[发明专利]适用于K-TIG焊超强弧光场景的图像融合方法及相机

权利要求书

1.一种适用于K-TIG焊超强弧光场景的图像融合方法，其特征在于，包括：

自动曝光获取曝光序列，具体为：判断曝光时间序列是否为空，若为空，则使用自动曝光计算算法获取曝光时间序列；否则根据曝光时间序列中的曝光时间获取图像序列；

计算相对曝光量比值，具体为：图像序列存入不同缓存区，读出相邻两帧图像数据，计算相对曝光量比值，写入相对曝光量比值缓存区；

合成HDR像素，并写入HDR缓存区；

色调重映射，输出HDR图像。

2.根据权利要求1所述的图像融合方法，其特征在于，所述曝光时间序列设置为3，曝光时间序列的第一位为电弧曝光时间，曝光时间序列的第二位为锁孔曝光时间，曝光时间序列的第三位为熔池曝光时间。

3.根据权利要求1所述的图像融合方法，其特征在于，所述计算相对曝光量比值，具体步骤包括：

对相邻两帧图像中曝光时间更长的图像进行以像素饱和值为阈值的阈值分割；

对分割图像进行图像形态学运算处理，获取饱和边缘位置信息图像；

边缘位置信息图像分别与相邻两帧图像点乘，得到两帧感兴趣区域图像，对两帧感兴趣区域图像像素值分别进行求和得到过曝边缘像素值和

曝光时间更长的感兴趣区域图像像素和与曝光时间更短感兴趣区域图像像素和相除得到像素比值并写入相对曝光量比值缓存区中对应曝光时间更长图像的缓存位置i+1中；

读出所述相对曝光量比值缓存区的数据，其中，最短曝光时间图像对应的数据始终保持为1，即k₁＝1，做累乘后，取倒数重新写入所述相对曝光量比值缓存区，即k_i＝1/∏_ik_pi，其中：

k_i为第i张图像对应的相对曝光量比值；

k_pi为第i张图像与前一帧图像的像素和比值。

4.根据权利要求1所述的图像融合方法，其特征在于，通过权重函数将三个相对曝光量比值合成HDR像素。

5.根据权利要求1所述的图像融合方法，其特征在于，所述色调重映射通过如下公式进行重映射，公式为：

其中：表向下取整操作；p_o(x)为映射后像素；E(x)为合成的HDR像素；a和γ分别为输出像素位数和gamma值。

6.一种适用于K-TIG焊超强弧光场景的相机，其特征在于，包括：

图像采集模块：根据设定的参数采集熔池图像，参数包括曝光时间；

图像缓存电路模块：用于将熔池图像写入指定内存；

自动曝光电路模块：访问所述图像缓存电路模块中第一帧图像内存，计算曝光时间序列后写入曝光序列缓存电路模块对应内存；

相对曝光量比值电路模块：访问所述图像缓存电路模块的所有图像内存，计算得到相对曝光量比值后，写入相对曝光量比值缓存电路模块对应内存；

HDR合成电路模块：从所述图像缓存模块中的内存读出图像像素和所述相对曝光量比值缓存电路模块的内存中读出相对曝光量比值合成HDR像素；

色调重映射电路模块：将HDR像素色调重映射后，输入HDR图像缓存电路模快输出。

7.根据权利要求6所述的相机，其特征在于，所述相对曝光量比值电路模块包括两个乘法器、两个加法器、一个除法器及一个比较器。

8.根据权利要求7所述的相机，其特征在于，从所述图像缓存电路模块中的图像内存读出相邻的两张图像，其中较长曝光时间对应的图像输入比较器，得到二值图像，将所述二值图像分别与相邻图像输出乘法器，得到掩膜图像，将所述掩膜图像分别输入加法器统计像素值和，将两个所述像素值和输入除法器得到相对曝光量比值。

9.根据权利要求1所述的相机，其特征在于，所述HDR合成电路模块包括表格查找单元和运算器，所述表格查找单元包括N个权值函数查找表格，其中N为像素值范围，运算器用于将三张图像合成HDR图像。

10.根据权利要求9所述的相机，其特征在于，所述运算器包括三个乘法器、两个加法器和一个除法器。