[发明专利]一种对多台摄像机进行全局颜色校准的方法

摘要

本发明涉及一种对多台摄像机进行全局颜色校准的方法，属于计算机多媒体技术领域。将颜色校准物置中心，使N台摄像机对处于场景中心的颜色校准物采集一幅图像。颜色校准过程为：应用特征点检测方法和基于区域的相关性方法，计算所有摄像机的全局对应；基于颜色一致性和动态范围约束，建立超定线性方程组；将所求得的校准参数设置给各个摄像机。本发明方法使用的校准物简单、灵活、携带方便；颜色校准过程的算法程序简单，易于实现，全自动；颜色校准融合了特征点检测方法和基于区域的相关性方法，从而获得高精度的全局对应。本发明方法中的颜色校准物和颜色校准方法可应用到任意多摄像机阵列系统中，从而实现各摄像机颜色一致性且高对比度的校准。

主权项

1、一种对多台摄像机进行全局颜色校准的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)将颜色校准物放置在场景中心位置，使N台摄像机对准场景中心，其中的颜色校准物为一圆柱面，圆柱面上均布有x行、y列色块，每行色块上各色块之间的颜色相同，每列色块上的各色块之间颜色不同；(2)同时使N台摄像机对处于场景中心的颜色校准物采集一幅图像；(3)对上述每一幅采集的图像，采用尺度不变特征变换方法进行特征点检测，以检测得到的特征点为中心，截取大小为r₁×r₁的像素块，判断像素块内的颜色是否相同，若不相同，则将相应的特征点删除，若相同，则保留相应的特征点；(4)采用最好最先方法，依次将上述每台摄像机图像上保留的特征点与相邻摄像机图像上保留的特征点进行匹配，分别以匹配的两个特征点为中心，截取大小为r₂×r₂的像素块，判断两个像素块之间的零均值归一化互相关相关度，若相关度低于设定相关度，则删除该匹配，若相关度大于或等于设定相关度，则保留该匹配；(5)将上述保留的所有匹配进行串连，得到M个N台摄像机之间的全局对应关系，形成集合E＝{e_m}_1≤m≤M，其中em={(γi,Pγim)}1≤i≤Nm,]]>γ_i为全局对应关系中的摄像机号，为全局对应关系在摄像机γ_i图像上的像素位置，N_m为全局对应关系中的摄像机个数；(6)根据上述N台摄像机之间的全局对应关系，在三个颜色通道上分别建立超定线性方程组并求解，得到每个摄像机的增益参数g_n和偏移参数b_n，1≤n≤N，具体过程如下：(6-1)对于上述全局对应关系e_m中的每一个摄像机γ_k，1≤k≤N_m，分别有：gγkIγkm+bγk=Σγi∈Γm(gγiIγrm+bγi)Nm]]>其中，Γm={γi}1≤i≤Nm,]]>表示摄像机γ_i图像上与匹配特征点相对应的像素位置的颜色值，根据上式，得到线性方程：(1Nm-1)(gγkIγkm+bγk)+Σγi∈Γmγi≠γk(IγimNmgγi+1Nmbγi)=0]]>将所有全局对应关系的所有摄像机的线性方程联立，形成一个超定线性方程组Ax＝0；(6-2)计算上述所有全局对应关系在所有相关摄像机图像上颜色的平均值；(6-3)将由步骤(6-2)计算得到的平均值由小到大排列，并选择与前t％和后t％的平均值相对应的全局对应关系作为黑水平l_b和白水平l_w，其中t为设定值，对于选择的全局对应关系e_m的所有摄像机γ_k，有：将所有与被选作黑、白水平的全局对应关系的所有摄像机相对应的线性方程联立，形成一个动态范围整形约束Cx＝d；(6-4)上述动态范围整形约束以权重ω加入到步骤(6-1)的线性方程组中，即有AωCx=0ωd]]>使用卡茨马尔茲方法求解以上线性方程组；(7)对上述得到的每个摄像机的增益参数g_n和偏移参数b_n进行判断，若所有摄像机的参数g_n和b_n不能同时满足g_n＝1，b_n＝0，则使所有摄像机根据求解得到的颜色校准参数重新设置，并拍摄新的图像，转步骤(6)；若所有摄像机的参数g_n和b_n同时满足g_n＝1，b_n＝0，则使所有摄像机根据求解得到的颜色校准参数重新设置。