[发明专利]一种基于线性拟合的图像平场校正方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于线性拟合的图像平场校正方法及装置，方法包括：采集拍摄物的多张图像；获取各张图像中每个像素点的原始像素值；建立作用于每个图像中关于每个像素点的信号增益矩阵和信号偏移量矩阵；根据原始像素值、信号增益矩阵和信号偏移量矩阵，建立关于每张图像的校正像素值的线性方程组；基于最小二乘法进行线性拟合，获得信号增益矩阵中的每个信号增益值和信号偏移量矩阵中的每个信号偏移量值；根据拟合获得的信号增益矩阵、信号偏移量矩阵以及线性方程组，计算获得每张图像的校正像素值。根据校正像素值对每张图像进行平场校正；该方法能够有效降低生产成本。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于线性拟合的图像平场校正方法及装置。

背景技术

通常实际相机采集的图像，由于光照不均匀，镜片中心和镜片边缘的响应不一致、成像器件各像元响应不一致、固定的图像背景噪声等因素，其图像中各像素值相比于实际情况往往会有较大误差，这对于图片的后续使用是非常不利的，因此要先进行平场校正，消除各像素响应不均一的问题。平场校正就是通过改变每个像素响应直线的斜率和偏移，即信号增益和信号偏移量，使所有像素点的响应直线相同。一般进行平场校正需要进行暗场校正和眀场校正两个步骤，首先相机对暗场进行一次曝光，得到每个像元的偏移；接下来对均匀光照条件下的灰度均匀物体进行一次成像，得到均匀场图像，最好能够使图像中所有的点都接近最大的灰度值；最后用均匀光场图像减去暗场图像，用相对标定的方法对图像增益进行校正。由于需要获取不同参数下的两种图像，这种方法比较耗时，而且无法在没有暗场图像的情况下运用。

专利文献CN109660736A公开了一种平场校正方法及装置和图像验证方法及装置，首先调整曝光时间和相机增益获得暗场图像和备用亮场图像，然后对备用亮场图像进行均值滤波得到亮场图像，最后结合暗场和亮场图像利用平场校正算法校正图像，提高了平场校正的校正精度，但是由于需要调整相机参数获取暗场和眀场图像，效率比较低，也比较依赖于实验装置和环境。

专利文献CN106204492B公开了一种基于FPGA实现的面阵相机实时平场校正方法，对传感器阵列进行分块操作，在分块基础上结合插值算法对每个点进行运算。本发明为高分辨率高帧率应用场合提供了较高的输出图像质量，但是由于FPGA存储能力的局限，无法应对超高分辨率的图片，而且额外使用面阵相机和FPGA也增加了平场校正的成本。

专利文献CN115037922A公开了一种用于相机校准的均匀光源平台、不均匀性测量、校正方法，利用该平台获得眀场暗场图像进行相机的平场校正。该平台结构简单，成本低，实现了光源的均匀性，但是对于相机、挡板、积分球等装置的布放位置精度要求很高，实际操作会给校正结果比较大的误差。

综上，现有技术中的图像平场校正方法，计算耗时、对于设备要求较高，使得生产成本高。

发明内容

本发明提供了一种基于线性拟合的图像平场校正方法及装置，在算法层面即可实现图像平场校正，无需暗场图像，也无需其他装置，能够有效降低生产成本。

一种基于线性拟合的图像平场校正方法，包括：

采集拍摄物的多张图像；

获取各张图像中每个像素点的原始像素值；

建立作用于每个图像中关于每个像素点的信号增益矩阵和信号偏移量矩阵；

根据所述原始像素值、信号增益矩阵和信号偏移量矩阵，建立关于每张图像的校正像素值的线性方程组；

基于最小二乘法进行线性拟合，获得信号增益矩阵中的每个信号增益值和信号偏移量矩阵中的每个信号偏移量值；

根据拟合获得的信号增益矩阵、信号偏移量矩阵以及线性方程组，计算获得每张图像的校正像素值；

根据所述校正像素值对每张图像进行平场校正。