專(zhuān)利名稱(chēng)：用于處理拼接圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理拼接圖像的方法和設(shè)備，目的在于改善這些拼接圖像的視覺(jué)再現(xiàn)。
背景技術(shù)：
組合源圖像以創(chuàng)建較大圖像(被稱(chēng)為拼接圖像)是一種公知的圖像處理技術(shù)。此技術(shù)尤其用在空間或航空攝影領(lǐng)域。還用在多媒體領(lǐng)域(例如用于創(chuàng)建全景照片)，或者實(shí)際上用在利用多個(gè)投影儀的大屏幕視頻投影領(lǐng)域。在最后一個(gè)示例中，使源圖像的尺寸適合于投影儀的投影能力。因此，組合這些小圖像，以在屏幕上顯示大尺寸的圖像。使用幾個(gè)小投影儀尤其能夠降低硬件成本。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，用于創(chuàng)建這些拼接圖像的技術(shù)包括第一可選步驟源圖像的預(yù)失真。此步驟的目的是使所有的源圖像處于同一個(gè)幾何空間。用于創(chuàng)建拼接圖像的處理的第二步驟在于混合圖像的重疊部分。為了創(chuàng)建拼接圖像，也可以使用沒(méi)有重疊的毗鄰技術(shù)，但本發(fā)明不涉及該技術(shù)。
圖1示出了四幅源圖像I1、I2、I3、和I4。每幅圖像均為兩個(gè)分量的和，即源圖像信號(hào)S和源噪聲信號(hào)ns。由這些圖像，創(chuàng)建圖2所示的拼接圖像。此附圖描述了多個(gè)區(qū)域。第一區(qū)域20是中心重疊區(qū)域，其中四幅源圖像重疊。區(qū)域21、22、23和24對(duì)應(yīng)于兩幅圖像重疊的區(qū)域。因此，區(qū)域21對(duì)應(yīng)于圖像I1和I2的重疊區(qū)域。區(qū)域22對(duì)應(yīng)于圖像I2和I4的重疊區(qū)域。區(qū)域23對(duì)應(yīng)于圖像I3和I4的重疊區(qū)域。最后，區(qū)域24對(duì)應(yīng)于圖像I1和I3的重疊區(qū)域。區(qū)域25、26、27和28對(duì)應(yīng)于源圖像未重疊的部分。
在重疊區(qū)域中，用于混合源圖像的最簡(jiǎn)單技術(shù)在于當(dāng)要混合兩幅圖像(區(qū)域21、22、23和24)時(shí)，計(jì)算兩幅源圖像在重疊區(qū)域中的半數(shù)和。按照相同的方式，當(dāng)要混合四幅圖像(區(qū)域20)時(shí)，最簡(jiǎn)單的技術(shù)在于計(jì)算四幅源圖像在重疊區(qū)域中的算術(shù)平均值。
按照一般方式，當(dāng)在重疊區(qū)域21、22、23和24中混合源圖像時(shí)，要考慮兩個(gè)方面源圖像信號(hào)S和源噪聲信號(hào)ns。因此，與圖像I1中、坐標(biāo)為x和y的像素相關(guān)聯(lián)的灰度級(jí)為I1(x,y,c)=S1(x,y,c)+ns1(x,y,c)]]>其中c是要考慮的彩色分量(即藍(lán)、綠或紅)。
在重疊區(qū)域21中，所得到的平均圖像Im是I1和I2的半數(shù)和，因此Im(x,y,c)=Sm(x,y,c)+nm(x,y,c)=I1(x,y,c)+I2(x,y,c)2]]>其中Sm(x，y，c)是針對(duì)彩色分量c、與坐標(biāo)為(x，y)的像素相關(guān)聯(lián)的平均圖像信號(hào)，以及其中nm(x，y，c)是針對(duì)彩色分量c、與坐標(biāo)為(x，y)的像素相關(guān)聯(lián)的平均噪聲。
利用此技術(shù)，正確地計(jì)算了圖像信號(hào)S1和S2的平均值，即Sm(x,y,c)=S1(x,y,c)+S2(x,y,c)2.]]>如果圖像是獨(dú)立的，并因而如果噪聲是去相關(guān)的，則噪聲的和是二次的。這意味著和噪聲的幅度不再正確，因?yàn)槿绻鹡s1=ns2,]]>應(yīng)當(dāng)將其除以等于 的因子，即nm(x,y,c)=ns1(x,y,c)2.]]>按照相同的方式，如果考慮其中四幅圖像I1、I2、I3和I4重疊的區(qū)域20，所得到的平均圖像Im等于Im(x,y,c)=Sm(x,y,c)+nm(x,y,c)=I1(x,y,c)+I2(x,y,c)+I3(x,y,c)+I4(x,y,c)4]]>同樣，在這種情況下，正確地計(jì)算了圖像信號(hào)S1、S2、S3和S4的平均值。但是，噪聲的幅度也是不正確的，因?yàn)槿绻鹡s1=ns2=ns3=ns4,]]>應(yīng)當(dāng)將其除以等于2的因子。
因此，噪聲幅度在重疊區(qū)域上的衰減導(dǎo)致這些區(qū)域(20、21、22、23、24)上的平滑外觀，由此如果源圖像并非完美且完全沒(méi)有噪聲，則將使其可被察覺(jué)。這種衰減現(xiàn)象在其中噪聲成為所顯示的信息的主要分量的均勻圖像區(qū)域中、以及考慮到噪聲的時(shí)間分量的視頻中更容易被人眼所察覺(jué)。
當(dāng)四幅源圖像重疊(區(qū)域20)時(shí)，這種現(xiàn)象被進(jìn)一步強(qiáng)化。于是，將噪聲的幅度除以2，由此使其與源圖像之間的差別更容易被察覺(jué)。
因此，在重疊區(qū)域中混合源圖像所引起的重要問(wèn)題是由于噪聲的衰減因子取決于所考慮的區(qū)域，拼接圖像的再現(xiàn)是不均勻的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是緩和現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。更具體地，本發(fā)明的目的是通過(guò)使其均勻來(lái)改進(jìn)拼接圖像的再現(xiàn)。
為此目的，本發(fā)明提出了一種用于處理拼接噪聲源圖像的方法，所述拼接噪聲源圖像具有至少兩幅源圖像重疊的重疊區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括以下步驟在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，從而至少部分補(bǔ)償重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的區(qū)域(稱(chēng)為非重疊區(qū)域)之間的噪聲偏差。
根據(jù)本發(fā)明的特征，在重疊區(qū)域中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)要混合的源圖像之間的加權(quán)和來(lái)混合源圖像。
根據(jù)特定的特征，用于重疊區(qū)域的加權(quán)函數(shù)在重疊區(qū)域中、按照當(dāng)在空間上遠(yuǎn)離時(shí)、減小混合圖像之一的比例的方式，線性變化。有利地，所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲是根據(jù)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)和重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)估計(jì)其統(tǒng)計(jì)參數(shù)的噪聲。
根據(jù)特定的特征，所估計(jì)的參數(shù)之一是噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
優(yōu)選地，在源圖像的均勻區(qū)域上局部地估計(jì)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)。
本發(fā)明還涉及一種用于處理拼接噪聲源圖像的設(shè)備，所述拼接噪聲源圖像具有至少兩幅源圖像重疊的重疊區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生拼接圖像的裝置，并且還包括
-裝置，用于在重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的區(qū)域(稱(chēng)為非重疊區(qū)域)中估計(jì)隨機(jī)噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)；以及-裝置，用于根據(jù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲。


通過(guò)參照附圖、作為非限制性示例給出的有利典型實(shí)施例和實(shí)施方式，本發(fā)明將得到更好的理解和描述，其中圖1(已經(jīng)描述過(guò))示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、用于創(chuàng)建圖2的拼接圖像的四幅源圖像；圖2(已經(jīng)描述過(guò))示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、基于圖1所示的四幅圖像創(chuàng)建的拼接圖像，并標(biāo)識(shí)出重疊區(qū)域和非重疊區(qū)域；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法，目的在于改善拼接圖像的視覺(jué)再現(xiàn)；圖4示出了在重疊區(qū)域中混合兩幅圖像時(shí)所使用的加權(quán)函數(shù)；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備，目的在于改善拼接圖像的視覺(jué)再現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
為了使拼接圖像的視覺(jué)再現(xiàn)更加均勻，本發(fā)明在于在衰減源噪聲ns的地方(也就是說(shuō)，在重疊區(qū)域中)，產(chǎn)生校正噪聲。所產(chǎn)生的噪聲取決于由于在這些區(qū)域中混合源圖像而引起的源噪聲衰減以及源噪聲的特性。
因此，本發(fā)明在于在已經(jīng)在第一步驟中創(chuàng)建出初始拼接圖像之后，在第二步驟中，分析出現(xiàn)在源圖像中的源噪聲ns，從而估計(jì)出源噪聲ns的特性參數(shù)，例如，標(biāo)準(zhǔn)偏差。在第三步驟中，估計(jì)出現(xiàn)在重疊區(qū)域中的平均噪聲nm的相同特性參數(shù)。在第四步驟中，使用先前估計(jì)出的參數(shù)來(lái)估計(jì)校正噪聲的特性參數(shù)。在第五步驟中，使用這些估計(jì)出的參數(shù)，在衰減了源噪聲的地方(即，在重疊區(qū)域中)產(chǎn)生校正噪聲。最后，在最后一步中，將校正噪聲添加到重疊區(qū)域中的初始拼接圖像上，從而使最終拼接圖像的空間特性均勻，并減小對(duì)應(yīng)于源圖像的非重疊區(qū)域與對(duì)應(yīng)于平均圖像的多個(gè)重疊區(qū)域之間在感覺(jué)上的偏差。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法。所述方法包括6個(gè)步驟，在圖3中以參考數(shù)字31到36表示。在此附圖中，所示出的模塊是功能單元，可以對(duì)應(yīng)于或不對(duì)應(yīng)于物理可區(qū)分的單元。例如，可以將這些模塊或其中的一些一起組合成單一的組件，或者構(gòu)成同一軟件的功能。另一方面，特定的模塊也可以由分離的物理實(shí)體組成。
根據(jù)本發(fā)明，第一步驟31在于根據(jù)源圖像30創(chuàng)建被稱(chēng)為初始拼接圖像的拼接圖像。在此步驟期間，還標(biāo)識(shí)出拼接圖像的重疊區(qū)域。在這些重疊區(qū)域中，通過(guò)要混合的圖像的加權(quán)和，實(shí)現(xiàn)源圖像的混合。例如，當(dāng)在空間上遠(yuǎn)離時(shí)，可以降低一幅圖像的比例。因此，在重疊區(qū)域21中，可以具有從左向右線性變化的、圖像I1和I2之間的權(quán)重，在重疊區(qū)域的左半部分，更多地考慮圖像I1，而在重疊區(qū)域的右半部分，更多地考慮圖像I2。因此，位于重疊區(qū)域21中的像素具有如下數(shù)值Im(x，y，c)＝α(x)I1(x，y，c)+(1-α(x))I2(x，y，c)，其中α(x)是加權(quán)函數(shù)，如圖4所示的40。在此附圖中，X0和X1是位于重疊區(qū)域21的邊界上的像素的橫坐標(biāo)值。因此，如果x＝X0，即針對(duì)位于重疊區(qū)域的左側(cè)邊界上的像素，函數(shù)α(x)取數(shù)值1，以及如果x＝X1，即針對(duì)位于重疊區(qū)域的右側(cè)邊界上的像素，函數(shù)α(x)取數(shù)值零。
類(lèi)似地，在重疊區(qū)域24中，可以具有從上向下線性變化的、圖像I1和I3之間的權(quán)重，在重疊區(qū)域的上半部分，更多地考慮圖像I1，而在重疊區(qū)域的下半部分，更多地考慮圖像I3。可以使用與前述相同類(lèi)型的函數(shù)。
在第二步驟32期間，借助于統(tǒng)計(jì)圖像處理工具，進(jìn)行源噪聲ns的分析。最簡(jiǎn)單的方案在于借助于低通濾波器，估計(jì)源圖像30的局部平均值。然后，從源圖像中減去此平均值，從而局部提取出較高頻率。作為第一近似，將這些較高頻率看作源噪聲ns。因此，根據(jù)這些較高的頻率，估計(jì)源噪聲ns的局部統(tǒng)計(jì)特性。例如，針對(duì)三基色(綠、藍(lán)和紅)中的每一個(gè)，估計(jì)源噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差 在源圖像的均勻區(qū)域上，或在能夠估計(jì)其平均梯度的區(qū)域上，局部進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差的這種估計(jì)。具體地，為了正確地估計(jì)噪聲，需要采用能夠消除有用信號(hào)S的圖像區(qū)域作為立足點(diǎn)，以便單獨(dú)估計(jì)噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的變體，可以使用考慮了源噪聲的空間和/或時(shí)間特性的、更為復(fù)雜的噪聲模型(例如，自回歸模型)。
第三步驟33在于以得自于混合源圖像的標(biāo)準(zhǔn)偏差σm估計(jì)平均噪聲nm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 的估計(jì)源噪聲，并考慮在步驟31中創(chuàng)建拼接圖像期間執(zhí)行重疊區(qū)域中的圖像之間的混合的方式(例如，加權(quán)和)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差 也可以按照與步驟32中估計(jì) 相同的方式，根據(jù)重疊區(qū)域的均勻區(qū)域，估計(jì) 第四步驟34在于通過(guò)考慮在步驟32中估計(jì)出的源噪聲的統(tǒng)計(jì)特性(例如 )，并考慮在步驟33中估計(jì)出的平均噪聲的統(tǒng)計(jì)特性(例如 )，估計(jì)隨機(jī)校正噪聲nc的特性參數(shù)。在所考慮的特性參數(shù)只是標(biāo)準(zhǔn)偏差的簡(jiǎn)單情況下，作為估計(jì)出的平均噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差 與最終噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差σf之間的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)偏差，估計(jì)合成噪聲nc的標(biāo)準(zhǔn)偏差。為了使拼接圖像的視覺(jué)再現(xiàn)均勻，需要最終噪聲等于估計(jì)出的源噪聲。因此，標(biāo)準(zhǔn)偏差σf等于估計(jì)出的源噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差 此外，如果所產(chǎn)生的圖像是校正噪聲為nc的圖像，最終圖像得自于平均圖像與所產(chǎn)生的圖像的和。這可以通過(guò)如下的關(guān)系在標(biāo)準(zhǔn)偏差的層面上進(jìn)行證明σf2=σ^s2=σ^m2+σc2.]]>因此，要產(chǎn)生的校正噪聲nc的標(biāo)準(zhǔn)偏差 為σ^c=σ^s2-σ^m2.]]>必須針對(duì)每個(gè)顏色進(jìn)行此運(yùn)算?？梢跃植康剡M(jìn)行。
第五步驟35在于在重疊區(qū)域上產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏差為 的噪聲nc。
最后一步36在于產(chǎn)生最終的拼接圖像37。為此目的，在重疊區(qū)域上，將標(biāo)準(zhǔn)偏差為 的校正噪聲nc與初始拼接圖像相加，從而獲得具有更加均勻的視覺(jué)外觀的校正拼接圖像。在非重疊區(qū)域(25、26、27和28)中，最終拼接圖像等于初始圖像上與所考慮的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。因此，最終圖像的區(qū)域25對(duì)應(yīng)于圖像I1的一部分。
更精確地，校正拼接圖像上、坐標(biāo)為(x，y)的像素取如下數(shù)值
如果像素位于區(qū)域25中，I1(x，y，c)；如果像素位于區(qū)域26中，I2(x，y，c)；如果像素位于區(qū)域27中，I4(x，y，c)；如果像素位于區(qū)域28中，I3(x，y，c)；或者如果像素位于重疊區(qū)域20到24之一中，Im(x，y，c)+nc(x，y，c)。
除了使拼接圖像的視覺(jué)再現(xiàn)均勻以外，此步驟的優(yōu)點(diǎn)之一還在于消除了重疊區(qū)域上的平滑外觀。
本發(fā)明還涉及一種設(shè)備50，目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)前述方法。在圖5中只示出了該設(shè)備的必要元件。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具體包含存儲(chǔ)器52，在其中存儲(chǔ)用于校正拼接圖像的多種噪聲的特性的估計(jì)值。所述設(shè)備還包括處理單元53，如微處理器等，包括處理程序，尤其是用于估計(jì)噪聲參數(shù)的程序。所述處理單元還包括用于根據(jù)估計(jì)出并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器52中的參數(shù)，產(chǎn)生噪聲的函數(shù)。此外，所述設(shè)備包含輸入/輸出接口51，用于接收輸入視頻信號(hào)，尤其是用于構(gòu)建拼接圖像的源圖像。該接口還能夠向顯示設(shè)備54傳輸根據(jù)本發(fā)明的方法處理后的視頻圖像，即最終拼接圖像。
權(quán)利要求
1.一種用于處理拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)的方法，所述拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)具有至少兩幅所述源圖像重疊的重疊區(qū)域(20、21、22、23、24)，所述方法特征在于包括以下步驟(35)在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，從而至少部分補(bǔ)償重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的、稱(chēng)為非重疊區(qū)域的區(qū)域之間的噪聲偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在重疊區(qū)域中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)要混合的源圖像之間的加權(quán)和來(lái)混合源圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于用于重疊區(qū)域的加權(quán)函數(shù)在所述重疊區(qū)域中、按照當(dāng)在空間上遠(yuǎn)離時(shí)、減小混合圖像之一的比例的方式，線性變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲是根據(jù)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)和重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)估計(jì)其統(tǒng)計(jì)參數(shù)的噪聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所估計(jì)的參數(shù)之一是噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于在源圖像的均勻區(qū)域上局部地估計(jì)非重疊區(qū)域中的噪聲參數(shù)。
7.一種用于處理拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)的設(shè)備，所述拼接噪聲源圖像(11、12、13、14)具有至少兩幅所述源圖像重疊的重疊區(qū)域(20、21、22、23、24)，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生所述拼接圖像的裝置，其特征在于還包括-裝置(52、53)，用于在重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的、稱(chēng)為非重疊區(qū)域的區(qū)域中估計(jì)隨機(jī)噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)；以及-裝置(52、53)，用于根據(jù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于使用所述設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理拼接噪聲源圖像的方法和設(shè)備，所述拼接噪聲源圖像具有至少兩幅所述源圖像重疊的重疊區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括以下步驟(35)在重疊區(qū)域中產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，從而至少部分補(bǔ)償重疊區(qū)域和其中源圖像未重疊的區(qū)域(稱(chēng)為非重疊區(qū)域)之間的噪聲偏差。
文檔編號(hào)H04N1/58GK1812471SQ20051013406
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者洛朗·布隆德, 迪迪?！ざ磐邠P(yáng), 蒂埃里·博雷爾 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司