一種圖像去陰影方法及裝置製造方法
2023-09-22 16:32:15 1
一種圖像去陰影方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種圖像去陰影方法及裝置，用於實時去陰影，速度快且魯棒性好。本發明實施例方法包括：在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區域，相鄰兩個實時圖像區域之間沒有重疊部分，所述N為大於或等於2的正整數；計算每一個所述實時圖像區域所有像素點的光強度平均值，並根據所有所述光強度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情況；對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數；根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
【專利說明】一種圖像去陰影方法及裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及圖像處理【技術領域】，具體涉及一種圖像去陰影方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 相機視頻成像過程中由於光照、機械結構、物鏡特性等原因會造成最後的圖像呈 現亮度不均勻現象，一般情況下將這個現象命名為陰影。在醫療電子內窺鏡系統中，由於圖 像亮度不均勻現象，使得有效觀察面積減小，生物組織對比度下降，圖像質量下降，不利於 臨床實時診斷和病灶區域鑑定。
[0003] 目前有很多算法用於矯正圖像亮度不均勻問題，如無數學物理模型的均衡化算法 和有數學物理模型的均衡化算法，其中，有數學物理模型的均衡化算法中包括有基於人眼 感知的模型算法和基於成像物鏡物理光學模型的算法。無數學物理模型的均衡化算法和基 於人眼感知的模型算法會丟失圖像攜帶的反應光照強度的信息，但這類信息在內窺鏡中有 重要的作用，因此，該算法不適合使用在內窺鏡中，另外，無數學物理模型的均衡化算法和 有數學物理模型的均衡化算法的魯棒性和實時性都較差，難以在內窺鏡中實現。
【發明內容】
[0004] 針對上述缺陷，本發明實施例提供了一種圖像去陰影方法及裝置，可以實時去陰 影，且速度快，魯棒性好。
[0005] 本發明實施例了一方面提供了一種圖像去陰影方法，可包括：
[0006] 在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區域，相鄰兩個實時圖 像區域之間沒有重疊部分，所述N為大於或等於2的正整數；
[0007] 計算每一個所述實時圖像區域所有像素點的光強度平均值，並根據所有所述光強 度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情況；
[0008] 對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數；
[0009] 根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
[0010] 本發明實施例提供了圖像去陰影裝置，可包括：
[0011] 劃分單元，用於在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區域， 相鄰兩個實時圖像區域之間沒有重疊部分，所述N為大於或等於2的正整數；
[0012] 計算單元，用於計算每一個所述實時圖像區域所有像素點的光強度平均值，並根 據所有所述光強度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分 布情況；
[0013] 擬合處理單元，用於對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數；
[0014] 去陰影處理單元，用於根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
[0015] 從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點：在本發明實施例中，通過 在待處理圖像中劃分N個實時圖像區域，並計算每一個圖像區域像素點的光強度平均值， 由所有光強度平均值得到陰影曲線，該陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情 況，再對陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數，進而可以根據陰影函數對待處理圖像進 行去陰影處理，本發明實施例可以實現實時去陰影，且魯棒性好，能夠提高去陰影的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
[0017] 圖1為本發明實施例提供的圖像去陰影方法的流程示意圖；
[0018] 圖2為本發明實施例提供的樣本矩陣的獲取方法的流程示意圖；
[0019] 圖3為本發明另一實施例提供的圖像去陰影的流程示意圖；
[0020] 圖4中a為本發明實施例提供的待處理圖像，b為本發明實施例提供的去陰影圖 像；
[0021] 圖5為本發明實施例提供的圖像去陰影裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本 發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實 施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0023] 本發明實施例提供了一種圖像去陰影方法，用於實時對圖像去陰影，魯棒性好，本 發明實施例還相應提供了一種圖像去陰影裝置。
[0024] 本發明實施例所提供的圖像去陰影裝置可以內置在普通相機或醫療電子內窺鏡 等系統中，尤其是在醫療電子內窺鏡中，用以實現實時去除陰影，且具有較好的魯棒性，實 現了臨床實時診斷可行性。
[0025] 可以理解的是，可以對相機或內窺鏡進行數學建模，如公式1所示：
[0026] I = F (eV (X) L)公式 1
[0027] 其中，上述I表示X位置處相機或內窺鏡記錄的光強度，上述F表示像元相應函 數，上述e為曝光時間，上述V為去陰影函數，L為像元陣列輸入照度。
[0028] 在本發明實施例中，在可見光的相機或內窺鏡的成像中，光學結構合理設計實現 對機械去陰影函數擬合，採用餘弦四次方定律c〇s 4th對去陰影函數擬合及展開，得到公式 2 ：
【權利要求】
1. 一種圖像去陰影方法，其特徵在於，包括： 在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區域，相鄰兩個實時圖像區 域之間沒有重疊部分，所述N為大於或等於2的正整數； 計算每一個所述實時圖像區域所有像素點的光強度平均值，並根據所有所述光強度平 均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情況； 對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數； 根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於， 所述在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區域包括： 在待處理圖像中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區域，所述N為樣本半徑矩陣 中的樣本圖像區域的數量，且所述實時圖像區域中心到所述待處理圖像中心的半徑長度 為所述樣本圖像區域中對應的樣本半徑r，所述樣本半徑r為所述樣本圖像區域中心到樣 本圖像中心的半徑長度； 計算每一個所述實時圖像區域所有像素點的光強度平均值I(r)，根據所有所述光強度 平均值I(r)得到所述陰影曲線。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據所有所述光強度平均值P(r)得 到所述陰影曲線之後還包括： 根據預設的適應性伽瑪曲線對所述陰影曲線進行調整； 對調整後的陰影曲線進行歸一化處理，並得到光強度矩陣1〇,所述光強度矩陣中包 括所述光強度平均值I(r)，其中，所述光強度矩陣Itl表示為： k= ' 其中，所述IOg表示依次計算第i個半徑為ri的實時圖像區域所有 ,) 像素點的光強度平均值，所述i為大於等於〇且小於或等於N-I的整數。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述樣本半徑矩陣凡的獲取步驟包括： 在所述樣本圖像中心到邊緣之間依次劃分N個所述樣本圖像區域，相鄰兩個所述樣本 圖像區域之間沒有重疊部分； 計算所述樣本圖像區域中心到所述樣本圖像中心的半徑長度r; 根據所述半徑長度r，採用餘弦四次方定律cos4th獲得所述樣本半徑矩陣凡，所述樣本 半徑矩陣表示為： 卜2 rO4 1 Mr=UI ，其中，所述&表示依次計算，第j個所述樣本圖像區域中心到所述 L^VI^iJ 樣本圖像中心的半徑長度，所述j為大於等於0且小於等於N-I的整數； 根據所述樣本半徑矩陣凡，計算所述樣本半徑矩陣凡的偽逆矩陣M1S其中，所述偽逆 矩陣表示為： Mf' ?χΛ/J'Μ,7+，其中，所述,4^為所述樣本半徑矩陣凡的轉矩矩陣。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述對所述陰影曲線進行擬合處理，得到 去陰影函數包括： 根據所述光強度矩陣Itl和所述偽轉矩矩陣計算得到所述去陰影函數 的多項式參數Mrarf ;其中，所述去陰影函數的多項式參數Mrarf的計算公式為： 氣《?/=層rx(i〇-1)= & ; 根據所述多項式參數M_f得到去陰影函數V;其中，所述去陰影函數V的計算公式為：V=l+al2+bl4,其中，所述1為所述待處理圖像中像素點到所述待處理圖像中心的長度。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述去陰影處理的公式為： PP0 =PP/V=PP/[l+al2+bl4], 其中，所述PPtl為去陰影圖像，所述PP為待處理圖像。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於， 所述對所述待處理圖像進行去陰影處理包括：對所述待處理圖像中的像素點進行去陰 影。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述對所述待處理圖像中的像素點進行 去陰影包括： 根據所述去陰影函數V，計算所述待處理圖像中像素點的去陰影函數值V(I); 計算所述去陰影函數值V(I)的倒數值，得到陰影矯正係數Cd)，所述Cd) =i/να); 所述待處理圖像中的像素點與對應陰影矯正係數Cd)的乘積得到去陰影后的像素 點。
9. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述待處理圖像包括單色圖像和彩色圖 像； 當所述待處理圖像為所述彩色圖像時，所述在待處理圖像中心到邊緣之間依次劃分N個圖像區域包括： 對所述彩色圖像進行分割得到待處理分量圖像，所述待處理分量圖像包括紅色R分量 圖像、綠色G分量圖像和藍色B分量圖像； 從所述紅色R分量圖像、綠色G分量圖像和藍色B分量圖像中選擇任意一個分量圖像， 並在所述分量圖像中心到邊緣之間依次劃分N個所述圖像區域。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述陰影處理的公式具體為： R0 =R/V=R/[l+al2+bl4]； G0 =G/V=G/[l+al2+bl4]； B0 =B/V=B/[l+al2+bl4]； 其中，所述Rtl為去陰影處理後的紅色R分量圖像，所述R為去陰影處理前的紅色R分量 圖像；所述Gtl為去陰影處理後的綠色G分量圖像，所述G為去陰影處理前的綠色G分量圖 像；所述Btl為去陰影處理後的藍色B分量圖像，所述B為去陰影處理前的藍色B分量圖像。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述適應性伽瑪曲線為：
其中，所述r為適應性伽瑪曲線，所述rras取值範圍在【0-5】之間，所述fieldangle的 取鋪圍在^之間。
12. -種圖像去陰影裝置，其特徵在於，包括： 劃分單元，用於在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區域，相鄰 兩個實時圖像區域之間沒有重疊部分，所述N為大於或等於2的正整數； 計算單元，用於計算每一個所述實時圖像區域所有像素點的光強度平均值，並根據所 有所述光強度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情 況； 擬合處理單元，用於對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數； 去陰影處理單元，用於根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
13.根據權利要求12所述的圖像去陰影裝置，其特徵在於， 所述劃分單元具體用於，在待處理圖像中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區 域，所述N為樣本半徑矩陣札中的樣本圖像區域的數量，且所述實時圖像區域中心到所述 待處理圖像中心的半徑長度為所述樣本圖像區域中對應的樣本半徑r，所述樣本半徑r為 所述樣本圖像區域中心到樣本圖像中心的半徑長度；計算每一個所述實時圖像區域所有像 素點的光強度平均值I(r)，根據所有所述光強度平均值I(r)得到所述陰影曲線。
14.根據權利要求13所述的圖像去陰影裝置，其特徵在於，所述圖像去陰影裝置還包 括： 調整處理單元，用於根據預設的適應性伽瑪曲線對所述陰影曲線進行調整； 歸一化處理單元，用於對調整後的陰影曲線進行歸一化處理，並得到光強度矩陣Itl，所 述光強度矩陣Itl中包括所述光強度平均值I(r)，其中，所述光強度矩陣Itl表示為：
，其中，所述I(A)表示依次計算第i個半徑為ri的實時圖像區域所有像素點的光強度 平均值，所述i為大於等於〇且小於或等於N-I的整數。
15.根據權利要求14所述的圖像去陰影裝置，其特徵在於，所述樣本半徑矩陣表示為：
?其中，所述h表示依次計算，第j個所述樣本圖像區域中心到所述 樣本圖像中心的半徑長度，所述j為大於等於〇且小於等於N-I的整數。
16.根據權利要求15所述的圖像去陰影裝置，其特徵在於， 所述擬合處理單元具體用於，根據所述光強度矩陣Itl和所述偽轉矩矩陣AC+，計算得到 所述去陰影函數的多項式參數M_f ;其中，所述去陰影函數的多項式參數Mrarf的計算公式 為，_.=Μ:->Φ〇-?=I;所述為所述樣本半徑矩陣凡的偽逆矩陣；根據所述多 項式參數凡^得到去陰影函數V;其中，所述去陰影函數V的計算公式為：V=l+al2+bl4,其 中，所述1為所述待處理圖像中像素點到所述待處理圖像中心的長度。
17.根據權利要求16所述的圖像去陰影裝置，所述去陰影處理的公式為： PP。=PP/V =PP/[1+al2+bl4]，其中，所述PPq為去陰影圖像，所述PP為待處理圖像。
【文檔編號】G06T5/00GK104240207SQ201410531128
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】馮能雲, 陳雲亮, 佟異 申請人:深圳市開立科技有限公司