[发明专利]一种双焦距分体式电子助视器

摘要

本发明公开一种双焦距分体式电子助视器，包括图像采集模块与显示模块，图像采集模块与显示模块为分体式结构，分体式电子助视器还包括图像处理模块，图像采集模块用于获取视频流，图像处理模块用于对视频流进行解压缩、增强、效果处理及缩放处理，显示模块用于显示经图像处理模块处理后的图像信息。分体式的结构，解决低视力患者使用时需要长时间弯腰而导致腰部劳损的问题；两种不同的焦距的设计，扩展了机器的使用范围；采用高效的图像增强算法，解决了传统同类产品采用LED灯而造成的电量耗费和光照不均或反光的问题；不采用价格昂贵的DSP芯片，改为采用低廉的ARM系列主控芯片，提高系统可扩展性，方便进行二次开发。

主权项

一种双焦距分体式电子助视器，包括图像采集模块与显示模块，其特征在于，所述图像采集模块与显示模块为分体式结构，所述分体式电子助视器还包括图像处理模块，所述图像采集模块用于获取视频流，所述图像处理模块用于对视频流进行解压缩、增强、效果处理及缩放处理，所述显示模块用于显示经图像处理模块处理后的图像信息；所述图像处理模块包括解压缩单元、图像增强单元、图像效果处理单元和图像缩放单元；所述解压缩单元用于将视频流图像解压为YUV4：2：2格式的图像；所述图像增强单元采用基于多分段直方图调整的增强方法对解压缩后的图像进行增强；所述图像效果处理单元采用Ostu快速二值法对图像进行效果处理；所述图像效果处理单元的实现方式为：对图像进行直方图统计，然后对直方图进行遍历迭代，从而求出阈值的方法；具体为：21)直方图统计：对输入的图像Y通道进行直方图统计，其灰度级x的直方图h(x)为：h(x)＝nx,x＝0,1,…,L‑1其中，L‑1为图像的最大灰度级，nx表示灰度级为x的像素出现的频率；22)找出最小与最大值：遍历直方图，找出最小与最大值fmin、fmax；23)计算初始阈值：以最小与最大值之和的一半为初始阈值T，即T＝0.5×(fmin+fmax)24)划分直方图：以初始阈值T，将直方图划分为两个区域；25)分别计算两个区域内的直方图的平均值，得到fL与fU；26)计算新阈值：以步骤25)得到的两个平均值之和的一半为新的阈值T'，即：T'＝0.5×(fL+fU)；27)比较阈值：将新阈值T'与初始阈值T比较，两者之差如果小于0.5，则以新的阈值T'为二值化操作的阈值，转步骤28)；否则，以新阈值T'为初始阈值T， 转步骤24)；28)图像效果操作：由于图像为YUV4：2：2格式，其在内存中的排列顺序为：Y0U0Y1V0Y2U1Y3V1…，第一个像素的YUV值为：Y0U0V0，第二个像素的YUV值为：Y1U0V0，第三个像素的YUV值为：Y2U1V1…，其他以此推类，即每两个像素是共用了UV的；在一行上来看，每个像素的YUV值种Y值被采样，UV值采样0后，跳到3，然后5，所以一幅640×480的图片，每行上Y有640个，U，V各320个；而YUV与RGB的关系如下式所示：图像增强单元对图像进行增强的具体方式为：对图像的Y通道进行增强，包括：11)统计直方图：对于灰度图像X，其灰度级x的直方图h(x)为：h(x)＝nx,x＝0,1,…,L‑112)获取分割点：利用获取到的5个分割点将直方图划分为4个子区域，所述5个分割点为{m0，m1，m2，m3，m4}，m0为图像最小灰度值，m4为图像最大灰度值，而m1，m2，m3这三个分割点的公式描述如下：其中分割点m1，m2，m3分别为图像亮度集合的0.25，0.5，0.75处，Iwidth表示图像的宽度，Iheight表示图像的高度；13)由于通过上述的5个点将直方图划分为4个子区域，而每一个子区域分别拥有自身的直方图，因此共有4个子区域的直方图；14)计算每个子区域的直方图的动态划分范围和像素数量之和的比例因子，其计算的公式如下：factori＝spani×log10Mi其中，factori表示第i个子区域的比例因子，Mi表示第i个子区域的像素数量之和，而spani表示第i个子区域的直方图的动态划分范围，其计算的公式如下：spani＝mi+1‑mi其中，mi表示第i个子区域的直方图的最低端点，mi+1表示第i个子区域的直方图的最高端点；15)计算每个子区域的直方图的新范围，其计算的公式如下：其中，rangei表示第i个子区域的直方图的新范围，L‑1表示图像的最大亮度值，表示子区域的比例因子之和；因数字图像为8位，故L‑1最大亮度值为255；16)计算剪切门限：采用各子区域直方图的平均值作为门限，对直方图进行剪切修正，这样能够保证每个子区域在暗区域得到足够的提升；即其中，mk表示第k个子区域的直方图的动态划分范围段起始点，mk+1表示第k个子区域的直方图的动态划分范围段终止点；17)计算各子区域的累积函数；其函数表达式如下：其中，mk表示第k个子区域的直方图的动态划分范围段起始点，mk+1表示第k个子区域的直方图的动态划分范围段终止点，Mk表示第k个子区域的像素数量之和；18)生成新的亮度映射表：根据每个子区域的累积函数进而得到重建的亮度映射表，其数学表达式如下：Y(x)＝rangei×cdf(k)+istartistart表示前一个子区域最大亮度值，cdf(k)表示子区域的累积密度函数；19)利用新的亮度映射表，赋予源图像的每个像素点以新的亮度值，即完成图像的快速对比度增强，进而得到一幅细节丰富、对比度明显提升的灰度图。