[发明专利]一种Bayer滤波阵列彩色相机图像非均匀性校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相机图像非均匀性校正，尤其涉及一种Bayer滤波阵列彩色相机图像非均匀性校正方法。

背景技术

随着光电传感器件性能和可靠性提高，以CCD、CMOS光电探测器为基础的成像系统已广泛应用于工业检测、军工国防、空间观测等领域。以光电探测器为基础的相机在均匀光源照射下，输出图像每个像元灰度值理论上应该完全相同，但事实上各像元输出会有差异，造成相机图像这种像元灰度非均匀性的主要原因有以下几个方面：

(1)相机镜头光学系统中cos⁴因素，即光轴外像点光照度随视场角余弦的四次方而降低；

(2)相机探测器生产工艺等因素造成像元响应固有非均匀性；

(3)相机机械装配等原因造成相机成像非均匀性。

在相机实际应用中，特别是在目标观测和高精度的测量中，相机成像不均匀性引起的图像条纹、亮暗不均会给观测图像质量带来较大的影响，对测量结果带来较大误差。为了提高图像质量和测量精度，必须对相机图像不均匀性进行校正。

目前广泛采用的单通道黑白相机图像非均匀校正方法有：单点校正法、两点校正法、多点拟合校正法等。针对Bayer滤波阵列彩色相机而言，不同于单通道的黑白相机图像，Bayer滤波阵列彩色相机图像分为R、G、B三个通道，每一个像素点都只有一种颜色通道灰度值，如图1所示。因此单通道黑白相机图像现有校正方法不能直接应用于Bayer滤波阵列彩色相机，而且现有校正方法在相机对光强响应为线性时，具有较高精度，但实际工程中，相机对光强响应往往并不是绝对线性的，采用传统方法对图像非均匀性进行校正没有考虑到相机对光照强度响应的非线性造成的校正误差。

专利CN 100458380C中公开了一种基于Wiener滤波理论的非制冷红外焦平面非均匀校正算法，但未考虑非均匀图像按不同通道、不同灰度值区间图像各像素间非均匀校正。专利CN 102176742A中公开了一种图像校正系数的获取方法，非均匀图像校正方法及系统，提出将探测器阵列进行分组，利用每两组图像均值之差平方和最小准则获取校正参数，但未涉及各组图像内部非均匀性。上述两项专利技术均未涉及Bayer滤波阵列彩色相机图像非均匀性校正。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种Bayer滤波阵列彩色相机图像非均匀性校正方法。该方法首先解决了传统单通道黑白相机图像非均匀性校正方法无法直接应用于Bayer滤波阵列彩色相机图像的问题，同时降低了相机对光照响应为非线性所造成的图像非均匀校正误差，从而提高了图像非均匀性校正的精度。

本发明技术方案如下：

一种Bayer滤波阵列彩色相机图像非均匀性校正方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)获取Bayer滤波阵列彩色相机在均匀光照下的N幅Bayer格式图像IMG_n(n＝1，2，……，N)；

(2)将步骤(1)获取的Bayer格式图像IMG_n分解为三幅图像，分别对应红(R)、绿(G)、蓝(B)三通道颜色，并按图像灰度均值将各图像进行分组，计算出相机图像非均匀校正系数PAR；

(3)应用校正系数PAR对Bayer滤波阵列彩色相机图像进行非均匀性校正。

所述步骤(1)具体为：获取Bayer滤波阵列彩色相机在不同光照强度的均匀光照下的N幅Bayer格式图像IMG_n(n＝1，2，……，N)，其中N幅Bayer格式图像IMG_n对应N级光照强度，且覆盖了图像灰度范围。

所述步骤(2)具体为：a、首先将Bayer格式图像数据IMG_n按所属通道分解为R通道图像G通道图像B通道图像b、计算R通道图像灰度均值根据大小将R通道图像划分为M组，分别对应图像M段灰度区间范围；c、在M段灰度区间内，分段计算各灰度区间的非均匀定标校正系数(m＝1，2，……，M)，其中各灰度区间可采用的非均匀校正系数获取方法包括单点法、两点法、多点拟合法之一；d、同理可得G、B通道则Bayer格式相机图像非均匀校正系数PAR包括