平场标定的图像带状噪声修复方法及系统与流程

本申请属于图像平场标定，尤其涉及平场标定的图像带状噪声修复方法及系统。

背景技术：

1、成像式色度计通过光学镜头、彩色滤光片、nd滤光片、ccd/互补金属氧化物半导体图像传感器、模数转换器电路将光学信号转换为数字可编程芯片可以识别的数字信号，数字可编程芯片将得到的数字信号发送给电脑，上位机软件对数据进行光学和图像算法处理得到需要的光学参数，这些光学参数有亮度、色度、亮度均匀性、色差等。其中数字可编程芯片可以是进阶精简指令集机器芯片、数字信号处理器芯片和现场可编程门阵列芯片等。

2、由于ccd/互补金属氧化物半导体图像传感器是逐行曝光的，在曝光成像过程中会出现随机的带状噪声，这样会降低图像的质量，特别是均匀性特征。在成像色度计前期的平场标定过程中，将色度计对准亮度均匀的积分球光源，曝光拍照后得到平场系数文件，用来修正图像的不均匀性。由于随机带状噪声的存在，会导致平场系数计算的准确度降低，使得实际应用中做完平场文件后的图像均匀性变差。

技术实现思路

1、为了解决如何对带状噪声进行准确识别并提高带状噪声区域修复准确性，以提高平场标定系数计算准确度及成像质量的问题，本申请实施例提供了平场标定的图像带状噪声修复方法及系统。

2、本申请首先提供一种平场标定的图像带状噪声修复方法，包括：

3、获取对积分球光源拍摄得到的待修复图像；

4、基于所述待修复图像中每一行像素点的灰度值确定所述待修复图像中是否存在至少一个带状噪声区域；

5、若存在，确定所述带状噪声区域两侧包含预设参考行数像素点的两个参考区域，基于两个参考区域中像素点的像素值通过多项式拟合得到所述带状噪声区域中各行像素点的理论值，基于所述理论值以及带状噪声区域中各行像素点的实际值得到所述带状噪声区域中各行像素点的补偿值，通过所述补偿值对采集设备的平场校正系数进行补偿，输出带状噪声修复后的平场标定系数。

6、可选的，所述基于所述待修复图像中每一行像素点的灰度值确定所述待修复图像中是否存在至少一个带状噪声区域包括：

7、计算每一行像素点的平均灰度值得到行均值，将行均值按照像素行的行号依次排列得到行均值序列；

8、确定所述行均值序列中相邻行均值的差值；

9、若存在相邻行均值差值的绝对值小于均值阈值的连续行且所述连续行的起始行和结束行分别与相邻行的均值差值大于设定阈值，则确定所述连续行为所述带状噪声区域。

10、可选的，所述确定所述带状噪声区域两侧包含预设参考行数像素点的两个参考区域包括：

11、获取所述带状噪声区域一侧的第一有效正常行和另一侧的第二有效正常行；

12、当所述第一有效正常行和所述第二有效正常行的正常行数均不小于所述预设参考行数时，将一侧所述预设参考行数的正常行作为第一参考区域，将另一侧所述预设参考行数的正常行作为第二参考区域；

13、当所述第一有效正常行和所述第二有效正常行中的一侧小于所述预设参考行数，且另一侧大于或等于所述预设参考行数时，从所述另一侧选取补充正常行，使所述第一有效正常行和所述第二有效正常行的正常行数总和等于预设参考行数的2倍。

14、可选的，所述确定所述带状噪声区域两侧包含预设参考行数像素点的两个参考区域包括：

15、获取所述带状噪声区域一侧的第一有效正常行和另一侧的第二有效正常行；

16、当所述第一有效正常行和所述第二有效正常行的正常行数均不小于所述预设参考行数时，将一侧所述预设参考行数的正常行作为第一参考区域，将另一侧所述预设参考行数的正常行作为第二参考区域；

17、当所述第一有效正常行和所述第二有效正常行中的至少之一小于所述预设参考行数时，在正常行数小于所述预设参考行数一侧生成虚拟参考行，将所述虚拟参考行与真实正常行共同构成对应侧的参考区域。

18、可选的，在正常行数小于所述预设参考行数一侧生成虚拟参考行包括：

19、以所述待修复图像上的积分球光源的中心所在的像素行作为对称轴行；

20、在所述带状噪声正常行数小于预设参考行数的一侧缺少正常行的位置设置虚拟参考行，对于所需生成的每一个虚拟参考行，根据对称轴行确定是否存在与其对称的属于正常行的镜像源行；

21、若存在，将所述镜像源行的像素值对应复制到虚拟参考行中。

22、可选的，还包括：

23、若不存在镜像源行，将所述带状噪声区域基于对称轴行对称的正常行作为镜像源行；

24、将镜像源行形成的镜像源区域镜像翻转后平移至对应的虚拟参考行，将所述镜像源行的像素值对应复制到虚拟参考行中。

25、可选的，还包括：

26、利用所述镜像源区域内多行正常行的行均值估计垂直渐变斜率；

27、根据所述垂直渐变斜率确定趋势补偿量，在所述虚拟参考行的每个像素值上叠加所述趋势补偿量。

28、可选的，在生成虚拟参考行之后，且在所述多项式拟合之前还包括：

29、计算所述虚拟参考行邻近的所述带状噪声区域内或正常行内像素点的水平梯度模板；

30、计算所述虚拟参考行的水平梯度，确定所述虚拟参考行的水平梯度与所述水平梯度模板的相似度；

31、当所述相似度低于预设相似度阈值时，对所述虚拟参考行的像素值进行调整或在所述多项式拟合中降低所述虚拟参考行的行均值所对应的权重。

32、可选的，所述对所述虚拟参考行的像素值进行调整包括：

33、从所述带状噪声区域内各行提取去均值残差，对所述去均值残差进行逐列平均得到平均残差纹理模板；

34、将所述虚拟参考行中每个像素点的像素值替换为该虚拟参考行经趋势补偿后的行均值与所述平均残差纹理模板之和。

35、本申请另一方面公开了一种平场标定系统，包括光学镜头、图像传感器和数字处理单元，其特征在于，所述图像传感器用于通过所述光学镜头生成待修复图像，所述数字处理单元被配置为执行前文所述的方法。

36、本申请提供的平场标定的图像带状噪声修复方法，基于待修复图像中每一行像素点的灰度值确定带状噪声区域，通过行级灰度变化特征准确识别带状噪声位置，避免了像素级噪声的干扰，提升了噪声识别的准确性。在带状噪声区域两侧选取参考区域，通过多项式拟合得到各行像素理论值，充分考虑了光学系统渐晕效应带来的非线性灰度渐变，实现了带状噪声区域精确到行的像素针对性修复，相比单行线性插值更贴合实际灰度分布，修复后图像过渡自然。本申请的带状噪声修复方法计算复杂度低，修复后的平场标定图像可直接用于平场标定系数计算，有效提升了平场标定系数计算的准确度及平场标定后图像的均匀性。

1.一种平场标定的图像带状噪声修复方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待修复图像中每一行像素点的灰度值确定所述待修复图像中是否存在至少一个带状噪声区域包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述带状噪声区域两侧包含预设参考行数像素点的两个参考区域包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述带状噪声区域两侧包含预设参考行数像素点的两个参考区域包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在正常行数小于所述预设参考行数一侧生成虚拟参考行包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在生成虚拟参考行之后，且在所述多项式拟合之前还包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述虚拟参考行的像素值进行调整包括：

10.一种平场标定系统，包括光学镜头、图像传感器和数字处理单元，其特征在于，所述图像传感器用于通过所述光学镜头生成待修复图像，所述数字处理单元被配置为执行权利要求1至9任一项所述的方法。