車載夜視圖像的增強方法
2023-05-18 21:29:16 1
專利名稱：車載夜視圖像的增強方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像處理方法，尤其是車載夜視圖像的增強方法。
背景技術：
夜視技術用於拓展駕駛員夜間行駛視野範圍，及時有效地探測前方行人，車輛等障礙物，提高夜間駕駛安全。常用的車載夜視技術有主動式紅外夜視技術和被動式熱成像技術。主動紅外夜視圖像具有圖像清晰，對比度大，利於觀察的特點。被動式熱成像技術探測距離更遠，但成像不及主動式紅外夜視技術清晰。強光抑制是主動式紅外夜視技術發展的最大瓶頸，當對面有強光尤其是對面汽車遠光燈照射時，夜視圖像中出現巨大光斑，駕駛員無法看清前方和周邊環境。巨大光斑產生的原因主要是攝像採集系統的過度曝光和夜視圖像增強算法對局部強光的過度增強，強光範圍得到進一步擴大，強光周邊信息丟失，夜視系統無法清晰顯示前方和周邊信息。解決上述問題的途徑大體分為兩種一為調節攝像頭的曝光度，一為對局部光源採用圖像處理算法弱化。曝光度過大，使強光部分過度曝光，光源周邊信息丟失；曝光過小，雖然可以獲得燈光周邊細節信息，但距燈光遠距離圖像細節信息過暗或無法成像。光源弱化中，最主要的問題是強光源的檢測定位。由於夜視圖像的特殊性，經典的Hough變換很難精確定位圓心。
發明內容
本發明的目的是為克服夜視圖像成像中單一攝像頭過曝光導致的光源周邊信息丟失和欠曝光引起的圖像細節信息過暗或無法成像的缺點，提供一種車載夜視圖像的增強方法，該方法通過多個安裝在不同位置的攝像頭同時採集同一場景的圖像，進行圖像數據解碼、濾波、配準、色調映射和直方圖修正一系列處理後，能夠有效增強車載夜視圖像。為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案一種車載夜視圖像的增強方法，其特徵在於包括以下步驟(I)圖像採集及解碼，同時通過五個攝像頭實時採集同一場景圖像，並將採集的圖像輸入視頻解碼晶片進行解碼；(2)圖像雙邊濾波，雙邊濾波器的核函數擴展到二維，利用兩個高斯平滑函數分別考察鄰域像素在位置上和強度數值上與當前像素點之間的相似性，獲得鄰域像素的權重；(3)圖像配準，糾正位置不同的多個攝像頭同一時刻所採集圖像的形變；(4)圖像色調映射，將圖像配準處理後的圖像輸入數位訊號處理器(DSP)進行色調映射處理；( 5 )直方圖修正，將圖像中數量較小的灰度值進行合併，使圖像整體亮度向高亮區域 移動，其過程為(5. I)選擇初始調整灰度，灰度調節從較大值開始，逐漸向低灰度調整；(5. 2)對低像素數灰度進行合併，通過計算灰度直方圖，將像素數較小的灰度合併到同一個灰度內，直到該灰度像素累加值大於閾值；
(5. 3)灰度拉伸求取直方圖修正後圖像最大值和最小值，將灰度拉伸至
區間。所述步驟(3)中，以其中一個攝像頭的圖像為參考圖像進行配準，圖像配準算法使用FPGA實現。該方法採用多圖像融合，使不清晰的單一圖像經本法處理後得到明顯增強，車載夜視圖像動態範圍明顯改善，夜視圖像中的過曝光引起的光斑消失或明顯弱化，強光周邊信息清楚，夜視系統能夠清晰顯示前方和周邊信息，駕駛員可以看清前方和周邊環境；此夕卜，通過DSP與FPGA相結合的硬體實現方法，圖像配準操作在FPGA上實現，圖像色調映射操作在DSP中進行，提高了本方法執行的速度和實時性。
圖I為本發明所述車載夜視圖像增強方法的實施流程圖。圖2為多個攝像頭布置示意圖。圖3為直方圖修正後圖像的直方圖分布示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明作進一步說明參見圖I實施流程圖，本發明所提供的車載夜視圖像的增強方法包括如下的各個步驟I.圖像採集及解碼為解決圖像過曝光和欠曝光問題，採用多攝像頭圖像採集方案，通過五個攝像頭實時採集同一場景圖像，並將其輸入視頻解碼晶片解碼。2.圖像雙邊濾波輸入圖像經雙邊濾波器進行濾波，以去除噪聲。雙邊濾波器的核函數擴展到二維，即利用了兩個高斯平滑函數來分別考察鄰域像素在位置上和強度數值上與當前像素點之間的相似性，從而獲得鄰域像素的權重。雙邊濾波器的輸出可以表示為
權利要求
1.一種車載夜視圖像的增強方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)圖像採集及解碼，同時通過五個攝像頭實時採集同一場景圖像，並將採集的圖像輸入視頻解碼晶片進行解碼； (2)圖像雙邊濾波，雙邊濾波器的核函數擴展到二維，利用兩個高斯平滑函數分別考察鄰域像素在位置上和強度數值上與當前像素點之間的相似性，獲得鄰域像素的權重； (3)圖像配準，糾正位置不同的多個攝像頭同一時刻所採集圖像的形變； (4)圖像色調映射，將圖像配準處理後的圖像輸入數位訊號處理器(DSP)進行色調映射處理； (5)直方圖修正，將圖像中數量較小的灰度值進行合併，使圖像整體亮度向高亮區域移動，其過程為 (5. I)選擇初始調整灰度，灰度調節從較大值開始，逐漸向低灰度調整； (5. 2)對低像素數灰度進行合併，通過計算灰度直方圖，將像素數較小的灰度合併到同一個灰度內，直到該灰度像素累加值大於閾值； (5. 3)灰度拉伸求取直方圖修正後圖像最大值和最小值，將灰度拉伸至
區間。
2.根據權利要求I所述的車載夜視圖像的增強方法，其特徵在於 所述步驟(3)中，以其中一個攝像頭的圖像為參考圖像進行配準，圖像配準算法使用現場可編程門陣列(FPGA)實現。
全文摘要
本發明提供一種車載夜視圖像的增強方法，該方法通過多個安裝在不同位置的攝像頭同時採集同一場景的圖像，採用多圖像融合，進行圖像數據解碼、濾波、配準、色調映射和直方圖修正一系列處理後，使不清晰的單一圖像經本法處理後得到明顯增強，能夠有效增強車載夜視圖像，車載夜視圖像動態範圍明顯改善，夜視圖像中的過曝光引起的光斑消失或明顯弱化，強光周邊信息清楚，夜視系統能夠清晰顯示前方和周邊信息，駕駛員可以看清前方和周邊環境；此外，通過DSP與FPGA相結合的硬體實現方法，圖像配準操作在FPGA上實現，圖像色調映射操作在DSP中進行，提高了本方法執行的速度和實時性。
文檔編號G06T5/40GK102708549SQ20121014968
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月14日 優先權日2012年5月14日
發明者陳軍 申請人:陳軍