[发明专利]一种参数优化的相机响应曲线定标方法

摘要

本发明涉及一种参数优化的相机响应曲线定标方法，其特征在于：相机固定在三脚支架上，并通过电缆将相机与计算机进行连接，通过计算机调控相机的曝光参数进行采集静态场景的图像信息；对响应曲线的求解目标函数进行优化处理，能够有效减少在求解相机响应曲线过程中涉及到的无用参数导致的求解冗余问题；解决了传统求解相机响应曲线过程中参数过多而导致求解偏离全局最优值。

主权项

1.一种参数优化的相机响应曲线定标方法，其特征在于：相机固定在三脚支架上，并通过电缆将相机与计算机进行连接，通过计算机调控相机的曝光参数进行采集静态场景的图像信息；其具体的步骤如下：步骤1、将相机采用的相机型号为Cannon EOS 5D Mark II,固定在三角支架上，并调整相机的参数，包括焦距、对焦、曝光时间参数，相机参数设定分别为：光圈值调整为f/7.1,焦距为50毫米，曝光时间为1/1250秒，采集第一幅场景图像；接着保持相机位姿固定不动，以及保持场景环境光照不变，利用计算机来调整相机的曝光参数,即调整的曝光参数为：1/1000秒，而相机的其他参数保持不变，采集得到第二幅图像；重复执行调整相机的曝光参数，调整相机的曝光参数分别为：1/800秒、1/640秒、1/500秒、1/400秒、1/200秒、1/125秒、1/100秒、1/80秒、1/40秒和采集场景图像，共采集得到N，本发明中的N＝11幅图像Pic_j(j＝1,2…N)；步骤2、利用公式Hen＝EinΔt可求解相机传感器成像单元获得的曝光能量Hen，其中Ein为相机传感器成像单元接收到的光辐射照度，Δt为相机的曝光时间；步骤3、而对于相机在不同曝光时间下采集得到任意连续两幅图像Pic_j和Pic_j+1，其中j＝1,2…N‑1，以及在这两幅图像的相同位置i处时，利用公式其中为图像Pic_j在Pic_j(i)位置处的曝光能量，为图像Pic_j+1在Pic_j+1(i)位置处的曝光能量，为在图像Pic_j(i)和图像Pic_j+1(i)位置处的光辐射照度，Δt^j和Δt^j+1分别为图像Pic_j和Pic_j+1的曝光时间，可以求解相机在任意连续两幅图像Pic_j和Pic_j+1序列输出相同位置的数字图像信息值与其对应的曝光能量之间关系；步骤4、通过利用公式求得相机输出的数字图像信息值I_out与曝光能量H_en之间的非线性响应关系步骤5、可通过公式获取相机在任意连续两幅图像Pic_j和Pic_j+1序列输出相同位置的数字图像信息值和与其对应的曝光能量之间关系步骤6、对公式进行取对数变换同时令则得到公式步骤7、结合相机采集的N幅曝光图像序列，以及使用相同位置处的采样点i(i＝1,2…M)构建一个超定型方程组，得到公式步骤8、由于相机的响应曲线应是一条连续的光滑曲线，因此构建非线性目标函数，如公式其中为非线性映射函数的权重函数，由于对于上述公式中的变量同时增加一个偏移值不会改变目标函数的形式，因此利用公式进行约束限制解的多样性，同时在进行最小二乘法求解时，无需利用图像的所有像素点，只需采用像素个数满足即可得到N×M个子方程构成超定型线性方程组，通过奇异值分解即可求解得到相机的响应函数。