專(zhuān)利名稱(chēng)：一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，屬于圖像處理
領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從可見(jiàn)光圖像中獲取光照不敏感信息是一項(xiàng)重要的圖像處理技術(shù)，該技術(shù)在計(jì)算 機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如室外環(huán)境的視覺(jué)監(jiān)控等。 目前，獲取光照不敏感信息的主要途徑是通過(guò)計(jì)算顏色恒常性，其中一類(lèi)方法是 通過(guò)修正多通道的顏色信息(如RGB)，使其變?yōu)槟骋粯?biāo)準(zhǔn)光照下的圖像信息，由于多維數(shù) 據(jù)恢復(fù)本身是一種病態(tài)問(wèn)題，因此，這種方法的應(yīng)用受到了一定限制。另一類(lèi)方法是一維光 照恒常的"灰度"信息的提取，這種方法通過(guò)假設(shè)圖像是在普朗克(Plank)光照條件下拍攝 的、而且假定所用相機(jī)的光感器件是窄帶(narrow band)響應(yīng)的；雖然在實(shí)際應(yīng)用中這些 假設(shè)很難被滿(mǎn)足，但是其所提取的顏色恒常性信息還是能滿(mǎn)足應(yīng)用要求的，因此這是一種 非常有前途的光照不敏感信息提取方法。采用一維光照恒常的"灰度"信息需要對(duì)相機(jī)的 光感器件進(jìn)行標(biāo)定， 一般采用事先實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定或基于單幅圖像的在線(xiàn)標(biāo)定，前者限制了該 方法的應(yīng)用范圍，后者應(yīng)用靈活但現(xiàn)有方法不夠穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決提取一維光照恒常的"灰度"信息對(duì)相機(jī)的光感器件進(jìn)行標(biāo)
定時(shí)，采用基于單幅圖像的在線(xiàn)標(biāo)定不夠穩(wěn)定的問(wèn)題，提供了一種從可見(jiàn)光圖像中提取光
照不敏感信息的標(biāo)定方法。
本發(fā)明方法包括以下步驟 步驟一、對(duì)可見(jiàn)光圖像進(jìn)行基于顏色一致的圖像分割，獲得多個(gè)分割區(qū)域Ci，其 中，i = 1，2， ......，m，m為正整數(shù)， 步驟二、對(duì)每個(gè)分割區(qū)域&的面積進(jìn)行計(jì)算，如果分割區(qū)域&的面積超過(guò)了整幅 圖像面積的0. 0025，則被保留，否則，舍棄該分割區(qū)域， 步驟三、對(duì)步驟二獲取的面積超過(guò)了整幅圖像面積的0. 0025的分割區(qū)域&進(jìn)行 紋理的平滑度驗(yàn)證，平滑度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)方差小于8的分割區(qū)域&被保留，否則，舍棄該分割區(qū) 域， 步驟四、建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系，對(duì)步驟三保留下來(lái)的分割區(qū)域Ci中的每個(gè) 像素點(diǎn)的RGB三維表示進(jìn)行降維及對(duì)數(shù)變換處理， 步驟五、在步驟四建立的顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系中，將步驟四降維處理過(guò)的每個(gè)
分割區(qū)域Ci內(nèi)的所有像素點(diǎn)分別向過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)、且與x軸正方向夾角為e的直線(xiàn)投影，完
成第h次投影，采用最大似然估計(jì)來(lái)計(jì)算對(duì)所述投影分布最佳擬合的正態(tài)分布，并計(jì)算所 述投影分布與所述最佳擬合的正態(tài)分布的相似程度， 步驟六、將所述直線(xiàn)沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)a角度，a為0.5度 2度，S卩e = e+a，
4
步驟七、判斷所述直線(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度a與h的乘積是否大于180度， 判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟八，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟五，進(jìn)行下一次投影， 步驟八、用卡方檢驗(yàn)判斷出h次投影中所有分割區(qū)域&形成的投影與正態(tài)分布相
似程度最好的直線(xiàn)作為提取光照不敏感信息的標(biāo)定直線(xiàn)，完成從可見(jiàn)光圖像中提取光照不
敏感信息的標(biāo)定，h為正整數(shù)，表示投影次數(shù)，初始值為0。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采用本發(fā)明提出的本征圖像投影方向的標(biāo)定方法可以在非實(shí)驗(yàn)室 環(huán)境和單幅圖像上進(jìn)行。該發(fā)明不需要特定及輔助的實(shí)驗(yàn)工具，方案簡(jiǎn)單、有效。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖，圖2是具體實(shí)施方式
一中所述的具體實(shí)施例中Q區(qū) 域的像素在顏色比對(duì)數(shù)空間的分布圖，圖3是具體實(shí)施方式
一中所述的具體實(shí)施例中分割 區(qū)域C2的像素在顏色比對(duì)數(shù)空間的分布圖，圖4是具體實(shí)施方式
一中所述的具體實(shí)施例中 h次統(tǒng)計(jì)量x1勺曲線(xiàn)圖，圖5是具體實(shí)施方式
一中所述的具體實(shí)施例中統(tǒng)計(jì)量xs最小值， 9 =69°時(shí)，分割區(qū)域Q中的像素投影后的點(diǎn)分布圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 下面結(jié)合圖1至圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式方法包括以下 步驟 步驟一、對(duì)可見(jiàn)光圖像進(jìn)行基于顏色一致的圖像分割，獲得多個(gè)分割區(qū)域Ci，其 中，i = 1，2， ......，m，m為正整數(shù)， 步驟二、對(duì)每個(gè)分割區(qū)域&的面積進(jìn)行計(jì)算，如果分割區(qū)域&的面積超過(guò)了整幅 圖像面積的0. 0025，則被保留，否則，舍棄該分割區(qū)域， 步驟三、對(duì)步驟二獲取的面積超過(guò)了整幅圖像面積的0. 0025的分割區(qū)域&進(jìn)行 紋理的平滑度驗(yàn)證，平滑度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)方差小于8的分割區(qū)域&被保留，否則，舍棄該分割區(qū) 域， 步驟四、建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系，對(duì)步驟三保留下來(lái)的分割區(qū)域Ci中的每個(gè) 像素點(diǎn)的RGB三維表示進(jìn)行降維及對(duì)數(shù)變換處理，
建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系的方法為 R R 橫坐標(biāo)為h^1 ，縱坐標(biāo)為111^1 ，其中Rp為RGB三個(gè)顏色通道中的一任意個(gè)顏色通 道，R2分別為除Rp外的剩余兩個(gè)顏色通道。 例如Rp = G， & = R， R2 = B，則，顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)為ln晏，縱坐標(biāo)
為ln^ ，當(dāng)三個(gè)顏色通道的分配變化時(shí)，坐標(biāo)做相應(yīng)變化。建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系主要 目的對(duì)分割區(qū)域Ci內(nèi)的所有像素點(diǎn)進(jìn)行降維處理。 步驟五、在步驟四建立的顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系中，將步驟四降維處理過(guò)的每個(gè)
分割區(qū)域Ci內(nèi)的所有像素點(diǎn)分別向過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)、且與x軸正方向夾角為e的直線(xiàn)投影，完
成第h次投影，采用最大似然估計(jì)來(lái)計(jì)算對(duì)所述投影分布最佳擬合的正態(tài)分布，并計(jì)算所述投影分布與所述最佳擬合的正態(tài)分布的相似程度， 采用最大似然估計(jì)來(lái)計(jì)算對(duì)所述投影分布最佳擬合的正態(tài)分布，并計(jì)算所述投影 分布與所述最佳擬合的正態(tài)分布的相似程度的過(guò)程為 步驟a、采用最大似然估計(jì)來(lái)計(jì)算投影在所述直線(xiàn)上的樣本所對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的 分布參數(shù)均值和標(biāo)準(zhǔn)方差o :
<formula>formula see original document page 6</formula>其中，Xi為投影后的像素值樣本，i = 1， L， n， n表示樣本個(gè)數(shù)， 步驟b、將步驟a獲得的均值i！和標(biāo)準(zhǔn)方差o代入下述公式，獲取對(duì)所述投影分
布最佳擬合的正態(tài)分布f(x):<formula>formula see original document page 6</formula>
步驟c、將投影到所述直線(xiàn)上的樣本像素點(diǎn)建倉(cāng)，倉(cāng)寬bin_width為 <formula>formula see original document page 6</formula>
步驟d、按如下公式計(jì)算用于表征所述相似程度的統(tǒng)計(jì)j 、2<formula>formula see original document page 6</formula> 其中a為倉(cāng)的個(gè)數(shù)，Vi為落入第 i倉(cāng)中的樣本數(shù)量，Pi為樣本落入第i個(gè)倉(cāng)的概率，概率Pi根據(jù)下述公式計(jì)算<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，ti和ti+1分別為第i個(gè)倉(cāng)在所述投影直線(xiàn)上的最左坐標(biāo)和最右坐標(biāo)。即ti 為第i個(gè)倉(cāng)在所述投影直線(xiàn)上最左側(cè)邊與投影直線(xiàn)的交點(diǎn)距離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，ti+1為第 i個(gè)倉(cāng)在所述投影直線(xiàn)上最右側(cè)邊與投影直線(xiàn)的交點(diǎn)距離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離。且滿(mǎn)足關(guān)系式<formula>formula see original document page 6</formula> 統(tǒng)計(jì)量X 2用于表征所述投影分布與所述最佳擬合的正態(tài)分布的相似程度，統(tǒng)計(jì) 量xz值越小，相似程度越好。 步驟六、將所述直線(xiàn)沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)a角度，a為0. 5度 2度，S卩9 = 9 + a ， 步驟七、判斷所述直線(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度a與h的乘積是否大于180度， 判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟八，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟五，進(jìn)行下一次投影， 步驟八、用卡方檢驗(yàn)判斷出h次投影中所有分割區(qū)域&形成的投影與正態(tài)分布相
似程度最好的直線(xiàn)作為提取光照不敏感信息的標(biāo)定直線(xiàn)，完成從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定，h為正整數(shù)，表示投影次數(shù)，初始值為0。 用卡方檢驗(yàn)判斷出h次投影中所有分割區(qū)域&形成的投影與正態(tài)分布相似程度 最好的直線(xiàn)作為本征圖像的標(biāo)定直線(xiàn)的過(guò)程為 h次投影計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)量廠最小時(shí)的e值即是所求的與x軸正方向夾角為e
的直線(xiàn)，作為標(biāo)定直線(xiàn)， e=argmin(^2) 下面結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的方法，給定一幅可見(jiàn)光圖像，為了提 取光照不敏信息，本發(fā)明方法找出其標(biāo)定直線(xiàn)，首先基于顏色一致對(duì)可見(jiàn)光圖像進(jìn)行區(qū)域 分割，分出m個(gè)分割區(qū)域Ci，經(jīng)過(guò)平滑度驗(yàn)證后，舍去一部分不滿(mǎn)足要求的區(qū)域，本實(shí)施例提 取滿(mǎn)足要求的分割區(qū)域中的兩個(gè)典型的分割區(qū)域Q、 C2， Q位于光照強(qiáng)的部分，C2位于光線(xiàn) 暗的地方，以分割區(qū)域Q和C2為例進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算，對(duì)分割區(qū)域Q和C2中的所有像素進(jìn)行 降維處理，建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)為lnR/G，縱坐標(biāo)為lnB/G，分割區(qū)域Q的像 素在顏色比對(duì)數(shù)空間的分布圖如圖2所示，分割區(qū)域G的像素在顏色比對(duì)數(shù)空間的分布圖 如圖3所示，將這些降維處理過(guò)的像素點(diǎn)向過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)、且與X軸正方向夾角為e的直線(xiàn) 投影，分析它們?cè)谶@條直線(xiàn)上的分布與正態(tài)分布的相似程度，計(jì)算判斷相似程度的指標(biāo)統(tǒng) 計(jì)量x2。同理，將所述過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)的直線(xiàn)沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)a角度，再計(jì)算一次判斷相似程度 的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)量x2，將旋轉(zhuǎn)180度過(guò)程中旋轉(zhuǎn)h次的統(tǒng)計(jì)量廠都計(jì)算出來(lái)，如圖4所示，找 出統(tǒng)計(jì)量乂2最小值對(duì)應(yīng)的e，此實(shí)施例中e =69° ，則且與X軸正方向夾角為69。的直 線(xiàn)就是所求的標(biāo)定直線(xiàn)，在分割區(qū)域Q中的像素在此直線(xiàn)上投影形成的點(diǎn)分布圖如圖5所 示，最接近正態(tài)分布，標(biāo)定直線(xiàn)只和相機(jī)有關(guān)，與入射光和反射平面無(wú)關(guān)，去除陰影的影響。 標(biāo)定直線(xiàn)確定后，再提取可見(jiàn)光圖像中的不敏感信息時(shí)，在此標(biāo)定直線(xiàn)上投影進(jìn)行。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟六中的a為1 度，其它與實(shí)施方式一相同。 如每次轉(zhuǎn)動(dòng)1度，則投影次數(shù)11= 180，一共180條直線(xiàn)，最后確定其中一條做為標(biāo)
定直線(xiàn)。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于，步驟一中顏色一致
的判斷標(biāo)準(zhǔn)為像素之間的色度值小于一個(gè)閾值T，其它與實(shí)施方式一相同。 具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與實(shí)施方式三的不同之處在于，閾值T為12 18，
其它與實(shí)施方式三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與實(shí)施方式三的不同之處在于，閾值T為15，其它與 實(shí)施方式三相同。
權(quán)利要求
一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、對(duì)可見(jiàn)光圖像進(jìn)行基于顏色一致的圖像分割，獲得多個(gè)分割區(qū)域Ci，其中，i＝1，2，……，m，m為正整數(shù)，步驟二、對(duì)每個(gè)分割區(qū)域Ci的面積進(jìn)行計(jì)算，如果分割區(qū)域Ci的面積超過(guò)了整幅圖像面積的0.0025，則被保留，否則，舍棄該分割區(qū)域，步驟三、對(duì)步驟二獲取的面積超過(guò)了整幅圖像面積的0.0025的分割區(qū)域Ci進(jìn)行紋理的平滑度驗(yàn)證，平滑度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)方差小于8的分割區(qū)域Ci被保留，否則，舍棄該分割區(qū)域，步驟四、建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系，對(duì)步驟三保留下來(lái)的分割區(qū)域Ci中的每個(gè)像素點(diǎn)的RGB三維表示進(jìn)行降維及對(duì)數(shù)變換處理，步驟五、在步驟四建立的顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系中，將步驟四降維處理過(guò)的每個(gè)分割區(qū)域Ci內(nèi)的所有像素點(diǎn)分別向過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)、且與X軸正方向夾角為θ的直線(xiàn)投影，完成第h次投影，采用最大似然估計(jì)來(lái)計(jì)算對(duì)所述投影分布最佳擬合的正態(tài)分布，并計(jì)算所述投影分布與所述最佳擬合的正態(tài)分布的相似程度，步驟六、將所述直線(xiàn)沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)α角度，α為0.5度～2度，即θ＝θ+α，步驟七、判斷所述直線(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度α與h的乘積是否大于180度，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟八，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟五，進(jìn)行下一次投影，步驟八、用卡方檢驗(yàn)判斷出h次投影中所有分割區(qū)域Ci形成的投影與正態(tài)分布相似程度最好的直線(xiàn)作為提取光照不敏感信息的標(biāo)定直線(xiàn)，完成從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定，h為正整數(shù)，表示投影次數(shù)，初始值為0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特 征在于，步驟六中的a為l度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特 征在于，步驟一中顏色一致的判斷標(biāo)準(zhǔn)為像素之間的色度值小于一個(gè)閾值T。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特 征在于，閾值T為12 18。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特 征在于，閾值T = 15。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特 征在于，步驟四建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系的方法為&、 R2分別為除Rp外的剩余兩個(gè)顏色通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特 征在于，步驟五中采用最大似然估計(jì)來(lái)計(jì)算對(duì)所述投影分布最佳擬合的正態(tài)分布，并計(jì)算 所述投影分布與所述最佳擬合的正態(tài)分布的相似程度的過(guò)程為步驟a、采用最大似然估計(jì)來(lái)計(jì)算投影在所述直線(xiàn)上的樣本所對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布的分布參數(shù)均值il和標(biāo)準(zhǔn)方差0 :<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Xi為投影后的像素值樣本，i = 1， L， n， n表示樣本個(gè)數(shù)。步驟b、將步驟a獲得的均值i！和標(biāo)準(zhǔn)方差o代入下述公式，獲取對(duì)所述投影分布最 佳擬合的正態(tài)分布f(x):<formula>formula see original document page 3</formula>步驟c、將投影到所述直線(xiàn)上的樣本像素點(diǎn)建倉(cāng)，倉(cāng)寬bin_width為bin_width=3 .5cj x n 3步驟d、按如下公式計(jì)算用于表征所述相似程度的統(tǒng)計(jì)量X2 : <formula>formula see original document page 3</formula>其中a為倉(cāng)的個(gè)數(shù)，n表示樣本個(gè)數(shù)，Vi為落入第i個(gè)倉(cāng)中的樣本數(shù)量，Pi為樣本落入個(gè)倉(cāng)的概率，概率Pi根據(jù)下述公式計(jì)算 <formula>formula see original document page 3</formula>其中，ti和ti+1分別為第i個(gè)倉(cāng)在所述投影直線(xiàn)上的最左坐標(biāo)和最右坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，其特 征在于，步驟八中用卡方檢驗(yàn)判斷出h次投影中所有分割區(qū)域&形成的投影與正態(tài)分布相似程度最好的直線(xiàn)作為本征圖像的標(biāo)定直線(xiàn)的過(guò)程為h次投影計(jì)算出的統(tǒng)計(jì)量xs最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的e值即是標(biāo)定直線(xiàn)與x軸正方向夾角，<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
一種從可見(jiàn)光圖像中提取光照不敏感信息的標(biāo)定方法，屬于圖像處理領(lǐng)域，本發(fā)明是為了解決提取一維光照恒常的“灰度”信息對(duì)相機(jī)的光感器件進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，采用基于單幅圖像的在線(xiàn)標(biāo)定不夠穩(wěn)定的問(wèn)題。本發(fā)明方法包括一、對(duì)可見(jiàn)光圖像進(jìn)行基于顏色一致的圖像分割；二、保留面積超過(guò)了整幅圖像面積的0.0025區(qū)域；三、保留平滑度好的區(qū)域；四、建立顏色比對(duì)數(shù)空間坐標(biāo)系；五、向過(guò)坐標(biāo)零點(diǎn)、且與X軸正方向夾角為θ的直線(xiàn)投影，采用最大似然估計(jì)計(jì)算最佳擬合的正態(tài)分布及其相似程度；六、旋轉(zhuǎn)α角度；七、判斷α與h的乘積是否大于180度，是，執(zhí)行八，否，執(zhí)行五，八、用卡方檢驗(yàn)判斷出相似程度最好的直線(xiàn)作為提取光照不敏感信息的標(biāo)定直線(xiàn)。
文檔編號(hào)G06T7/40GK101794442SQ201010100498
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者劉揚(yáng), 郭茂祖 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)