[发明专利]摄像机弱光静态摄影的软件优化方法

说明书

本发明是一种彩色、黑白摄像机获得高清晰度视频图像的计算机程序优化方法。

运用彩色、黑白摄像机(以下简称CCD)获取单帧静态视频图像，已广泛应用于生物、医学、安全保卫、产品质量管理及广告制作等领域。大多数CCD在弱光环境下的图像拍摄还存在一个致命的缺点，当接通CCD内置的自动增益控制开关时(AGC ON)，摄取的画面亮度虽然可以有明显的增加，但同时画面会产生大量的杂波(噪声)，使图像获取清晰度明显下降。通常这种含有严重噪声的图像是无法被直接使用和记录的。

本发明的目的是设计一种程序，使摄像机下获取的视频图像清晰度得到显著提高。

采用计算机视频接口，可对各种制式视频信号进行实时的数字化捕捉，经数字化后的单帧视频图像可被存放在计算机内存之中，由软件程序对其进行直接的控制。

具体是，通过计算机视频接口，由计算机捕捉到一定量的连续单帧原始图像，由于被摄物是静止的，所摄各帧图像中的物体轮廊也是稳定的，而画面上由自动亮度增益产生的大量噪声却是随机产生的，这时如通过一定算法编程的软件就可对多个连续帧画面进行复合叠加，从而达到图像噪声相互抵消而使图像清晰完美的目的。

本发明程序是通过以下流程实现的：

(1)首先初始化硬件，目的是：初始化数字接口卡，以便能实时得到数字化图像。

(2)建立内存缓冲①和缓冲②，目的是：

在主机内存中建立两个独立的内存块，将缓冲①作为后台缓冲区，将缓冲②作为前台缓冲区。

(3)可获通过计算机视频接口，由计算机捕捉到一帧数字化视频图像。

(4)将图像存入缓冲①中。

(5)将缓冲①内的所有数据，按一定比例缩减(即将原像素数值X1/n)

(6)将缓冲①内的数据转移到缓冲②内，并与缓冲②内的原有数据相加，由步骤(5)，(6)构成一个均值滤波器。

(7)是否完成了要求的次数，一般连续捕捉4-128次即可，若“是”则完成一次图像拍摄，若“否”则回到(3)继续执行，直至设定的次数。完成一次图像拍摄后，最终的图像数据被存放在缓冲(2)内。

运用本发明编制程序，在启动摄像机(即CCD)的自动增益功能时，每0.1-10秒捕捉一帧图像，连续捕捉8-24次，对各帧图像进行迭加，可得到质量有明显改善的清晰图像。

本发明的软件程序应用时被集成在一个图像处理函数库内，作为其中的一个模块，主要承担由视频接口获得图像的任务。

软件集成图像处理函数库模块的设计方法是：由图像函数库入口，分别进入初始化硬件，创建图像缓冲区，释放图像缓冲区，获单帧视频图像时运用本发明的程序，获取TWAIN图像，再经图像滤波器，最终图像显示、保存，进入根据需要的其它模块。

本发明可通过编制PC微机或单片机程序实现，并可适用于各种彩色或黑白视频制式。

本发明可应用在生物电泳分析系统中的成像部分。该系统由CCD拍摄放置在暗箱内的核酸电泳凝胶，由计算机对其进行分析处理。本发明启动CCD的自动增益功能，经程序优化处理，使经紫外光激发的微弱凝胶荧光图像达到高亮度、低噪声的清晰画面，图1、图2可对比本发明效果。

在下列测试系统环境中获图1，图2：

CCD型号：SONY CCD-TR503E

视频系统制式：PAL

视频数字化接口：Matrox Meteor

计算机主机：Pertium133/32M RAM

主机操作：Ms windows95

图1是普通方式得到的高亮度、高噪声图像。

图2是用本发明程序优化后得到的高亮度、低噪声图像。

图3是本发明流程图。