图像处理和图像合成中图像数据和关联噪声模型的同时和一致的处理的制作方法

技术特征：
1.一种用于处理图像数据的方法，其中所述图像数据包括噪声和信息，所述方法包括以下步骤：-获取输入数据(100)，所述输入数据(100)包含待处理以供存储和/或发送的输入原始图像数据(110)，所述输入原始图像数据(110)包含用于获得图像数据的图像传感器的像素的值y，-处理(130)所述输入原始图像数据(110)，-通过提供输出数据(140)输出处理后的图像数据，其特征在于，获取输入数据(100)的步骤包括以下步骤：ο从所述输入数据(100)获取输入噪声模型(120)，所述输入噪声模型(120)适合于反映存在于所述输入原始图像数据(110)中的噪声，所述输入原始图像数据(110)和所述输入噪声模型(120)以将输入原始图像数据(110)链接到输入噪声模型(120)的方式一起形成所述输入数据(100)，其特征在于，处理(130)所述输入原始图像数据(110)的步骤包括以下处理操作中的至少一个：ο校正所述输入原始图像数据(110)的像素值，ο对所述输入原始图像数据(110)应用平场校正，ο对所述输入原始图像数据(110)应用光响应非均匀性的校正，ο对所述输入原始图像数据(110)应用合并和/或平均操作，ο进行所述输入原始图像数据(110)的归一化，ο对所述输入原始图像数据(110)应用取整和/或截断操作和/或整数量化，ο进行图像合成，尤其是通过基于所述输入原始图像数据(110)创建和/或添加合成图像，和/或通过调制所述输入原始图像数据(110)进行图像合成，所述处理步骤(130)还包括以下步骤：ο基于所述输入噪声模型(120)，并取决于对输入原始图像数据(110)应用的所述处理操作，确定适合于反映存在于所述输出数据(140)中的噪声的输出噪声模型(160)，和ο基于应用于输入原始图像数据(110)的所述处理操作，以及所述输入噪声模型(120)和/或所述输出噪声模型(160)，产生在统计上与所述输出噪声模型(160)一致的输出原始图像数据(150)，并且其特征在于，输出处理后的图像数据的步骤包括：ο存储和/或发送所述输出原始图像数据(150)和所述输出噪声模型(160)，所述输出原始图像数据(150)和所述输出噪声模型(160)以将输出原始图像数据(150)链接到输出噪声模型(160)的方式一起形成所述输出数据(140)，以便允许通过所述处理操作中的任一个，单独地或以其任何组合，将所述输出数据(140)作为输入数据(100)进行处理(130)，使得所述处理(130)适合于流水线处理。2.按照前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述输入噪声模型(120)和/或所述输出噪声模型(160)由用于获得图像数据的图像传感器的给定像素的值y的平均像素值μ
y
到像素值标准偏差σ
y
的映射σ
y
(μ
y
)，平均像素值μ
y
到像素值方差的映射或平均像素值μ
y
到信噪比snr
y
的映射snr
y
(μ
y
)来表示。
3.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述输入噪声模型(120)和/或所述输出噪声模型(160)由以下表示：-有限点集，所述有限点集适合于通过线性或非线性插值获得连续模型σ
y
(μ
y
)，-适合于构造近似连续模型σ
y
(μ
y
)的多项式函数的一组系数，或者-具有连续模型σ
y
(μ
y
)的自由参数并与所述参数的特定值结合的函数，其中σ
y
是用于获得图像数据的图像传感器的给定像素的值y与其平均值μ
y
的标准偏差。4.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述输入噪声模型(120)和/或所述输出噪声模型(160)适合于表示遵循泊松-高斯分布的所述输入原始图像数据(110)和/或所述输出原始图像数据(150)中的噪声，泊松-高斯分布由下式描述其中σ
y
是用于获得图像数据的图像传感器的给定像素的值y与其平均值μ
y
的标准偏差，σ
y.dark
是在没有光的情况下的像素值的标准偏差，μ
y.dark
是在没有光的情况下的像素值的平均值，k是增益因子。5.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述处理步骤(130)包括对用于获得图像数据的图像传感器的给定像素的值y应用表示噪声一致操作的变换s(y，q)，其中q是像素值减小因子，并且0＜q＜1，所述处理步骤(130)使用与输入噪声模型(120)相同的输出噪声模型(160)。6.按照前一权利要求所述的方法，其特征在于，表示噪声一致缩放操作的所述变换s(y，q)由y
′
＝q
·
y δ(y，q)描述，其中y
′
是应用所述变换之后的校正像素值，δ是从具有平均值0和方差的正态分布采样的(伪)随机数，并且其中是对于像素值减小因子q，输出原始图像数据(150)的噪声的标准偏差σ
y
(qy)减小的因子，q＜q
′
＜1。7.按照前述权利要求4和6所述的方法，其特征在于，表示噪声一致缩放操作的所述变换s(y，q)的所述(伪)随机数δ的分布的方差由换s(y，q)的所述(伪)随机数δ的分布的方差由描述。8.按照前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述处理步骤(130)包括对用于获得图像数据的图像传感器的给定像素的值y应用噪声不一致操作，所述处理步骤(130)使用与输入噪声模型(120)相比不同，并且与输出数据(140)的输出原始图像数据(150)的噪声一致的输出噪声模型(160)。9.按照与权利要求5-7之一结合的前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在处理(130)所述输入原始图像数据(110)的步骤期间应用的所述至少一个处理操作选自包括以下处理操作的一组处理操作：ο校正所述输入原始图像数据(110)的像素值，ο对所述输入原始图像数据(110)应用平场校正，
ο对所述输入原始图像数据(110)应用光响应非均匀性的校正，所述处理操作中的每一个是通过确保输入噪声模型(120)对输出原始图像数据(150)的所有像素值保持有效，以输出噪声模型(160)与输入噪声模型(120)相同的方式应用于输入原始图像数据(110)的。10.按照前一权利要求所述的方法，其特征在于，ο校正所述输入原始图像数据(110)的像素值是通过使用相邻像素值y
l
和y
r
来替换坏像素值y
c
，以赋予校正后的像素值y
′
c
＝s(y
l
y
r-μ
y.dark
，q＝1/2)进行的，其中q是像素值减小因子，μ
y.dark
是在没有光的情况下的像素值的平均值，和/或ο对所述输入原始图像数据(110)应用平场校正是通过使用按照的像素相关减小因子q(i，j)，赋予校正后的像素值y
′
＝q
·
y δ(y，q)进行的，其中n(i，j)表示参考平场图像，i和j表示像素坐标，和/或ο对所述输入原始图像数据(110)应用光响应非均匀性的校正是通过使用按照的像素相关减小因子q(i，j)，赋予校正后的像素值y
′
＝q
·
y δ(y，q)进行的，其中n(i，j)表示用于获得图像数据的图像传感器的通过校准确定的空间上变化的相对检测效率，i和j表示像素坐标。11.按照与权利要求8结合的前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在处理(130)所述输入原始图像数据(110)的步骤期间应用的至少一个处理操作选自包括以下处理操作的一组处理操作：ο对所述输入原始图像数据(110)应用合并和/或平均操作，ο进行所述输入原始图像数据(110)的归一化，ο对所述输入原始图像数据(110)应用取整和/或截断操作和/或整数量化，ο进行图像合成，尤其是通过基于所述输入原始图像数据(110)创建和/或添加合成图像，和/或通过调制所述输入原始图像数据(110)进行图像合成，所述处理操作中的每一个是通过确保在处理(130)的步骤期间确定的输出噪声模型(160)对输出原始图像数据(150)的所有像素值有效，以输出噪声模型(160)与输入噪声模型(120)相比不同的方式应用于输入原始图像数据(110)的。12.按照前一权利要求所述的方法，其特征在于，ο对所述输入原始图像数据(110)应用合并操作是通过形成多组n＝n.m像素或多组n次曝光，向每一组赋予输出像素值并通过将黑电平增大到μ
y.dark
＝nμ
y.dark
，以及将读出噪声增大到及将读出噪声增大到来确定对应的输出噪声模型σ
y
(μ
y
)进行的，其中i表示像素坐标，和/或ο对所述输入原始图像数据(110)应用合并操作是通过形成多组n＝n.m像素，向每一组赋予输出像素值并通过维持黑电平μ
y.dark
，以及将读出噪声增大到来确定对应的输出噪声模型σ
y
(μ
y
)进行的，其中i表示像素坐标，和/或
ο对所述输入原始图像数据(110)应用平均操作是通过形成多组n＝n
·
m像素，向每一组赋予输出像素值并通过维持黑电平μ
y.dark
以及将读出噪声减小到来确定对应的输出噪声模型σ
y
(μ
y
)进行的，和/或ο进行所述输入原始图像数据(110)的归一化是通过对于来自m个不同设备的具有泊松-高斯噪声模型的一系列i＝1，2...，m}个图像输入数据(100)确定具有最高的归一化的读出噪声的输入噪声模型(120)，向具有索引编号i的图像输入数据(100)的每个像素值y
i
赋予输出像素值完成的，其中δ
i
是从具有平均值0和方差的正态分布采样的(伪)随机数，其中，所述泊松-高斯噪声模型具有不同的参数并且其中具有参数{k＝1，μ
∈.dark
＝0，σ
∈.dark
＝σ
∈
}的输出噪声模型(160)为一系列i＝1，2...，m}的图像输出数据(140)的所有输出原始图像数据(150)所共有，和/或ο对所述输入原始图像数据(110)应用取整和/或截断操作和/或整数量化是通过在按照y
′
＝round(y δ)的所述取整/截断/量化操作之前添加对每个像素都不同的随机数δ，同时按照调整输出噪声模型的读出噪声来完成的，其中是随机数δ的分布的方差，和/或ο进行图像合成，尤其是通过基于所述输入原始图像数据(110)创建和/或添加合成图像和/或通过调制所述输入原始图像数据(110)进行图像合成是通过模拟与输入原始图像数据(110)相比具有降低的信噪比，并且具有相同的输出噪声模型(160)的图像完成的，或者是通过模拟与输入原始图像数据(110)相比具有增大的信噪比的图像完成的，所述输出噪声模型(160)是通过单一的一组输入原始图像数据(110)的噪声模型，或者一组归一化的输入原始图像数据(110)的噪声模型实现的。13.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，存储和/或发送以将输出原始图像数据(150)链接到输出噪声模型(160)的方式一起形成所述输出数据(140)的所述输出原始图像数据(150)和所述输出噪声模型(160)是通过以下操作进行的：-将输出原始图像数据(150)连同输出噪声模型(160)一起存储在容器文件中，优选存储在标记图像文件格式(tiff)的文件中，或者-将输出原始图像数据(150)存储在第一文件中，并将输出噪声模型(160)存储在第二独立边车文件中，所述边车文件连接到包含输出原始图像数据(150)的第一文件，所述边车文件适合于存储所述第一文件不支持的附加(元)数据，或者-将输出噪声模型(160)存储在数据库中，所述数据库适合于将特定的输出原始图像数据(150)链接到其关联的输出噪声模型(160)。
14.按照前一权利要求所述的方法，其特征在于，存储和/或发送输出噪声模型(160)是通过存储和/或发送所述模型的参数的数字表示进行的，所述参数被传递给具有固定定义的函数，或者被传递给函数的目录，后一情况下要使用的特定函数通过附加的识别参数来选择。15.一种存储在计算机可读介质中的计算机程序装置，所述计算机程序装置适合于实现按照前述权利要求之一所述的方法。16.一种配备有按照前一权利要求所述的计算机程序装置的设备，其特征在于，所述设备选自包括以下各项的组：微处理器、现场可编程门阵列、图像传感器、移动电话，特别是配备有数字摄像头的智能电话、数字照相装置、数字摄像机、扫描设备、平板电脑、个人计算机、服务器、显微镜、望远镜、卫星。

技术总结
本公开一个方面涉及图像处理和图像合成中图像数据和关联噪声模型的同时和一致的处理，公开了一种图像数据的处理方法，包括：获取输入原始图像数据，输入原始图像数据包含像素值y；处理输入原始图像数据；输出处理后的图像数据。获取输入数据包括从所述输入数据获取输入噪声模型；处理所述输入原始图像数据包括至少一个预处理或图像合成操作，确定反映输出数据中的噪声的输出噪声模型，以及产生统计上与输出噪声模型一致的输出原始图像数据；输出处理后的图像数据包括存储输出原始图像数据和输出噪声模型，输出原始图像数据和所述输出噪声模型一起形成输出数据，以允许将输出数据作为输入数据进行处理，使得处理适合于流水线处理。理。理。


技术研发人员：C
受保护的技术使用者：多普顿股份公司
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2023/2/17