[发明专利]一种定焦、变焦镜头通光量强度不均校正方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及原始图像信号处理领域，尤其是涉及一种定焦、变焦镜头通光量强度不均校正方法及装置。

背景技术

镜头，尤其是长焦镜头，由于其光学物理特性和镜片组的设计局限可能会出现成像中间区域亮边缘区域暗的亮度不均匀问题。特别是在户外环境下使用的长焦镜头，无法保证在理想环境下工作。受温度影响镜头热胀冷缩，通光量强度不均匀的程度也会随之变化。

现有一些技术在相机出厂前对镜头进行校正，并将校正数据存储在相机中。但是这要求相机与镜头固定配对。一旦配对关系改变，相机记录的校正数据将不再适用新镜头，需要专业的设备和方法对镜头进行重新校正。除此以外，即便镜头在出厂前进行过亮度不均匀校正，也难以保证镜头在所有工作环境下(尤其是温差大的环境下)不会出现亮度不均匀的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对定焦镜头自身缺陷或者由于镜头形变引起的成像亮度不均匀问题，本发明提出一种自动对通光量强度区域分布不均匀问题进行校正的方法及装置。其能适应定焦镜头，进一步的在两次自动校正方法运行完成后，可以手动设置镜头形变系数G，快速校正定焦镜头通光量强度区域分布不均匀问题，进一步的，通过选取焦距样本点计算变焦镜头的平滑曲面参数从而到达变焦镜头通光量强度分布不均匀问题进行校正。

本发明采用的技术方案如下：

一种定焦镜头通光量强度不均校正的方法，其特征在于包括：

步骤1：采集大量图像生成平均图像I_A；

步骤2：对平均图像进行平滑曲面最小误差拟合，计算平滑曲面参数C；

步骤3：通过平滑曲面参数c生成校正模板I_T；

步骤4：在计算出校正模板I_T后，每次拍照生成图像I，对I执行

I'＝I./I_T

其中./为点除运算，即让对应行数和列数的像素做除法；然后将I'像素数值的分布归一化处理至0到255区间，对图像亮度不均的像素进行校正。

I_R＝s₁I'+s₂

其中s₂＝-s₁min(I')。

进一步的，所述步骤1具体包括：

步骤11：以视频或者连续快速拍照的方式采集图像，图像数据应尽量保持原始性，不做数据处理；同时保持相机转动使拍摄的照片不重复；在采集100到1000张图像后，将所有图像转化为灰度图像，然后计算平均图像I_A；

步骤12：将I_A用Sobel边缘检测算子计算边缘强度，即分别使用和对I_A做卷积运算，如果生成的结果中所有像素的值均小于T₁，则完成平均图像生成，否则执行步骤13；T₁为20到50之间；

步骤13：再采集100到500张图像后，重新计算包含原有图像和新采集图像的所有图像的灰度转化平均图像I_A，然后重新执行步骤12。

进一步的，所述步骤2具体包括：

步骤21：对平均图像I_A的所有行列按照5到100等像素间隔进行亚采样，样本记为{x₁,y₁,v₁；x₂,y₂,v₂；...；x_N1,y_N1,v_N1}，其中(x,y)为像素坐标，v为像素对应的像素灰度值，角标为采样点序号，N₁为亚采样样本点个数；然后选择步骤22或者步骤23对亚采样的平均图像进行最小误差拟合，计算计算平滑曲面参数C；

步骤22：根据二阶多项式，构造矩阵X和V；

计算C＝(X^TX)^-1X^TV，其中矩阵右上角的T表示转置，右上角的-1表示求逆矩阵；

步骤23：根据加权二阶多项式，构造矩阵X和V

其中w是对每一个采样点设定的权重值，角标为采样点序号，一般图片中心样本的的权重值较大，图像边缘样本点的权重值偏小；计算C＝(X^TX)^-1X^TV，其中矩阵右上角的T表示转置，右上角的-1表示求逆矩阵；