一种基于动态标定的暗场噪音处理方法、装置和电子设备与流程

1.本技术涉及计算机领域，尤其涉及一种基于动态标定的暗场噪音处理方法、装置和电子设备。


背景技术：

2.由于cmos传感器的每个像素模块可以视为在反向电压截止下工作的光电二极管，所以由pn结载流子形成的暗电流会使传感器在没有外界光照射下，产生暗场噪声，从而影响传感器的成像质量。为了解决暗场噪声的问题，传统cmos图像处理器(isp)均会集成暗场消除功能。常用的暗场消除方法有以下几类：
3.固定值扣除法。在图像处理器校正过程中，预先在无光照情况下采集rawdata图像。在后续实时校正情况下，用实时图像减去预先采集的rawdata图像(此rawdata图像的每个色彩像素应进行平均滤波)从而实现暗场消除。
4.查表法。由于暗场噪声会受sensor参数(增益、i so值)和温度的影响。所以在图像处理器校正过程中，对不同参数、温度无光状态下的rawdata图像数据进行采集，并将图像数据与各参数和温度进行对应建立查询表。在图像实时校正情况下，利用传感器实时采集的参数在表中寻找相应的rawdata。利用查询的rawdata，对实时采集图像进行校正。
5.而在内窥镜应用场景中，由于内窥镜头端一般都有led照明，照明对头端温度的影响非常明显，温度变化会明显造成暗场噪声变化。
6.因此，有必要提供一种新的暗场噪音处理方法，以削弱噪音影响。


技术实现要素：

7.本说明书实施例提供一种基于动态标定的暗场噪音处理方法、装置和电子设备，用以削弱噪音影响。
8.本说明书实施例还提供一种基于动态标定的暗场噪音处理方法，其特征在于，包括：
9.按照暗场标定周期在每个标定周期的预设时刻控制光源产生暗场，并在所述预设时刻采集暗场图像；
10.对所述暗场图像进行空间与时域滤波，利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，在各暗场标定周期，利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定。
11.可选地，所述利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定，包括：
12.将待标定图像的像素值减去暗场标定图中对应像素点的像素值。
13.可选地，所述对所述暗场图像进行空间与时域滤波,包括：
14.在当前像素的预设的区域范围内确定同等颜色的多个像素点，根据所述多个像素点的像素值计算平均值，作为所述当前像素的像素值。
15.可选地，所述利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，包括：
16.将多个标定周期滤波后的暗场图像加权求平均，作为暗场标定图，加权滤波参数由采集过程中图像传感器的增益数值确定。
17.可选地，还包括：
18.预测温度变化速度，根据所述温度变化速度动态调整标定周期的长短。
19.可选地，还包括：
20.利用标定后的图像进行视频输出。
21.可选地，通过内窥镜采集待标定图像。
22.本说明书实施例还提供一种基于动态标定的暗场噪音处理装置，包括：
23.暗场动态采集模块，按照暗场标定周期在每个标定周期的预设时刻控制光源产生暗场，并在所述预设时刻采集暗场图像；
24.标定模块，对所述暗场图像进行空间与时域滤波，利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，在各暗场标定周期，利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定。
25.本说明书实施例还提供一种电子设备，其中，该电子设备包括：
26.处理器；以及，
27.存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行上述任一项方法。
28.本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现上述任一项方法。
29.本说明书实施例提供的各种技术方案通过按照暗场标定周期在每个标定周期的预设时刻控制光源产生暗场，并在所述预设时刻采集暗场图像，对所述暗场图像进行空间与时域滤波，利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，在各暗场标定周期，利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定，通过动态地采集暗场图像进行标定，抵消了温度变化带来的影响，削弱了噪音影响。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1为本说明书实施例提供的一种基于动态标定的暗场噪音处理方法的原理示意图；
32.图2为本说明书实施例提供的一种基于动态标定的暗场噪音处理装置的结构示意图；
33.图3为本说明书实施例提供的一种暗场校正装置的结构示意图；
34.图4为本说明书实施例提供的一种基于动态标定的暗场噪音处理方法的原理示意图；
35.图5为本说明书实施例执行图像时域滤波操作的公式示意图；
36.图6为本说明书实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
37.图7为本说明书实施例提供的一种计算机可读介质的原理示意图。
具体实施方式
38.现在将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为本发明仅限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例能够使得本发明更加全面和完整，更加便于将发明构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分，因而将省略对它们的重复描述。
39.在符合本发明的技术构思的前提下，在某个特定的实施例中描述的特征、结构、特性或其他细节不排除可以以合适的方式结合在一个或更多其他的实施例中。
40.在对于具体实施例的描述中，本发明描述的特征、结构、特性或其他细节是为了使本领域的技术人员对实施例进行充分理解。但是，并不排除本领域技术人员可以实践本发明的技术方案而没有特定特征、结构、特性或其他细节的一个或更多。
41.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
42.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
43.术语“和/或”或者“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个或多者的所有组合。
44.图1为本说明书实施例提供的一种基于动态标定的暗场噪音处理方法的原理示意图，该方法可以包括：
45.s101：按照暗场标定周期在每个标定周期的预设时刻控制光源产生暗场，并在所述预设时刻采集暗场图像。
46.在本说明书实施例中，通过内窥镜采集待标定图像。
47.在本说明书实施例中，所述利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，包括：
48.将多个标定周期滤波后的暗场图像加权求平均，作为暗场标定图，加权滤波参数由采集过程中图像传感器的增益数值确定。
49.在本说明书实施例中，还包括：
50.预测温度变化速度，根据所述温度变化速度动态调整标定周期的长短。
51.s102：对所述暗场图像进行空间与时域滤波，利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，在各暗场标定周期，利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定。
52.该方法通过按照暗场标定周期在每个标定周期的预设时刻控制光源产生暗场，并在所述预设时刻采集暗场图像，对所述暗场图像进行空间与时域滤波，利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，在各暗场标定周期，利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定，通过动态地采集暗场图像进行标定，抵消了温度变化带来的影响，削弱了噪音影响。
53.在本说明书实施例中，所述利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定，包括：
54.将待标定图像的像素值减去暗场标定图中对应像素点的像素值。
55.在本说明书实施例中，所述对所述暗场图像进行空间与时域滤波,包括：
56.在当前像素的预设的区域范围内确定同等颜色的多个像素点，根据所述多个像素点的像素值计算平均值，作为所述当前像素的像素值。
57.在本说明书实施例中，还包括：
58.利用标定后的图像进行视频输出。
59.图2为本说明书实施例提供的一种基于动态标定的暗场噪音处理装置的结构示意图，该装置可以包括：
60.暗场动态采集模块201，按照暗场标定周期在每个标定周期的预设时刻控制光源产生暗场，并在所述预设时刻采集暗场图像；
61.标定模块202，对所述暗场图像进行空间与时域滤波，利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，在各暗场标定周期，利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定。
62.该装置通过按照暗场标定周期在每个标定周期的预设时刻控制光源产生暗场，并在所述预设时刻采集暗场图像，对所述暗场图像进行空间与时域滤波，利用滤波后的暗场图像生成暗场标定图，在各暗场标定周期，利用实时采集处理得到的所述暗场标定图对待标定图像进行标定，通过动态地采集暗场图像进行标定，抵消了温度变化带来的影响，削弱了噪音影响。
63.图3为本说明书实施例提供的一种暗场校正装置的结构示意图。如图3，该装置包括三个部分，即：内窥镜手柄、连接线和主机。其中，内窥镜手柄包含led照明与图像传感器，led照明为内窥镜检测环境提供光照，图像传感器对检测场景进行成像。连接线包括光源控制器，光源控制器产生pwm控制信号，该控制信号作用于led驱动电路使光源能以30hz频率并与图像传感器同步闪烁点亮。主机包括视频输入，fpga,视频输出等模块。其中，视频输入模块用于接收连接线传导过来的图像传感器采集的图像，并将图像传导至fpga。fpga用来接收采集图像并向光源控制器发出控制信号，控制其让led以指定亮度点亮。此外其还负责对采集到图像进行相应的处理。视频输出用于显示fpga图像处理后的图像。
64.图4为本说明书实施例提供的一种基于动态标定的暗场噪音处理方法的原理示意图，在内窥镜每秒30帧的图像采集过程中，确定一帧为暗场标定帧。在此帧的采集过程中，fpga发送指定令光源控制器不点亮内窥镜手柄上面的led光源。由于内窥镜检测环境无其他光源，传感器采集的此帧图像可以作为实时的暗场标定图。此暗场标定图会进行空域与时域滤波。接下来采集的29帧会与滤波结果进行相减从而完成暗场标定过程，如图4，在普通内窥镜图像采集过程中(以30帧/秒图像采集为例)，每秒选择一帧作为暗场标定图像。在标定图的采集过程中，fpga控制光源驱动器令内窥镜手柄中的led照明光源不点亮。
65.基于同一发明构思，本说明书实施例还提供一种电子设备。
66.下面描述本发明的电子设备实施例，该电子设备可以视为对于上述本发明的方法和装置实施例的具体实体实施方式。对于本发明电子设备实施例中描述的细节，应视为对于上述方法或装置实施例的补充；对于在本发明电子设备实施例中未披露的细节，可以参照上述方法或装置实施例来实现。
67.图5为本说明书实施例执行图像时域滤波操作的公式示意图。其中，i
tf
表示时域滤波后图像结果，i
ftf
表示前一帧的暗场标定的图像，i
csf
表示当前空间与时域滤波的结果图
像，n表示时间序列上包含滤波图像的个数,kc、kf表示滤波加权系数，它们由图像传感器的增益值决定和滤波图像个数决定。具体来说，
[0068][0069]
上式中，gc表示当前传感器增益倍数的倒数，表示滤波图像序列中图像的平均增益倍数的倒数，通过以上两式可以根据传感器的增益值对滤波权重进行归一化。此过程可以有效消除传感器增益对于暗场噪声的影响。
[0070]
图6为本说明书实施例提供的一种电子设备的结构示意图。下面参照图6来描述根据本发明该实施例的电子设备600。图6显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0071]
如图6所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同系统组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
[0072]
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元610执行，使得所述处理单元610执行本说明书上述处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元610可以执行如图1所示的步骤。
[0073]
所述存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)6203。
[0074]
所述存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
[0075]
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
[0076]
电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图6中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、rai d系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0077]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，本发明描述的示例性实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个计算机可读的存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本发明的上述方法。当所述计算机程序被一个数据处理设备执行时，使得该计算机可读介质能够实现本发明的上
述方法，即：如图1所示的方法。
[0078]
图7为本说明书实施例提供的一种计算机可读介质的原理示意图。
[0079]
实现图1所示方法的计算机程序可以存储于一个或多个计算机可读介质上。计算机可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
[0080]
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0081]
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0082]
综上所述，本发明可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)等通用数据处理设备来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
[0083]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，本发明不与任何特定计算机、虚拟装置或者电子设备固有相关，各种通用装置也可以实现本发明。以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0084]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0085]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同
替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。