WO2022028062A1 - 一种改善信号信噪比的方法和设备 - Google Patents

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张君龙
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苏州浪潮智能科技有限公司
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20212—Image combination
    • G06T2207/20221—Image fusion; Image merging

Definitions

  • the field relates to the field of computers, and more particularly to a method and apparatus for improving the signal-to-noise ratio.
  • the purpose of the embodiments of the present invention is to provide a method and device for improving the signal-to-noise ratio.
  • the signal-to-noise ratio of the image signal can be improved, and the resolution of the captured image can be improved.
  • an aspect of the embodiments of the present invention provides a method for improving the signal-to-noise ratio, comprising the following steps:
  • each imaging device in the plurality of imaging devices perform multiple image acquisitions at the same time, and process the multiple images collected by each imaging device respectively to obtain multiple processed images;
  • each imaging device in the plurality of imaging devices is made to perform multiple image acquisitions at the same time, and the multiple images acquired by each imaging device are separately processed to obtain a plurality of processed images.
  • Images include:
  • the first algorithm is a wavelet algorithm
  • the second algorithm is a cross-correlation algorithm
  • it also includes:
  • the processed image is deleted.
  • the parameter includes the resolution of the image.
  • using the second algorithm to sequentially fuse all the processed images with parameters greater than the threshold includes:
  • Another aspect of the embodiments of the present invention further provides a device for improving the signal-to-noise ratio, the device comprising:
  • the acquisition module is configured to enable each imaging device in the plurality of imaging devices to perform multiple image acquisitions at the same time, and process the multiple images collected by each imaging device respectively to obtain multiple processed images ;
  • a processing module configured to transmit the plurality of processed images to the processor, and the processor processes each processed image using a first algorithm to obtain a parameter of each processed image and separates each parameter from the threshold value. Compare;
  • the fusion module is configured to use the second algorithm to fuse all the processed images with parameters greater than the threshold in sequence.
  • the acquisition module is further configured to:
  • the fusion module is further configured to:
  • the fused image and the third sequential image are fused using the second algorithm until all images are fused.
  • the present invention also includes a deletion module, and the deletion module is configured as:
  • the processed image is deleted.
  • each imaging device in the plurality of imaging devices is made to perform multiple image acquisitions within the same time, and each imaging device is The multiple collected images are processed separately to obtain multiple processed images; the multiple processed images are transmitted to the processor, and the processor uses the first algorithm to process each processed image to obtain each processed image.
  • the technical scheme of using the second algorithm to fuse the processed images in sequence with the second algorithm can improve the signal-to-noise ratio of the image signal and improve the resolution of the collected image. .
  • FIG. 1 is a schematic flowchart of a method for improving a signal-to-noise ratio according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a device for improving signal-to-noise ratio according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic flowchart of a method for improving a signal-to-noise ratio according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a schematic flow chart of the method.
  • the method may include the following steps:
  • the imaging device may be a camera Or a camera, the processed image is an image after filtering out some clutter signals;
  • S2 transmits the plurality of processed images to the processor, and the processor processes each processed image using the first algorithm to obtain the parameters of each processed image and compares each parameter with a threshold value, where the first One algorithm is a wavelet algorithm.
  • the processor can be a computer or other device capable of processing images. It obtains the parameters of the processed images of each imaging device, respectively, and compares each parameter with the threshold of the parameter. If the parameter is lower than the threshold Then discard the processed image, and finally obtain all images whose parameters are higher than the threshold;
  • S3 fuses all processed images whose parameters are greater than the threshold using the second algorithm in sequence, where the second algorithm is a cross-correlation algorithm, and an image with an improved signal-to-noise ratio is obtained after fusion.
  • the technical solution of the present invention is to rely on the data sharing characteristics of the IOT (Internet of Things) platform to improve the SNR of the signal collected by the camera and increase the resolution of the collected image.
  • the PC Personal Computer
  • the image will be removed. If the resolution of the image meets the requirements, The image will be subjected to cross-correlation processing to filter out part of the clutter in the transmitted image signal and improve the signal-to-noise ratio of the image signal.
  • the signal-to-noise ratio of the image signal can be improved, and the resolution of the collected image can be improved.
  • each imaging device in the plurality of imaging devices is made to perform multiple image acquisitions at the same time, and the multiple images acquired by each imaging device are separately processed to obtain a plurality of images.
  • the processed images include:
  • the first algorithm is a wavelet algorithm
  • the second algorithm is a cross-correlation algorithm
  • the processed image is deleted.
  • the parameter here is the resolution of the image. If the parameter is less than the threshold, it is considered that the image cannot meet the requirements of fusion, and the image needs to be deleted.
  • the parameter includes the resolution of the image.
  • using the second algorithm to fuse all the processed images with parameters greater than the threshold in sequence includes:
  • the fused image and the third sequence image are fused using the second algorithm, and so on, and then the fused image is fused with the next sequence image until all images are fused.
  • FIG. 3 is a specific embodiment of implementing the method of the present invention.
  • the IP of the development board and the host computer PC is set so that the pictures can be collected and displayed on the host computer PC through network transmission.
  • the camera on each development board is controlled by the remote host PC, and images are collected multiple times at the same time, and the collected signals are accumulated and averaged on each development board to filter out some clutter signals and improve the SNR of the image signal.
  • the signals collected and processed by multiple cameras are transmitted to the PC side of the host computer through the IP network.
  • the wavelet algorithm is used to process the images on the PC side, and then an image resolution threshold is set on the PC side of the host computer. When the wavelet When the resolution of the image processed by the algorithm is lower than the threshold, the image collected by the camera is discarded.
  • the cross-correlation algorithm uses the cross-correlation algorithm to fuse the images, fuse the images collected by the first camera and the second camera, and then fuse the fused images. It is fused with the images captured by the third camera, and so on, until the images captured by all cameras are fused into one image.
  • the signal-to-noise ratio of the image signal can be improved, and the resolution of the collected image can be improved.
  • the above-mentioned programs can be stored in a computer-readable storage medium.
  • the storage medium may be a magnetic disk, an optical disk, a read-only memory (Read-Only Memory, ROM), or a random access memory (Random Access Memory, RAM), and the like.
  • the above computer program embodiments can achieve the same or similar effects as any of the foregoing method embodiments corresponding thereto.
  • the methods disclosed according to the embodiments of the present invention may also be implemented as a computer program executed by the CPU, and the computer program may be stored in a computer-readable storage medium.
  • the computer program is executed by the CPU, the above-mentioned functions defined in the methods disclosed in the embodiments of the present invention are executed.
  • the device 200 includes:
  • the acquisition module is configured to enable each imaging device in the plurality of imaging devices to perform multiple image acquisitions at the same time, and process the multiple images collected by each imaging device respectively to obtain multiple processed images ;
  • a processing module configured to transmit the plurality of processed images to the processor, and the processor processes each processed image using a first algorithm to obtain a parameter of each processed image and separates each parameter from the threshold value. Compare;
  • the fusion module is configured to use the second algorithm to fuse all the processed images with parameters greater than the threshold in sequence.
  • the acquisition module is further configured to:
  • the fusion module is further configured to:
  • the fused image and the third sequential image are fused using the second algorithm until all images are fused.
  • the deletion module is configured as:
  • the processed image is deleted.

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Abstract

一种改善信号信噪比的方法和设备，该方法包括以下步骤：在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像（S1）；将多个处理后图像传输到处理器中，处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较（S2）；将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合（S3）。通过该方法和设备，能够改善图像信号的信噪比，提升采集图像的分辨率。

Description

一种改善信号信噪比的方法和设备
本申请要求于2020年08月05日提交中国国家知识产权局，申请号为CN202010777100.0，发明名称为“一种改善信号信噪比的方法和设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种改善信号信噪比的方法和设备。
背景技术
由于视频监控技术的快速普及，人们对视频图像的质量要求越来越高，如何在短时间内改善图像信号传输的SNR(Signal-Noise Ratio，信噪比)，提高图像信号的质量越来越受到人们的重视。但是传统的单摄像头图像信号采集存在测量精度低、可靠性差和不能判断测量点间情况等局限性。使得单摄像头采集的图像信号SNR改善并不是很理想，图像的分辨率也很低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种改善信号信噪比的方法和设备，通过使用本发明的方法，能够改善图像信号的信噪比，提升采集图像的分辨率。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种改善信号信噪比的方法，包括以下步骤：
在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像；
将多个处理后图像传输到处理器中，处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较；
将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合。
根据本发明的一个实施例，在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像包括：
在多个开发板中的每一个上安装一个成像设备；
在相同时间内控制每个开发板上的成像设备进行相同次数的图像采集；
分别对每个开发板上采集到的多个图像进行累加求平均处理以得到处理后图像。
根据本发明的一个实施例，第一算法为小波算法，第二算法为互相关算法。
根据本发明的一个实施例，还包括：
响应于处理后图像的参数小于阈值，将处理后图像删除。
根据本发明的一个实施例，参数包括图像的分辨率。
根据本发明的一个实施例，将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合包括：
将所有参数大于阈值的处理后图像进行排序；
将第一顺序图像与第二顺序图像使用第二算法进行融合；
将融合后的图像与第三顺序图像使用第二算法进行融合，直到全部图 像融合完成。
本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种改善信号信噪比的设备，设备包括：
采集模块，采集模块配置为在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像；
处理模块，处理模块配置为将多个处理后图像传输到处理器中，处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较；
融合模块，融合模块配置为将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合。
根据本发明的一个实施例，采集模块还配置为：
在多个开发板中的每一个上安装一个成像设备；
在相同时间内控制每个开发板上的成像设备进行相同次数的图像采集；
分别对每个开发板上采集到的多个图像进行累加求平均处理以得到处理后图像。
根据本发明的一个实施例，融合模块还配置为：
将所有参数大于阈值的处理后图像进行排序；
将第一顺序图像与第二顺序图像使用第二算法进行融合；
将融合后的图像与第三顺序图像使用第二算法进行融合，直到全部图像融合完成。
根据本发明的一个实施例，还包括删除模块，删除模块配置为：
响应于处理后图像的参数小于阈值，将处理后图像删除。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的改善信号信噪比的方法，通过在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像；将多个处理后图像传输到处理器中，处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较；将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合的技术方案，能够改善图像信号的信噪比，提升采集图像的分辨率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的改善信号信噪比的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明一个实施例的改善信号信噪比的设备的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的改善信号信噪比的方法的示意性流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种改善信号 信噪比的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像，成像设备可以是摄像机或照相机，处理后的图像为滤除部分杂波信号后的一个图像；
S2将多个处理后图像传输到处理器中，处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较，这里的第一算法是小波算法，处理器可以是计算机或者其他能够处理图像的设备，分别得到每个成像设备的处理后的图像的参数，分别将每个参数与参数的阈值进行比较，如果参数低于阈值则舍弃该处理后的图像，最后得到的参数高于阈值的全部图像；
S3将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合，这里的第二算法为互相关算法，融合后得到提高了信噪比的图像。
本发明的技术方案是依托IOT(Internet of Things，物联网)平台的数据共享特性，用于改善摄像头采集信号的SNR，提高采集图像的分辨率。可以准备多个开发板和camera(摄像机或照相机)，每个开发板上接一个camera，并使其运行在linux3.10环境下，通过控制多个开发板使其在相同时间内进行多次图像采集，并将同一个摄像头多次采集的图像信号先进行累加平均处理，然后将处理后的所有开发板采集的图像数据通过网络传送到PC(Personal Computer，计算机)上位机上，PC上位机收到多点摄像头采集到的图像后，首先对图像使用小波算法，处理完后再计算图像的分辨率，如果分辨率低于某一阈值，则将这幅图剔除，如果图像的分辨率满足要求，将对图像进行互相关处理，滤除传输过来的图像信号中的部分杂波信号，改善图像信号的信噪比。
通过本发明的技术方案，能够改善图像信号的信噪比，提升采集图像的分辨率。
在本发明的一个优选实施例中，在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像包括：
在多个开发板中的每一个上安装一个成像设备；
在相同时间内控制每个开发板上的成像设备进行相同次数的图像采集；
分别对每个开发板上采集到的多个图像进行累加求平均处理以得到处理后图像。
在本发明的一个优选实施例中，第一算法为小波算法，第二算法为互相关算法。
在本发明的一个优选实施例中，还包括：
响应于处理后图像的参数小于阈值，将处理后图像删除。这里的参数是图像的分辨率，如果参数小于阈值，则认为该图像不能满足融合的要求，需要将该图像删除。
在本发明的一个优选实施例中，参数包括图像的分辨率。
在本发明的一个优选实施例中，将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合包括：
将所有参数大于阈值的处理后图像进行排序；
将第一顺序图像与第二顺序图像使用第二算法进行融合；
将融合后的图像与第三顺序图像使用第二算法进行融合，依次类推，再将融合后的图像与下一顺序的图像进行融合，直到全部图像融合完成。
实施例
图3是实现本发明方法的一个具体实施例，首先设置开发板和上位机PC的IP，使其可以通过网络传输采集图片并显示到上位机PC上。通过远端上位机PC控制每个开发板上的camera，同时对图像进行多次采集，并在每个开发板上对采集到的信号进行累加求平均处理，以滤除部分杂波信号，提高图像信号的SNR。
然后将多个camera采集并处理后的信号通过IP网络传输到上位机PC端，在PC端首先对图像使用小波算法进行处理，然后再在上位机PC端设置一个图像的分辨率阈值，当小波算法处理后的图像的分辨率低于阈值时，则舍弃这个摄像头采集的图像。
如果经过小波算法处理的图像的分辨率高于设置的阈值，则使用互相关算法对图像进行融合，将第一个摄像头与第二个摄像头采集到的图像进行融合，然后再将融合后的图像与第三个摄像头采集到的图像进行融合，依次类推，直到所有摄像头采集到的图像均融合为一个图像。
通过本发明的技术方案，能够改善图像信号的信噪比，提升采集图像的分辨率。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种改善信号信噪比的设备，如图2所示，设备200包括：
采集模块，采集模块配置为在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像；
处理模块，处理模块配置为将多个处理后图像传输到处理器中，处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较；
融合模块，融合模块配置为将所有参数大于阈值的处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合。
在本发明的一个优选实施例中，采集模块还配置为：
在多个开发板中的每一个上安装一个成像设备；
在相同时间内控制每个开发板上的成像设备进行相同次数的图像采集；
分别对每个开发板上采集到的多个图像进行累加求平均处理以得到处理后图像。
在本发明的一个优选实施例中，融合模块还配置为：
将所有参数大于阈值的处理后图像进行排序；
将第一顺序图像与第二顺序图像使用第二算法进行融合；
将融合后的图像与第三顺序图像使用第二算法进行融合，直到全部图像融合完成。
在本发明的一个优选实施例中，还包括删除模块，删除模块配置为：
响应于处理后图像的参数小于阈值，将处理后图像删除。
需要特别指出的是，上述系统的实施例采用了上述方法的实施例来具 体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述方法的其他实施例中。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (10)

  1. 一种改善信号信噪比的方法，其特征在于，包括以下步骤：
    在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像；
    将所述多个处理后图像传输到处理器中，所述处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较；
    将所有参数大于所述阈值的所述处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像包括：
    在多个开发板中的每一个上安装一个成像设备；
    在相同时间内控制每个开发板上的所述成像设备进行相同次数的图像采集；
    分别对每个所述开发板上采集到的多个图像进行累加求平均处理以得到处理后图像。
  3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一算法为小波算法，所述第二算法为互相关算法。
  4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
    响应于处理后图像的参数小于所述阈值，将所述处理后图像删除。
  5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数包括图像的分 辨率。
  6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所有参数大于所述阈值的所述处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合包括：
    将所有参数大于所述阈值的所述处理后图像进行排序；
    将第一顺序图像与第二顺序图像使用所述第二算法进行融合；
    将融合后的图像与第三顺序图像使用所述第二算法进行融合，直到全部图像融合完成。
  7. 一种改善信号信噪比的设备，其特征在于，所述设备包括：
    采集模块，所述采集模块配置为在相同时间内使多个成像设备中的每个成像设备进行多次图像采集，并将每个成像设备采集到的多个图像分别进行处理以得到多个处理后图像；
    处理模块，所述处理模块配置为将所述多个处理后图像传输到处理器中，所述处理器使用第一算法将每个处理后图像进行处理以得到每个处理后图像的参数并将每个参数与阈值分别进行比较；
    融合模块，所述融合模块配置为将所有参数大于所述阈值的所述处理后图像使用第二算法按顺序依次进行融合。
  8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述采集模块还配置为：
    在多个开发板中的每一个上安装一个成像设备；
    在相同时间内控制每个开发板上的成像设备进行相同次数的图像采集；
    分别对每个所述开发板上采集到的多个图像进行累加求平均处理以得到处理后图像。
  9. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述融合模块还配置为：
    将所有参数大于所述阈值的所述处理后图像进行排序；
    将第一顺序图像与第二顺序图像使用所述第二算法进行融合；
    将融合后的图像与第三顺序图像使用所述第二算法进行融合，直到全部图像融合完成。
  10. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，还包括删除模块，所述删除模块配置为：
    响应于处理后图像的参数小于所述阈值，将所述处理后图像删除。
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