[发明专利]单图像晕映纠正

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于仅使用一图像来纠正该图像内的晕映的系统和过程。 

背景技术

晕映指的是亮度从图像中心开始衰减的现象，并且是摄影学中普遍存在的伪像。尽管可能不会令低级的普通观看者感到讨厌，但是它会显著削弱依赖于精确的强度数据来分析场景的计算机视觉算法。晕映失真可能特别地带来破坏的应用包括诸如通过着色成形、如对象识别等基于外观的技术以及图像镶嵌等测光方法。 

若干机制可能是造成晕映效应的原因。某些原因是因照相机镜头的光学特性引起的，其中一个最主要的特性是离轴照明衰退，即cos⁴法则。这些都会造成因在从离光轴越来越大的角度观看时镜头的缩短而导致的晕映。晕映的其它来源是自然中的几何结构。例如，以倾斜的角度到达光轴的光可能会被视场光阑或眼镜框所部分地阻挡。 

为确定图像中的晕映效应，最直截了当的方法涉及完整地捕捉由统一视场区域扫描的图像，使得亮度变化只能归因于晕映。在这一校正图像中，强度与光轴上的像素之比描述了晕映函数。然而，由于不均匀的照明以及照相机倾斜，用于此方式的合适的成像条件的产生可能是有挑战性的，并且晕映测量仅对由相同照相机设置下的照相机捕捉的图像有效。此外，校正图像只能在照相机在手边时才能记录；因此，这一方法不能纠正由未知照相机捕捉的图像，诸如从网上下载的图像。 

晕映函数或者可以从带有任意静态场景的重叠视图的图像序列中计算。在这一方法中，首先确定重叠图像区域中的点对应性。由于一给定场景点在每一图像中具有不同的位置，因此其亮度可通过晕映来不同地衰减。从来自所有对应性的累计衰减信息中，可以在没有对场景的假设的情况下准确地恢复晕映函数。 

这些先前的方法或者需要重叠图像的集合，或者需要校正场景的图像。然 而，通常在实践中，仅有任意场景的单个图像可用。先前的技术从具有相同场景辐射度但亮度衰减不同的像素中获得用于晕映纠正的信息。对于单个任意的输入图像，该信息的获得变得具有挑战性，因为很难标识出具有相同的场景辐射度但晕映衰减略微不同的像素。 

发明内容

本发明涉及一种用于仅使用一图像来纠正该图像内的晕映的系统和过程。为最大化对图像中可用信息的使用，该技术从纹理化和未纹理化区域两者中提取晕映信息。在从给定区域提取晕映信息时，利用了物理晕映特性来减少纹理和其它强度变化源的影响。来自不同图像区域的晕映信息也用于确保跨各区域的一致性。结果，标识了适用于晕映函数估算的大图像区域。为了抵抗分段上的晕映的不利影响，本系统和过程相对于对晕映函数的逐渐细化的估算来对图像迭代地进行重新分段。另外，以增强可靠晕映数据的收集的方式来使用分段比例的空间变化。 

一般而言，本发明的晕映纠正系统和过程涉及首先使用产生可靠段的空间变化的分段比例来对一输入图像进行分段，其中该可靠段展示出与规定的物理晕映特性相一致且符合在其它段中观察到的晕映的晕映。然后使用可靠段对该输入图像估算一晕映函数，该晕映函数定义了对每一像素的纠正的强度。该最后计算的晕映函数估算被应用于输入图像的每一像素以产生当前细化图像。使用当前细化图像代替输入图像来重复分段和晕映函数估算，并且将所得的估算应用于输入图像来产生新的当前细化图像。这继续到确定晕映函数估算已收敛。此时，随后产生的当前细化图像被指定为最终的经晕映纠正的图像。 

对输入图像或当前细化图像的分段在本发明的系统和过程的一个实施例中是通过首先以规定的初始分段比例对图像分段来实现的。然后，对于每一段，计算代表所考虑的段展示出与物理晕映特性的一致性以及符合在其它段中观察到的晕映的程度的可靠性因子。另外，确定所考虑的段的可靠性因子是否超过指示对晕映估算可接受的段的规定的可靠性阈值。只要该可靠性因子没有超过该可靠性阈值，就以递增的更精细的分段比例对所考虑的段递归地分段，直到每一所得的更小的段具有超过该可靠性阈值的可靠性因子，或变为小于规定的最小段大小。被确定为具有超过可靠性阈值的可靠性因子并且至少与最小段 大小一样大的那些段被指定为可靠段。 

对所考虑的段递推地分段的一种方式涉及使用比最后在该段上用于产生多个更小的段的分段比例更精细的分段比例来划分该段。对于所产生的每一更小的段，计算其可靠性因子，并且确定该因子是否超过可靠性阈值。只要所考虑的更小的段的可靠性因子没有超过可靠性阈值，就确定该更小的段的大小是否小于规定的最小段大小。如果所考虑的段超过最小段大小，则对该段重复上述过程。