出被摄物的变形量的步骤如下：
步骤601：计算未偏移的标定线与所述预览图像的纵向夹角θ，以及偏移后的标定线中第一标定点和第二标定点之间沿横向间隔的像素列数L和沿纵向间隔的像素行数H；
步骤602：计算所述第二标定点沿横向偏移的像素量D=H*tanθ-L；
步骤602：计算被摄物中相邻行像素之间沿横向偏移的像素差ditaX=D/H；
步骤603：计算被摄物每行像素沿横向偏移的像素量，其中位于所述第二标定点上方第n行像素沿横向偏移的像素量Xn=L-n*ditaX，位于所述第二标定点上下方第m行像素沿横向偏移的像素量Xm=L+m*ditaX，n、m≥1。
步骤700：根据被摄物的变形量，对所述原始图像进行修正，得到修正图像。
在该步骤700中，仅需将所述原始图像中的每行像素沿与被摄物运动相反的方向横向平移即可完成对所述原始图像的变形纠正，每行像素纠正时的横向平移量则为所述步骤603中计算出的每行像素沿横向偏移的像素量。
所述原始图像中包含有被摄物和背景，被摄物即为拍摄目标，也就是所要拍摄的运动物体，而背景即为被摄物后方或周围的静态环境。
在一具体实施方式中，在步骤700中，仅对所述原始图像中的被摄物进行修正，在对被摄物进行修正时，将被摄物在所述原始图像中的每行像素沿与被摄物运动相反的方向横向平移与其沿横向偏移相同的像素量。
该实施方式仅对所述原始图像中的被摄物进行修正，在所述修正图像中，被摄物和背景均没有发生变形，纠正被摄物后留下的空像素可通过插值算法进行填补。
在另一具体方式中，在步骤700中，同时对所述原始图像中的背景和被摄物进行修正，在对背景和被摄物进行修正时，将所述原始图像中的每行像素沿与被摄物运动相反的方向横向平移与其沿横向偏移相同的像素量。
该实施方式同时对所述原始图像中的被摄物和背景进行修正，在所述修正图像中，被摄物没有发生变形，而背景则沿与被摄物运动相反的方向产生变形，可营造出被摄物在所述修正图像中的动感。
实施例二
一种卷帘曝光的图像修正装置，包括处理器及与所述处理器连接的存储器，所述存储器内储存有供所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行该计算机程序时，进行实施例一所述的卷帘曝光的图像修正方法。
实施例三
一种可读存储介质，其储存有供所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行该计算机程序时，进行实施例一所述的卷帘曝光的图像修正方法。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种卷帘曝光的图像修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤100：对被摄物进行拍摄预览，得到预览图像；
步骤200：在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点；
步骤300：在所述预览图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到未偏移的标定线；
步骤400：采用卷帘快门对被摄物进行曝光，得到原始图像；
步骤500：在所述原始图像中确定所述第一标定点和第二标定点之间的连线，得到偏移后的标定线；
步骤600：比较未偏移及偏移后的标定线，计算出被摄物的变形量；
步骤700：根据被摄物的变形量，对所述原始图像进行修正，得到修正图像；
在步骤200中，在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点的步骤如下：
步骤201：对所述预览图像中的被摄物进行识别，获取被摄物上的第一特征点和第二特征点；
步骤202：将所述第一特征点和第二特征点分别作为所述第一标定点和第二标定点；或者，
被摄物上预先设置有第一标定物和第二标定物，在步骤200中，在所述预览图像中的被摄物上设定第一标定点和第二标定点的步骤如下：
步骤201：对所述预览图像中的被摄物进行识别，获取被摄物上的第一标定物和第二标定物；
步骤202：将所述第一标定物和第二标定物分别作为所述第一标定点和第二标定点；
其中，所述第一标定点位于所述第二标定点的纵向上方，在步骤600中，比较未偏移及偏移后的标定线，计算出被摄物的变形量的步骤如下：
步骤601：计算未偏移的标定线与所述预览图像的纵向夹角θ，以及偏移后的标定线中第一标定点和第二标定点之间沿横向间隔的像素列数L和沿纵向间隔的像素行数H；
步骤602：计算所述第二标定点沿横向偏移的像素量D=H*tanθ-L；
步骤602：计算被摄物中相邻行像素之间沿横向偏移的像素差ditaX=D/H；
步骤603：计算被摄物每行像素沿横向偏移的像素量，其中位于所述第二标定点上方第n行像素沿横向偏移的像素量Xn=L-n*ditaX，位于所述第二标定点上下方第m行像素沿横向偏移的像素量Xm=L+m*ditaX，n、m≥1；
在步骤700中，仅对所述原始图像中的被摄物进行修正；对被摄物进行修正时，将被摄物在所述原始图像中的每行像素沿与被摄物运动相反的方向横向平移与其沿横向偏移相同的像素量；或者，同时对所述原始图像中的背景和被摄物进行修正，对背景和被摄物进行修正时，将所述原始图像中的每行像素沿与被摄物运动相反的方向横向平移与其沿横向偏移相同的像素量。
2.一种卷帘曝光的图像修正装置，包括处理器及与所述处理器连接的存储器，所述存储器内储存有供所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行该计算机程序时，进行权利要求1所述的卷帘曝光的图像修正方法。
3.一种可读存储介质，其储存有供所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行该计算机程序时，进行权利要求1所述的卷帘曝光的图像修正方法。
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