CN116818102A - 基于双目ccd相机的汽车内饰灯的参数测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发涉及一种基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，包括设置第一CCD相机、第二CCD相机，内饰灯的色度的测量方法为：S1、获取第一CCD相机的灰度光斑的分布信息；S2、根据第一CCD相机的灰度图像得出灰度图像的渐晕系数；S3、灰度图像的渐晕系数作为第二CCD相机拍摄的彩色图像的渐晕系数；S4、根据步骤S3的彩色图像的渐晕系数计算校正系数，采用此校正系数参与第二CCD相机的彩色图像的校正得到校正图像以使校正图像的光晕效果减少；S5、根据步骤S4的校正图像获取内饰灯的色度。本发明通过第一CCD相机得到的校正参数用来校正第二CCD相机的渐晕现象，采用本发明的方法有效提高内饰灯的色度测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车内饰灯技术领域，尤其是一种基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法。
背景技术
常规的内饰灯的色度与亮度的测量采用单一的彩色CCD相机拍摄图像，从拍摄的彩色图像中提取内饰灯的色度，但是由于各种颜色的波长不同，经过相机中透镜的折射，折射角度也不同，会造成color shading(色差)现象，这种现象在图像中，会表达出光晕效果，因此，在拍摄的具有光晕效果的彩色图像中提取内饰灯的色度使得其色度精度较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，提高内饰灯的色度测量精度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，
包括设置第一CCD相机、第二CCD相机，所述第一CCD相机为灰度相机，所述第二CCD相机为彩色CCD相机，所述第一CCD相机、第二CCD相机按照预设的间距固定设置，所述第一CCD相机的视场、第二CCD相机的视场具有重叠区域；
所述内饰灯的色度的测量方法为：
S1、获取第一CCD相机的灰度光斑的分布信息；
S2、根据第一CCD相机的灰度图像得出灰度图像的渐晕系数；
S3、灰度图像的渐晕系数作为第二CCD相机拍摄的彩色图像的渐晕系数；
S4、根据步骤S3的彩色图像的渐晕系数计算校正系数，采用此校正系数参与第二CCD相机的彩色图像的校正得到校正图像以使校正图像的光晕效果减少；
S5、根据步骤S4的校正图像获取内饰灯的色度。
优选的，步骤S2中，获取第一CCD相机的灰度图像的质心，对于需要校正的点，以质心为圆心，沿半径r灰为横坐标，半径r灰上的像素灰度作为纵坐标即灰度校正系数l灰，根据如下公式获得渐晕系数α：
l灰＝αcos4(ω灰)*r灰；
其中ω灰是第一离轴角。
优选的，步骤S4中计算校正系数的方法如下：获取第二CCD相机拍摄的彩色图像的任一校正点到质心的半径r(x,y)表达式，半径r(x,y)表达式为：
式中(x0，y0)为发光点质心，(xmax，ymax)为设定的发光体最大边缘；
根据如下公式获得校正系数l(x,y)：
l(x,y)＝αcos4(ω)*r(x,y)；
其中ω是第二离轴角。
优选的，步骤S4中采用此校正系数参与第二CCD相机的彩色图像的校正得到校正图像的方法如下：
1)计算逐像素点渐晕校正系数：逐像素点渐晕校正系数的表达式子：
式中C(x,y)为逐像素点渐晕校正系数，l(x,y)为步骤S4中得到的校正系数，m为环绕尺度；
2)得到校正图像：将第二CCD相机拍摄到的像素信息O(x,y)乘以逐像素点渐晕校正系数C(x,y)便得到校正图像。
优选的，内饰灯的亮度测量如下：
B1由如下公式测得：
B2由如下公式测得：
其中：B′为最终测得的亮度数据；B1为第一CCD相机的第一次曝光对应测得的亮度数据；σ1为第一CCD相机的第一次曝光对应标准差；H1为第一CCD相机的第一次曝光对应的曝光量大小；F1为第一CCD相机的第一次曝光对应的相机光圈数；τ1为第一CCD相机的第一次曝光对应的镜头投射系数，T1为第一CCD相机的第一次曝光对应的曝光时间；
B2为第一CCD相机的第二次曝光对应测得的亮度数据；σ2为第一CCD相机的第二次曝光对应标准差；H2为第一CCD相机的第二次曝光对应的曝光量大小；F2为第一CCD相机的第二次曝光对应的相机光圈数；τ2为第一CCD相机的第二次曝光对应的镜头投射系数，T2为第一CCD相机的第二次曝光对应的曝光时间。
优选的，所述的基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法包括调整第一CCD相机参数的方法：包括在第一CCD相机初次拍摄图像后，获取其初次的图像的直方图，对直方图中的非对称峰采用高斯函数进行表达，求解高斯函数的参数以获得非对称峰的半宽度信息以及峰值中心位置，若峰值中心位置不在预设的范围内则调整第一CCD相机的快门时间，调整第一CCD相机的快门时间后重复拍摄图像并获取峰值中心位置，重复调整第一CCD相机的快门时间直至峰值中心位置位于预设的范围内；若半宽度信息不在预设的范围内则调整第一CCD相机的增益，调整第一CCD相机的增益后重复拍摄图像并获取半宽度信息，重复调整第一CCD相机的增益直至半宽度信息位于预设的范围内。
本发明的有益效果是：本发明摒弃了传统网格校正法以网格中心点代替网格内所有像素进行系数补偿的方式，采用了逐像素的方式进行校正，通过第一CCD相机得到的校正参数，用来校正第二CCD相机的渐晕现象，这种校正方式比单只彩色相机进行自校正精度有较大的提高，采用本发明的方法有效提高了内饰灯的色度测量精度。
附图说明
图1是本发明中第一CCD相机、第二CCD相机的位置示意图；
图2是第一CCD相机拍摄的灰度图像的直方图原理图；
图3是本发明中的内饰灯的色度的测量流程图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，包括设置第一CCD相机、第二CCD相机，所述第一CCD相机为灰度相机，所述第二CCD相机为彩色CCD相机，所述第一CCD相机、第二CCD相机按照预设的间距固定设置，所述第一CCD相机的视场、第二CCD相机的视场具有重叠区域C，重叠区域C为相机的工作区域。
优选的，对第一CCD相机进行参数调整，使得第一CCD相机拍摄的灰度图像曝光适度、图像成像对比度高，明暗反差合适。对第一CCD相机的快门时间和增益进行调整，调整依据为第一CCD相机拍摄的灰度图像的灰度直方图。第一CCD相机拍摄的灰度图像的直方图原理图如图2。图2中左侧的A区域反应是否存在漏光现象，本发明中忽略，图2中右侧的B区域的非对称峰为本发明所考虑的成像信息。
调整第一CCD相机参数的方法：包括调整第一CCD相机参数的方法：包括在第一CCD相机初次拍摄图像后，获取其初次的图像的直方图，对直方图中的非对称峰采用高斯函数进行表达，求解高斯函数的参数以获得非对称峰的半宽度信息以及峰值中心位置，若峰值中心位置不在预设的范围内则调整第一CCD相机的快门时间，调整第一CCD相机的快门时间后重复拍摄图像并获取峰值中心位置，重复调整第一CCD相机的快门时间直至峰值中心位置位于预设的范围内；若半宽度信息不在预设的范围内则调整第一CCD相机的增益，调整第一CCD相机的增益后重复拍摄图像并获取半宽度信息，重复调整第一CCD相机的增益直至半宽度信息位于预设的范围内。
调整第一CCD相机的快门时间使得图像的峰值中心位置位于预设的范围内，峰值中心预设的范围为150至255；优选两种快门时间，该两种快门时间所拍得的图像中的非对称峰的峰值中心例如峰值中心220和峰值中心180均在预设的范围内。调整第一CCD相机的增益使得非对称峰的半宽度信息位于预设的范围内。优选两种增益，该两种增益所拍得的图像中的非对称峰的半宽度信息均在预设的范围内。
优选的，内饰灯的亮度测量如下：
B1由如下公式测得：
B2由如下公式测得：
其中：B′为最终测得的亮度数据；B1为第一CCD相机的第一次曝光对应测得的亮度数据；σ1为第一CCD相机的第一次曝光对应标准差；H1为第一CCD相机的第一次曝光对应的曝光量大小；F1为第一CCD相机的第一次曝光对应的相机光圈数；τ1为第一CCD相机的第一次曝光对应的镜头投射系数，T1为第一CCD相机的第一次曝光对应的曝光时间；
B2为第一CCD相机的第二次曝光对应测得的亮度数据；σ2为第一CCD相机的第二次曝光对应标准差；H2为第一CCD相机的第二次曝光对应的曝光量大小；F2为第一CCD相机的第二次曝光对应的相机光圈数；τ2为第一CCD相机的第二次曝光对应的镜头投射系数，T2为第一CCD相机的第二次曝光对应的曝光时间。
在理想CCD模型下，只要曝光时间范围合理，不同的曝光时间得到的曝光量，经过计算得到的发光强度应该相同；然而实际情况是在峰值中心220和峰值中心180处两次曝光，计算得到的发光强度并不相同。这种情况是由于不同曝光时间对特定的光强敏感度不同造成的，为了提高精度，本发明中经过两次曝光并将两次曝光的数据进行融合。
待测灯珠的色度的测量由第一CCD相机和第二CCD相机配合完成，由于各种颜色的波长不同，经过透镜的折射会表达出光晕效果，直接对第二CCD相机拍摄的彩色图像进行测量其测量精度较差。利用第一CCD相机得到的灰度光斑的分布信息来对第二CCD相机拍摄的彩色图像进行校正，校正后的第二CCD相机拍摄的彩色图像其光晕效果减少，因而再对校正后的彩色图像进行灯珠的色度测量时其测量结果精度较高。由于图像渐晕是由成像造成的有其固有规律，第一CCD相机拍摄的灰度图像的渐晕系数与第二CCD相机拍摄的彩色图像的渐晕系数相同或相似，因此本发明将第一CCD相机拍摄的灰度图像的渐晕系数作为第二CCD相机拍摄的彩色图像的渐晕系数。
如图3所示，所述内饰灯的色度的测量方法为：
S1、获取第一CCD相机的灰度光斑的分布信息；
S2、根据第一CCD相机的灰度图像得出灰度图像的渐晕系数；
S3、灰度图像的渐晕系数作为第二CCD相机拍摄的彩色图像的渐晕系数；
S4、根据步骤S3的彩色图像的渐晕系数计算校正系数，采用此校正系数参与第二CCD相机的彩色图像的校正得到校正图像以使校正图像的光晕效果减少；
S5、根据步骤S4的校正图像获取内饰灯的色度。
具体地，可选的实施方式中，步骤S2中，获取第一CCD相机的灰度图像的质心，对于需要校正的点，以质心为圆心，沿半径r灰为横坐标，半径r灰上的像素灰度作为纵坐标即灰度校正系数l灰，根据如下公式获得渐晕系数α：
l灰＝αcos4(ω灰)*r灰；
其中ω灰是第一离轴角，即与第一CCD相机的镜头光轴不平行的斜光线入射进第一CCD相机的镜头的光路与第一CCD相机的镜头光轴的夹角。
在灰度相机中得到的LED灯珠的质心和以图像质心为圆心r灰为半径的灰度分布可知l灰，即l灰可在第一CCD相机的灰度图像中获得，在灯珠与相机的相对位置和灯珠的尺寸以及镜头的结构均不发生变化的前提下，可得到第一离轴角ω灰和渐晕系数α。
具体地，可选的实施方式中,步骤S4中计算校正系数的方法如下：获取第二CCD相机拍摄的彩色图像的任一校正点到质心的半径r(x,y)表达式，半径r(x,y)表达式为：
式中(x0，y0)为发光点质心，(xmax，ymax)为设定的发光体最大边缘；
根据如下公式获得校正系数l(x,y)：
l(x,y)＝αcos4(ω)*r(x,y)；
其中ω是第二离轴角，即与第二CCD相机的镜头光轴不平行的斜光线入射进第二CCD相机的镜头的光路与第二CCD相机的镜头光轴的夹角。
得到了理论的校正系数通过Retinex算法得到逐像素点渐晕校正系数。根据Retinex理论的基本公式：
O(x,y)＝R(x,y)*E(x,y)
式中R(x,y)为反应被拍摄物体本身特征的分量，E(x,y)为环境光反射造成的畸变带来的分量，这是需要进行校正的部分，O(x,y)为实际构成的图像。
对上式取对数令log(R(x,y))＝r(x,y)得，
式中为Retinex理论的中心环绕项，其在以图像质心为圆心，任一半径构成的圆上的曲线积分为1，μ为常系数，m为环绕尺度，本发明中也定义为常数，这个常数由测试系统与标准积分球光学测量系统对标校准调参得到。
注意到中心环绕项的积分特性，使用理论校正系数l(x,y)替代上式中的μ，由收敛的高斯积分定理得，其积分项记为A则
将l(x,y)除以积分项A便得到了积分归一化的参数B，
带入到对数化的Retinex公式中并整理得
步骤S4中采用此校正系数参与第二CCD相机的彩色图像的校正得到校正图像的方法如下：
1)计算逐像素点渐晕校正系数：逐像素点渐晕校正系数的表达式子：
式中C(x,y)为逐像素点渐晕校正系数，l(x,y)为步骤S4中得到的校正系数，m为环绕尺度由积分球系统标定得到。
2)得到校正图像：将第二CCD相机即彩色相机拍摄到的像素信息O(x,y)乘以逐像素点渐晕校正系数C(x,y)便得到了校正后的彩色图像即校正图像，根据校正图像获取内饰灯的色度。
本发明摒弃了传统网格校正法以网格中心点代替网格内所有像素进行系数补偿的方式，采用了逐像素的方式进行校正，通过第一CCD相机得到的校正参数，用来校正第二CCD相机的渐晕现象，这种校正方式比单只彩色相机进行自校正精度有较大的提高。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
Claims (6)
1.一种基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，其特征在于：
包括设置第一CCD相机、第二CCD相机，所述第一CCD相机为灰度相机，所述第二CCD相机为彩色CCD相机，所述第一CCD相机、第二CCD相机按照预设的间距固定设置，所述第一CCD相机的视场、第二CCD相机的视场具有重叠区域；
所述内饰灯的色度的测量方法为：
S1、获取第一CCD相机的灰度光斑的分布信息；
S2、根据第一CCD相机的灰度图像得出灰度图像的渐晕系数；
S3、灰度图像的渐晕系数作为第二CCD相机拍摄的彩色图像的渐晕系数；
S4、根据步骤S3的彩色图像的渐晕系数计算校正系数，采用此校正系数参与第二CCD相机的彩色图像的校正得到校正图像；
S5、根据步骤S4的校正图像获取内饰灯的色度。
2.根据权利要求1所述的基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，其特征在于：
步骤S2中渐晕系数的获取方法如下，获取第一CCD相机的灰度图像的质心，对于需要校正的点，以质心为圆心，沿半径r灰为横坐标，半径r灰上的像素灰度作为纵坐标即灰度校正系数l灰，根据如下公式获得渐晕系数α：
l灰＝αcos4(ω灰)*r灰；
其中ω灰是第一离轴角。
3.根据权利要求1所述的基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，其特征在于：
步骤S4中计算校正系数的方法如下：获取第二CCD相机拍摄的彩色图像的任一校正点到质心的半径r(x,y)表达式，半径r(x,y)表达式为：
式中(x0，y0)为发光点质心，(xmax，ymax)为设定的发光体最大边缘；
根据如下公式获得校正系数l(x,y)：
l(x,y)＝αcos4(ω)*r(x,y)；
其中ω是第二离轴角。
4.根据权利要求1所述的基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，其特征在于：
步骤S4中采用此校正系数参与第二CCD相机的彩色图像的校正得到校正图像的方法如下：
1)计算逐像素点渐晕校正系数：逐像素点渐晕校正系数的表达式子：
式中C(x,y)为逐像素点渐晕校正系数，l(x,y)为步骤S4中得到的校正系数，m为环绕尺度；
2)得到校正图像：将第二CCD相机拍摄到的像素信息O(x,y)乘以逐像素点渐晕校正系数C(x,y)便得到校正图像。
5.根据权利要求1所述的基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，其特征在于：内饰灯的亮度测量如下：
B1由如下公式测得：
B2由如下公式测得：
其中：B′为最终测得的亮度数据；B1为第一CCD相机的第一次曝光对应测得的亮度数据；σ1为第一CCD相机的第一次曝光对应标准差；H1为第一CCD相机的第一次曝光对应的曝光量大小；F1为第一CCD相机的第一次曝光对应的相机光圈数；τ1为第一CCD相机的第一次曝光对应的镜头投射系数，T1为第一CCD相机的第一次曝光对应的曝光时间；
B2为第一CCD相机的第二次曝光对应测得的亮度数据；σ2为第一CCD相机的第二次曝光对应标准差；H2为第一CCD相机的第二次曝光对应的曝光量大小；F2为第一CCD相机的第二次曝光对应的相机光圈数；τ2为第一CCD相机的第二次曝光对应的镜头投射系数，T2为第一CCD相机的第二次曝光对应的曝光时间。
6.根据权利要求1所述的基于双目CCD相机的汽车内饰灯的参数测量方法，其特征在于：包括调整第一CCD相机参数的方法：包括在第一CCD相机初次拍摄图像后，获取其初次的图像的直方图，对直方图中的非对称峰采用高斯函数进行表达，求解高斯函数的参数以获得非对称峰的半宽度信息以及峰值中心位置，若峰值中心位置不在预设的范围内则调整第一CCD相机的快门时间，调整第一CCD相机的快门时间后重复拍摄图像并获取峰值中心位置，重复调整第一CCD相机的快门时间直至峰值中心位置位于预设的范围内；若半宽度信息不在预设的范围内则调整第一CCD相机的增益，调整第一CCD相机的增益后重复拍摄图像并获取半宽度信息，重复调整第一CCD相机的增益直至半宽度信息位于预设的范围内。
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