[发明专利]一种基于多项式相机响应函数与渐晕效应补偿的光度标定方法

说明书

本发明公开一种基于多项式相机响应函数与渐晕效应补偿的光度标定方法，包括：采集同一场景下不同曝光度的Q幅图像，将所述Q幅图像按照曝光度由小到大排列，依次获取相邻图像的初次校正的曝光度比R_q1，得到初次校正的曝光度比矩阵，并获取图像的初次校正的亮度误差ε₁；根据图像的初次校正的亮度误差对初次校正系数的导数获取初次校正系数；根据初次校正系数获取第二次校正的曝光度比矩阵，并获取图像的第二次校正的亮度误差ε₂；根据图像的第二次校正的亮度误差对第二次校正系数的导数获取第二次校正系数；依次循环，直至ε_k+1≥ε_k，输出第k次校正系数；得到相机图像响应函数后获取相机图像的光度标定函数。使得光度标定更完整和稳定，成像更加真实自然。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更具体的是，本发明涉及基于多项式相机响应函数与渐晕效应补偿的光度标定方法。

背景技术

光度标定将随着视觉技术的发展显现出更大的优势，在图像建模和绘制、图像拼接、图像处理中会有巨大的实用价值。普通成像系统会因为光照变化的原因很难反应出真实场景与图像之间的亮度关系，又因为光学镜头的影响产生渐晕效应更使其关系变得复杂。

S.Mann和R.W.Picard于1995年提出了基于交叉直方图的相机响应函数标定算法，为相机响应函数做出标准规定。Debevec and Malik于1997年提出的基于最小二乘的相机响应函数标定算法，作为领域内的经典算法，在标定算法上具有不俗的地位，并作为了许多标定算法的基础而占据一席之地。M.D.Grossberg和S.K.Nayar于2002年提出基于直方图取样的相机响应函数标定算法，该算法通过对直方图的百分位进行配合来获得相机响应方程，同时他们又在2004年通过对相机响应函数的共同特征以及必须满足的约束条件进行分析，才为响应函数创造了理论的空间。章卫祥等人于2006年在Mitsunaga和Nayar提出的多项式模型的基础上，增加了响应函数的初始限制条件，也就是图像亮度为0的情况下，实际场景亮度也应为0。然而其迭代条件对算法收敛效果并不好。

发明内容

本发明设计开发了一种基于多项式相机响应函数与渐晕效应补偿的光度标定方法，通过误差函数获取相机响应函数的校正系数，并更新曝光度比进行算法迭代，获取最优相机响应函数，并结合渐晕效应补偿进行光度标定，使得光度标定更完整和稳定，成像更加真实自然。

本发明提供的技术方案为：

一种基于多项式相机响应函数与渐晕效应补偿的光度标定方法，包括：

采集同一场景下不同曝光度的Q幅图像，将所述Q幅图像按照曝光度由小到大排列，依次获取相邻图像的初次校正的曝光度比R_q1，得到初次校正的曝光度比矩阵并获取图像的初次校正的亮度误差ε₁：

式中，G_q是第q幅图像的灰度值，c_n1是第n项的初次校正系数，N是阶次；

根据图像的初次校正的亮度误差对初次校正系数的导数获取初次校正系数C₁＝[c₀₁,c₁₁,...,c_n1,...,c_N1]；

根据初次校正系数获取第二次校正的曝光度比矩阵并获取图像的第二次校正的亮度误差ε₂：

其中，

式中，R_q2为相邻图像的第二次校正的曝光度比；