專利名稱：一種校正透鏡成像不均一性、提取透鏡參數(shù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種校正透鏡成像不均一性的方法及裝置以及提取透鏡參數(shù)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
普通光學(xué)鏡頭在成像的時候，會存在一定程度的不均一性，主要表現(xiàn)在透鏡中心部分成像的亮度正常，越到透鏡的邊緣部分成像的亮度越暗，這種現(xiàn)象稱為“暗角”(dark corner)或“陰影”(shading)。此外，透鏡成像還可能存在左右或上下的不均一性等。這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為透鏡成像的不均一性。
透鏡成像的不均一性，是由透鏡的特性決定的。一般的透鏡，即球面透鏡的光學(xué)中心部分透過率高，越遠(yuǎn)離光學(xué)中心的部分透過率越低，邊緣部分的透過率最低。對于均勻的入射光，經(jīng)過透鏡所捕獲的圖像表現(xiàn)為中心區(qū)域亮，四周邊角區(qū)域暗，嚴(yán)重影響了圖像質(zhì)量。一般情況下光學(xué)中心成像在圖像中心位置，但是如果透鏡安裝歪斜，光學(xué)中心所成圖像就會偏離圖像中心位置，這是人為因素影響圖像質(zhì)量的一種情況，需要進(jìn)行人工調(diào)整，使光學(xué)中心所成圖像在圖像中心位置。
透鏡成像的不均一性嚴(yán)重影響圖像的質(zhì)量，必需進(jìn)行消除?，F(xiàn)有技術(shù)方案是通過改進(jìn)透鏡光學(xué)性能的光學(xué)方法，使得透鏡的成像均一。
光學(xué)方法1用非球面透鏡代替球面透鏡。非球面透鏡由于在透鏡周邊做了特殊處理，使得整個透鏡的透過率均勻，從而使透過非球面透鏡后的光線依然均勻。但非球面透鏡的磨制比常用的球面透鏡的磨制工藝復(fù)雜得多，提高了制作成本。
光學(xué)方法2把大孔徑透鏡改為小孔徑透鏡。小孔徑透鏡由于自身面積的減小，對于較遠(yuǎn)處過來的入射光線，小孔徑透鏡可以近似成一個點(diǎn)，光線可以近似均勻地透射過去，從而在后面的傳感器上得到均勻的光照。小孔徑透鏡的缺點(diǎn)是通光量小，圖像要得到合適的曝光，需要更長的時間，而且必須保證在這段時間內(nèi)，場景沒有運(yùn)動或圖像捕捉設(shè)備沒有運(yùn)動，否則，就會使圖像模糊。這種方法人工不能靈活掌握，并且所成圖像質(zhì)量也不理想。
此外，由于人為因素使透鏡安裝歪斜，造成光學(xué)中心所成圖像偏離圖像中心位置時，只能靠人工重新調(diào)整透鏡位置，重新拍攝，造成時間和資源的浪費(fèi)。
綜上所述，利用現(xiàn)有方法，都不能很好的解決透鏡成像不均一性的問題，需要尋求一種成本低、靈活高效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種校正透鏡成像不均一性的方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中使用光學(xué)方法改進(jìn)透鏡的光學(xué)性能存在的工藝復(fù)雜、成本高或者不能靈活掌握的問題。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種提取透鏡參數(shù)的方法和裝置，以獲取透鏡的特性。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種校正透鏡成像不均一性的方法，包括步驟獲取透鏡所成的扭曲圖像；根據(jù)校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作，得到校正圖像，所述校正參數(shù)是依據(jù)透鏡參數(shù)得到的。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種校正透鏡成像不均一性的裝置，包括，存儲單元，用于儲存依據(jù)透鏡參數(shù)確定的校正參數(shù)；校正單元，用于根據(jù)所述校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作，得到校正圖像。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種提取透鏡參數(shù)的方法，包括步驟通過對透鏡輸入圖像為零獲取輸出的黑圖像，通過對透鏡輸入圖像為亮度均勻的白紙或灰紙時獲取輸出的白圖像；確定透鏡加作用因子與黑圖像相等；
確定透鏡乘作用因子是白圖像與黑圖像之差與常數(shù)k的商。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種提取透鏡參數(shù)的裝置，包括，加作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像提取透鏡加作用因子，所述黑圖像是透鏡輸入圖像為零時輸出的扭曲圖像；乘作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像和白圖像提取透鏡乘作用因子，所述白圖像是透鏡輸入圖像為亮度均勻的白紙或灰紙時輸出的扭曲圖像。
本發(fā)明實(shí)施例利用透鏡的特性得出透鏡成像原理，即透鏡成像不均一性是由透鏡參數(shù)引起的，獲取透鏡參數(shù)并根據(jù)透鏡參數(shù)確定校正參數(shù)，用校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行處理，得到校正圖像。本發(fā)明實(shí)施例不直接改變透鏡的光學(xué)特性，而是用后期數(shù)字圖像的處理手段對得到的圖像進(jìn)行校正，成本極低，且具有很大的靈活性和高效性；本發(fā)明實(shí)施例提供的方案對圖像的校正精度高，大大提高了圖像的質(zhì)量；本發(fā)明實(shí)施例提供的方案能同時校正人為因素造成的光學(xué)中心所成圖像偏離圖像中心位置的情況，節(jié)約了時間和資源。另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提取到的透鏡參數(shù)與透鏡特性直接相關(guān)，為研究透鏡成像提供了極大的方便。


圖1為Bayer圖像格式圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中灰度圖像透鏡成像原理示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中灰度圖像校正單元原理示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中透鏡成像不均一性的校正方法流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中彩色圖像RGB模型的透鏡成像原理示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中彩色圖像RGB模型的校正單元原理示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例中透鏡成像不均一性的校正裝置示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中透鏡參數(shù)提取單元的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
由透鏡的特性造成的透鏡成像的不均一性嚴(yán)重影響了圖像的質(zhì)量，必須進(jìn)行消除，提高圖像質(zhì)量。本發(fā)明實(shí)施例不直接去改變透鏡的特性，而是利用它的這種特性得出透鏡成像原理，即透鏡成像不均一性是由透鏡參數(shù)引起的；獲取透鏡參數(shù)并根據(jù)透鏡參數(shù)確定校正參數(shù)，用校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行處理，得到校正圖像，提高了透鏡成像質(zhì)量。
圖像可以分為單通道圖像、多通道圖像和貝爾(Bayer)圖像。單通道圖像通常就是灰度圖像，多通道圖像通常就是彩色圖像，Bayer圖像是傳感器所獲得的原始圖像?；叶葓D像的每個像素都是介于黑色和白色之間的256種灰度中的一種，從技術(shù)上來說灰度圖像是具有從黑到白256種色域的單色圖像。彩色圖像可以用多種顏色模型來表示，常用的有RGB(Red Green Blue)模型、CMYK(Cyan Magenta Yellow Black)模型、YUV模型、Lab模型等。Bayer圖像格式如圖1所示，整個圖像是由2×2的網(wǎng)格平鋪開來，每個感光單元、即每個像素點(diǎn)上只感應(yīng)R、G、B中的一種顏色分量。
本發(fā)明實(shí)施例首先基于灰度圖像對本發(fā)明的原理和具體實(shí)施過程進(jìn)行詳細(xì)的描述。通過分析透鏡的特性，可以得到如圖2所示的灰度圖像透鏡成像原理示意圖。針對一個圖像采集過程，輸入圖像通過透鏡，在透鏡不均一性參數(shù)的作用下輸出被透鏡扭曲的圖像，稱為扭曲圖像。透鏡不均一性參數(shù)簡稱透鏡參數(shù)，是由透鏡的特性決定的，這里的特性包括透鏡的光學(xué)特性、或透鏡的光學(xué)特性和人為因素造成的透鏡安放歪斜等性質(zhì)。透鏡參數(shù)包括透鏡乘作用因子和透鏡加作用因子。對于灰度圖像來說，透鏡成像原理可以用公式[1]來表示Out(x，y)＝gain(x，y)*In(x，y)+offset(x，y) [1]其中，x、y為圖像的橫、縱坐標(biāo)，IN(x，y)為輸入圖像，gain(x，y)為透鏡乘作用因子，offset(x，y)為透鏡加作用因子，Out(x，y)為扭曲圖像。
透鏡的特性決定了透鏡參數(shù)，這樣，確定了透鏡乘作用因子gain(x，y)和透鏡加作用因子offset(x，y)，也就確定了相應(yīng)透鏡的特性，就可以根據(jù)透鏡參數(shù)對該透鏡得到的扭曲圖像進(jìn)行校正，校正過程可以用公式[2]來表示Re(x，y)＝[Out(x，y)-offset(x，y)]*[1/gain(x，y)]＝In(x，y)[2]其中，Re(x，y)為校正圖像?？梢钥闯雠で鷪D像Out(x，y)經(jīng)過如公式[2]所示的處理，得到的校正圖像Re(x，y)與最初的輸入圖像In(x，y)相同。這樣，不用改變透鏡的光學(xué)特性，而通過后期數(shù)字圖像處理手段就可以消除扭曲圖像的不均一性，得到真正的輸入圖像。由公式[2]也可以相應(yīng)得到一個如圖3所示的灰度圖像校正單元原理示意圖，這是一個圖像的校正過程，可以看成是圖像采集過程的逆過程，扭曲圖像通過校正單元，在校正參數(shù)作用下得到與輸入圖像一致的校正圖像。校正參數(shù)包括校正乘作用因子和校正加作用因子，是依據(jù)透鏡參數(shù)確定的，校正加作用因子與透鏡加作用因子成負(fù)數(shù)關(guān)系，校正乘作用因子與透鏡乘作用因子成倒數(shù)關(guān)系。因?yàn)橥哥R參數(shù)是由透鏡特性決定的，不會因輸入圖像的改變而改變，所以依據(jù)透鏡參數(shù)確定的校正參數(shù)適用于該透鏡產(chǎn)生的所有灰度圖像。
根據(jù)以上所述的原理，可以得到一種校正灰度圖像透鏡成像不均一性的方法，流程圖如圖4所示，包括以下步驟S101、提取透鏡參數(shù)；透鏡參數(shù)包括透鏡乘作用因子gain(x，y)和透鏡加作用因子offset(x，y)，提取透鏡加作用因子的處理為關(guān)上鏡頭蓋，拍攝一張圖像，得到的圖像稱為黑圖像，用BLACK表示，黑圖像是在沒有輸入圖像的情況下直接拍攝得到的，可以理解為輸入圖像等于零的特殊情況，根據(jù)公式[1]，可以得到offset(x，y)＝BLACK(x，y) [3]依據(jù)透鏡加作用因子，提取透鏡乘作用因子，具體處理為在均勻光照的條件下，對白平衡卡(Color Checker white balance card)、或者一張均勻的白紙、或者一張均勻的灰紙拍攝一張圖像，得到的圖像稱為白圖像，用WHITE表示。白平衡卡是是一張亮度非常均勻的白色卡片，白圖像是在輸入圖像亮度非常均勻的情況下拍攝得到的，可以理解為輸入圖像等于常數(shù)k的特殊情況。根據(jù)公式[1]可以得到gain(x，y)＝[WHITE(x，y)-BLACK(x，y)]/k [4]其中，k＝max{WHITE}-min{BLACK}或者，k＝max{WHITE(x，y)}-min{BLACK(x，y)} [5]max表示取最大值，min表示取最小值，k是WHITE圖像中的最大值和BLACK圖像中的最小值的差值，起到歸一化的作用，使得到的透鏡乘作用因子范圍在0～1之間，用于調(diào)節(jié)校正圖像的亮度值?？梢栽谏鲜鲈衚值的基礎(chǔ)上增加k值使校正圖像變亮、或減少k值使校正圖像變暗。所述k也可以是一個設(shè)定的常數(shù)。
S102、根據(jù)透鏡參數(shù)，確定校正參數(shù)；校正參數(shù)是根據(jù)所得透鏡參數(shù)確定的，包括校正加作用因子Reoffset(x，y)和校正乘作用因子Regain(x，y)，其中，Reoffset(x，y)＝-offset(x，y) [6]Regain(x，y)＝1/gain(x，y) [7]此處，將校正乘作用因子確定為1/gain(x，y)而不是gain(x，y)，是為了避免在后續(xù)對灰度扭曲圖像進(jìn)行校正的過程中使用除法運(yùn)算，因?yàn)槌ǖ倪\(yùn)算量遠(yuǎn)比乘法運(yùn)算要大得多，即只要在此處用除法運(yùn)算計(jì)算出校正乘作用因子并保存，在后續(xù)對所有圖像的校正過程就都可以用乘法運(yùn)算來避免除法運(yùn)算的使用。
S103、獲取由透鏡得到的扭曲圖像；S104、根據(jù)校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作得到校正圖像，通過公式[8]實(shí)現(xiàn)Re(x，y)＝[Out(x，y)+Reoffset(x，y)]*[Regain(x，y)] [8]具體處理包括用校正加作用因子Reoffset(x，y)對扭曲圖像進(jìn)行加法操作得到中間圖像，用校正乘作用因子Regain(x，y)對所述中間圖像進(jìn)行乘法操作，最后得到消除了透鏡不均一性的校正圖像。
透鏡參數(shù)是由透鏡的特性決定的，不會因?yàn)檩斎雸D像的改變而改變，所以根據(jù)S101和S102確定校正參數(shù)以后，就能夠適用于對該透鏡產(chǎn)生的所有扭曲圖像的不均一性的校正，實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)透鏡參數(shù)得到校正參數(shù)后，對扭曲圖像的校正只需執(zhí)行S103和S104即可。
不失一般性，該方法可以對彩色圖像進(jìn)行處理，本發(fā)明實(shí)施例基于彩色圖像的RGB模型對彩色圖像的實(shí)施過程進(jìn)行描述。由RGB模型可知彩色圖像是由R、G、B三個單通道組成的，對彩色圖像來說，透鏡成像的不均勻性不但表現(xiàn)為空間的不均一性，還表現(xiàn)為各個單通道間的不均一性，所以對彩色圖像的處理是對各個單通道分別進(jìn)行的，如果不分通道處理的話，會引起色偏。對彩色圖像的其他顏色模型和對RGB模型的實(shí)施過程一樣，都是對各個單通道分別進(jìn)行的。
彩色圖像的一個單通道圖像為In(x，y，c)，其中c為顏色通道，對RGB模型來說c可為r、或g、或b，所以彩色圖像是由In(x，y，r)、In(x，y，g)、In(x，y，b)組成的。彩色圖像RGB模型的透鏡成像原理示意圖由圖5所示，其中In為彩色輸入圖像，Out為通過透鏡輸出的彩色扭曲圖像，對于每個單通道來說，透鏡成像原理可以用數(shù)學(xué)公式[9]來表示Out(x，y，c)＝gain(x，y，c)*In(x，y，c)+offset(x，y，c) [9]其中，x、y為圖像的橫、縱坐標(biāo)，c為顏色通道，可為r、或g、或b。In(x，y，c)為組成彩色輸入圖像的單通道圖像，gain(x，y，c)為該單通道對應(yīng)的透鏡乘作用因子，offset(x，y，c)為該單通道對應(yīng)的透鏡加作用因子，Out(x，y，c)為組成彩色扭曲圖像的各個單通道圖像。
透鏡的特性決定了透鏡參數(shù)，確定了各個單通道的透鏡乘作用因子和透鏡加作用因子，也就確定了相應(yīng)透鏡的特性，就可以根據(jù)由各個單通道的透鏡參數(shù)確定的各個單通道的校正參數(shù)對彩色扭曲圖像進(jìn)行校正，校正過程也是分通道進(jìn)行的，對于每個單通道圖像的校正過程可以用公式[10]來表示Re(x，y，c)＝[Out(x，y，c)-offset(x，y，c)]*[1/gain(x，y，c)]＝In(x，y，c)[10]
其中，Re(x，y，c)為組成彩色校正圖像的各個單通道圖像?？梢钥闯霾噬で鷪D像的各個單通道圖像Out(x，y，c)經(jīng)過如公式[10]所示的處理，得到的彩色校正圖像的各個單通道圖像Re(x，y，c)與最初的彩色輸入圖像的各個單通道圖像In(x，y，c)相同。由彩色校正圖像的各個單通道圖像組成的彩色校正圖像與最初的彩色輸入圖像相同，通過后期數(shù)字圖像處理手段就消除了彩色扭曲圖像的各個單通道圖像的不均一性，組成真正的彩色輸入圖像。彩色圖像RGB模型的校正單元原理示意圖如圖6所示，其中Out為彩色扭曲圖像，Re為彩色校正圖像?？梢钥闯鰧ν哥R所成彩色扭曲圖像的校正，就是用各個單通道對應(yīng)的校正參數(shù)對組成彩色扭曲圖像的各個單通道圖像分別進(jìn)行處理，得到彩色校正圖像的各個單通道圖像，組成彩色校正圖像。
針對上述透鏡成像原理，可以得到校正彩色圖像透鏡成像不均一性的方法，包括以下處理步驟S201、提取透鏡參數(shù)；提取透鏡參數(shù)是對各個單通道分別進(jìn)行的，透鏡參數(shù)包括各個單通道的透鏡加作用因子offset(x，y，c)和各個單通道的透鏡乘作用因子gain(x，y，c)，提取各個單通道的透鏡加作用因子的處理為蓋上鏡頭蓋，拍攝一張黑圖像，用BLACK表示，其中各個單通道圖像為BLACK(x，y，c)，可以得到各個單通道的透鏡加作用因子為offset(x，y，c)＝BLACK(x，y，c) [11]根據(jù)各個單通道的透鏡加作用因子，提取各個單通道的透鏡乘作用因子，具體處理為在均勻光照的條件下，對白平衡卡、或者一張均勻的白紙、或者一張均勻的灰紙拍攝一張白圖像，用WHITE表示，其中各個單通道的圖像為WHITE(x，y，c)，可以得到各個單通道的透鏡乘作用因子為gain(x，y，c)＝[WHITE(x，y，c)-BLACK(x，y，c)]/k [12]其中，
k＝max{WHITE}-min{BLACK}或者，k＝max{WHITE(x，y，c)}-min{BLACK(x，y，c)} [13]k是WHITE圖像中的最大值和BLACK圖像中的最小值的差值，起到歸一化的作用，使得到的各個單通道的透鏡乘作用因子范圍在0～1之間，用于調(diào)節(jié)校正圖像的各個單通道圖像的亮度值?？梢栽谏鲜鲈衚值的基礎(chǔ)上，增加k值使校正圖像變亮、或者減少k值使校正圖像變暗。所述k也可以是一個設(shè)定的常數(shù)。
S202、根據(jù)透鏡參數(shù)，確定校正參數(shù)；校正參數(shù)是根據(jù)所得透鏡參數(shù)確定的，包括各個單通道的校正加作用因子Reoffset(x，y，c)和校正乘作用因子Regain(x，y，c)，根據(jù)各個單通道的透鏡參數(shù)分別求得，對于每個單通道來說，其中Reoffset(x，y，c)＝-offset(x，y，c) [14]Regain(x，y，c)＝1/gain(x，y，c)[15]此處，將各個單通道的校正乘作用因子確定為1/gain(x，y，c)而不是gain(x，y，c)，是為了避免在后續(xù)對彩色扭曲圖像的各個單通道圖像進(jìn)行校正的過程中使用除法運(yùn)算，因?yàn)槌ǖ倪\(yùn)算量遠(yuǎn)比乘法運(yùn)算要大得多，即只要在此處用除法運(yùn)算計(jì)算出各個單通道的校正乘作用因子并保存，在后續(xù)對所有彩色圖像的校正過程就都可以用乘法運(yùn)算來避免除法運(yùn)算的使用。
S203、獲取由透鏡得到的彩色扭曲圖像；S204、根據(jù)校正參數(shù)對彩色扭曲圖像的各個單通道進(jìn)行操作得到消除透鏡成像不均一性的各個單通道的校正圖像，通過公式[16]實(shí)現(xiàn)Re(x，y，c)＝[Out(x，y，c)+Reoffset(x，y，c)]*[Regain(x，y，c)] [16]具體處理包括用各個單通道的校正加作用因子Reoffset(x，y，c)對彩色扭曲圖像的相應(yīng)單通道圖像進(jìn)行加法操作得到彩色中間圖像的各個單通道圖像，用各個單通道的校正乘作用因子Regain(x，y，c)對所述彩色中間圖像的相應(yīng)單通道圖像進(jìn)行乘法操作，最后得到消除了透鏡不均一性的各個單通道圖像，各個單通道圖像組成彩色校正圖像，該彩色校正圖像與彩色輸入圖像相同。
透鏡參數(shù)是由透鏡的特性決定的，不會因?yàn)檩斎雸D像的改變而改變，所以根據(jù)S201和S202確定校正參數(shù)以后，就能夠適用于對該透鏡產(chǎn)生的所有彩色扭曲圖像的不均一性的校正，實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)透鏡參數(shù)得到校正參數(shù)后，對彩色扭曲圖像的校正只需執(zhí)行S203和S204即可。
對于Bayer圖像，每個像素點(diǎn)上只有R、或G、或B中的一個顏色分量，屬于確定的一個單通道，所以處理公式和灰度圖像的處理公式一致；Bayer圖像中所有的像素點(diǎn)按R、G、B分成三個單通道，所以對Bayer圖像的處理方法也和彩色圖像一樣是分通道處理，隱式地對Bayer圖像進(jìn)行了分通道處理，分別得到各個單通道的透鏡參數(shù)，即與每個像素點(diǎn)相關(guān)的透鏡參數(shù)，確定校正參數(shù)，然后對每個單通道圖像分別進(jìn)行校正。
從對灰度圖像、彩色圖像和Bayer圖像的處理過程可以看出，對彩色圖像和Bayer圖像的處理只是在各個單通道上分別進(jìn)行的，彩色圖像和Bayer圖像在每個確定的單通道上的成像原理與處理過程與灰度圖像完全一致，所以本發(fā)明實(shí)施例對灰度圖像、彩色圖像和Bayer圖像均適用。
圖7給出了本發(fā)明實(shí)施例中校正透鏡成像不均一性的裝置，包括存儲單元和校正單元，其中，存儲單元，用于存儲依據(jù)透鏡參數(shù)確定的校正參數(shù)，并向校正單元提供校正參數(shù)；校正單元，用于根據(jù)獲取的校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作得到消除透鏡不均一性的校正圖像，具體處理可為用校正加作用因子和校正乘作用因子對輸入的扭曲圖像先后進(jìn)行加法和乘法操作，輸出消除了透鏡不均一性的校正圖像。
對彩色圖像是在各個單通道上分別進(jìn)行校正的，存儲單元中存儲的是各個單通道的校正參數(shù)。
該裝置還可進(jìn)一步包括透鏡參數(shù)提取單元和參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，其中，透鏡參數(shù)提取單元，用于提取由透鏡的特性決定的透鏡參數(shù)，并把透鏡參數(shù)輸出給參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，具體處理可為根據(jù)輸入的黑圖像和白圖像提取透鏡參數(shù)，黑圖像是透鏡的輸入圖像等于零時輸出的扭曲圖像，白圖像是透鏡的輸入圖像等于常數(shù)時輸出的扭曲圖像，對于彩色圖像，透鏡參數(shù)的提取是在各個單通道上分別進(jìn)行的；參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于對來自透鏡參數(shù)提取單元的透鏡參數(shù)進(jìn)行處理，輸出校正參數(shù)。對于彩色圖像來說透鏡參數(shù)包含了獲取的各個單通道的透鏡參數(shù)；其中，校正參數(shù)中每個單通道的校正加作用因子與對應(yīng)的透鏡加作用因子乘負(fù)數(shù)關(guān)系，每個單通道的校正乘作用因子與對應(yīng)的透鏡乘作用因子成倒數(shù)關(guān)系。
如圖8所示，透鏡參數(shù)提取單元可以包括加作用因子提取單元和乘作用因子提取單元，其中，加作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像提取透鏡加作用因子，具體處理過程為確定透鏡加作用因子與黑圖像BLACK相等；乘作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像和白圖像提取透鏡乘作用因子，具體處理過程為確定透鏡乘作用因子是白圖像WHITE與黑圖像BLACK相減再除以常數(shù)k，k是白圖像中的最大值和黑圖像中的最小值的差值，通過對k值的改變來調(diào)節(jié)校正圖像的亮度。
由于校正參數(shù)確定后就保存在存儲單元，該校正參數(shù)適用于相應(yīng)透鏡所產(chǎn)生的所有扭曲圖像，只要透鏡不改變，對所述透鏡產(chǎn)生的所有扭曲圖像就可以直接通過存儲單元和校正單元的處理進(jìn)行校正，不用再重復(fù)利用透鏡參數(shù)提取單元和參數(shù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行透鏡參數(shù)的提取和轉(zhuǎn)換。由透鏡輸出的所有扭曲圖像經(jīng)過校正參數(shù)的作用，得到消除了透鏡不均一性的校正圖像，提高了圖像質(zhì)量，所需成本非常低，可以靈活掌握。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種校正透鏡成像不均一性的方法，其特征在于，包括步驟獲取透鏡所成的扭曲圖像；根據(jù)校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作，得到校正圖像，所述校正參數(shù)是依據(jù)透鏡參數(shù)得到的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法之前，進(jìn)一步包括以下步驟提取透鏡參數(shù)，所述透鏡參數(shù)是由透鏡的特性決定的；根據(jù)所得透鏡參數(shù)確定校正參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述透鏡參數(shù)包括透鏡加作用因子和透鏡乘作用因子，所述提取透鏡參數(shù)的處理包括透鏡的輸入圖像為零時得到的輸出圖像為黑圖像，確定透鏡加作用因子與黑圖像相等，透鏡的輸入圖像為亮度均勻的白紙或灰紙時得到的輸出圖像為白圖像，確定透鏡乘作用因子是白圖像與黑圖像之差與常數(shù)k的商。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述校正參數(shù)包括校正加作用因子和校正乘作用因子，所述根據(jù)所得透鏡參數(shù)確定校正參數(shù)的處理包括對透鏡加作用因子取負(fù)數(shù)得到校正加作用因子，對透鏡乘作用因子取倒數(shù)得到校正乘作用因子。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作通過公式Re(x，y)＝[Out(x，y)+Reoffset(x，y)]*[Regain(x，y)]實(shí)現(xiàn)，其中，Out(x，y)為所述扭曲圖像，Re(x，y)為所述校正圖像，Reoffset(x，y)為所述校正加作用因子，Regain(x，y)為所述校正乘作用因子。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述常數(shù)k是白圖像中的最大值和黑圖像中的最小值的差值。
7.一種校正透鏡成像不均一性的裝置，其特征在于，包括，存儲單元，用于儲存依據(jù)透鏡參數(shù)確定的校正參數(shù)；校正單元，用于根據(jù)所述校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作，得到校正圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括透鏡參數(shù)提取單元和參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，其中，所述透鏡參數(shù)提取單元，用于提取由透鏡的特性決定的透鏡參數(shù)；所述參數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于對所述透鏡參數(shù)進(jìn)行處理，輸出校正參數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述透鏡參數(shù)提取單元，包括，加作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像提取透鏡加作用因子，所述黑圖像是透鏡輸入圖像為零時輸出的扭曲圖像；乘作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像和白圖像提取透鏡乘作用因子，所述白圖像是透鏡輸入圖像為亮度均勻的白紙或灰紙時輸出的扭曲圖像。
10.一種提取透鏡參數(shù)的方法，其特征在于，包括步驟通過對透鏡輸入圖像為零獲取輸出的黑圖像，通過對透鏡輸入圖像為亮度均勻的白紙或灰紙時獲取輸出的白圖像；確定透鏡加作用因子與黑圖像相等；確定透鏡乘作用因子是白圖像與黑圖像之差與常數(shù)k的商。
11.一種提取透鏡參數(shù)的裝置，其特征在于，包括，加作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像提取透鏡加作用因子，所述黑圖像是透鏡輸入圖像為零時輸出的扭曲圖像；乘作用因子提取單元，用于根據(jù)輸入的黑圖像和白圖像提取透鏡乘作用因子，所述白圖像是透鏡輸入圖像為亮度均勻的白紙或灰紙時輸出的扭曲圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用圖像處理手段校正透鏡成像不均一性的方法及裝置以及提取透鏡參數(shù)的方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中用光學(xué)方法改變透鏡的特性存在的工藝復(fù)雜、成本高的問題。校正透鏡成像不均一性的方法包括以下步驟獲取透鏡所成的扭曲圖像；根據(jù)校正參數(shù)對扭曲圖像進(jìn)行操作，得到校正圖像，所述校正參數(shù)是依據(jù)透鏡參數(shù)得到的，所述透鏡參數(shù)是由透鏡的特性決定的。
文檔編號G06T5/00GK101051117SQ20071006517
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日
發(fā)明者沈操, 王浩 申請人:北京中星微電子有限公司