一種圖像去陰影方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種圖像去陰影方法及裝置，用于實時去陰影，速度快且魯棒性好。本發(fā)明實施例方法包括：在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū)域，相鄰兩個實時圖像區(qū)域之間沒有重疊部分，所述N為大于或等于2的正整數；計算每一個所述實時圖像區(qū)域所有像素點的光強度平均值，并根據所有所述光強度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情況；對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數；根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
【專利說明】一種圖像去陰影方法及裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理【技術領域】，具體涉及一種圖像去陰影方法及裝置。

【背景技術】
[0002] 相機視頻成像過程中由于光照、機械結構、物鏡特性等原因會造成最后的圖像呈 現亮度不均勻現象，一般情況下將這個現象命名為陰影。在醫(yī)療電子內窺鏡系統(tǒng)中，由于圖 像亮度不均勻現象，使得有效觀察面積減小，生物組織對比度下降，圖像質量下降，不利于 臨床實時診斷和病灶區(qū)域鑒定。
[0003] 目前有很多算法用于矯正圖像亮度不均勻問題，如無數學物理模型的均衡化算法 和有數學物理模型的均衡化算法，其中，有數學物理模型的均衡化算法中包括有基于人眼 感知的模型算法和基于成像物鏡物理光學模型的算法。無數學物理模型的均衡化算法和基 于人眼感知的模型算法會丟失圖像攜帶的反應光照強度的信息，但這類信息在內窺鏡中有 重要的作用，因此，該算法不適合使用在內窺鏡中，另外，無數學物理模型的均衡化算法和 有數學物理模型的均衡化算法的魯棒性和實時性都較差，難以在內窺鏡中實現。


【發(fā)明內容】

[0004] 針對上述缺陷，本發(fā)明實施例提供了一種圖像去陰影方法及裝置，可以實時去陰 影，且速度快，魯棒性好。
[0005] 本發(fā)明實施例了一方面提供了一種圖像去陰影方法，可包括：
[0006] 在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū)域，相鄰兩個實時圖 像區(qū)域之間沒有重疊部分，所述N為大于或等于2的正整數；
[0007] 計算每一個所述實時圖像區(qū)域所有像素點的光強度平均值，并根據所有所述光強 度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情況；
[0008] 對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數；
[0009] 根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
[0010] 本發(fā)明實施例提供了圖像去陰影裝置，可包括：
[0011] 劃分單元，用于在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū)域， 相鄰兩個實時圖像區(qū)域之間沒有重疊部分，所述N為大于或等于2的正整數；
[0012] 計算單元，用于計算每一個所述實時圖像區(qū)域所有像素點的光強度平均值，并根 據所有所述光強度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分 布情況；
[0013] 擬合處理單元，用于對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數；
[0014] 去陰影處理單元，用于根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
[0015] 從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：在本發(fā)明實施例中，通過 在待處理圖像中劃分N個實時圖像區(qū)域，并計算每一個圖像區(qū)域像素點的光強度平均值， 由所有光強度平均值得到陰影曲線，該陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情 況，再對陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數，進而可以根據陰影函數對待處理圖像進 行去陰影處理，本發(fā)明實施例可以實現實時去陰影，且魯棒性好，能夠提高去陰影的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對本發(fā)明實施例中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
[0017] 圖1為本發(fā)明實施例提供的圖像去陰影方法的流程示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明實施例提供的樣本矩陣的獲取方法的流程示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明另一實施例提供的圖像去陰影的流程示意圖；
[0020] 圖4中a為本發(fā)明實施例提供的待處理圖像，b為本發(fā)明實施例提供的去陰影圖 像；
[0021] 圖5為本發(fā)明實施例提供的圖像去陰影裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 下面將結合本發(fā)明實施例的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本 發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實 施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023] 本發(fā)明實施例提供了一種圖像去陰影方法，用于實時對圖像去陰影，魯棒性好，本 發(fā)明實施例還相應提供了一種圖像去陰影裝置。
[0024] 本發(fā)明實施例所提供的圖像去陰影裝置可以內置在普通相機或醫(yī)療電子內窺鏡 等系統(tǒng)中，尤其是在醫(yī)療電子內窺鏡中，用以實現實時去除陰影，且具有較好的魯棒性，實 現了臨床實時診斷可行性。
[0025] 可以理解的是，可以對相機或內窺鏡進行數學建模，如公式1所示：
[0026] I = F (eV (X) L)公式 1
[0027] 其中，上述I表示X位置處相機或內窺鏡記錄的光強度，上述F表示像元相應函 數，上述e為曝光時間，上述V為去陰影函數，L為像元陣列輸入照度。
[0028] 在本發(fā)明實施例中，在可見光的相機或內窺鏡的成像中，光學結構合理設計實現 對機械去陰影函數擬合，采用余弦四次方定律c〇s 4th對去陰影函數擬合及展開，得到公式 2 ：

【權利要求】
1. 一種圖像去陰影方法，其特征在于，包括： 在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū)域，相鄰兩個實時圖像區(qū) 域之間沒有重疊部分，所述N為大于或等于2的正整數； 計算每一個所述實時圖像區(qū)域所有像素點的光強度平均值，并根據所有所述光強度平 均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情況； 對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數； 根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū)域包括： 在待處理圖像中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū)域，所述N為樣本半徑矩陣 中的樣本圖像區(qū)域的數量，且所述實時圖像區(qū)域中心到所述待處理圖像中心的半徑長度 為所述樣本圖像區(qū)域中對應的樣本半徑r，所述樣本半徑r為所述樣本圖像區(qū)域中心到樣 本圖像中心的半徑長度； 計算每一個所述實時圖像區(qū)域所有像素點的光強度平均值I(r)，根據所有所述光強度 平均值I(r)得到所述陰影曲線。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據所有所述光強度平均值P(r)得 到所述陰影曲線之后還包括： 根據預設的適應性伽瑪曲線對所述陰影曲線進行調整； 對調整后的陰影曲線進行歸一化處理，并得到光強度矩陣1〇,所述光強度矩陣中包 括所述光強度平均值I(r)，其中，所述光強度矩陣Itl表示為： k= ' 其中，所述IOg表示依次計算第i個半徑為ri的實時圖像區(qū)域所有 ,) 像素點的光強度平均值，所述i為大于等于〇且小于或等于N-I的整數。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述樣本半徑矩陣凡的獲取步驟包括： 在所述樣本圖像中心到邊緣之間依次劃分N個所述樣本圖像區(qū)域，相鄰兩個所述樣本 圖像區(qū)域之間沒有重疊部分； 計算所述樣本圖像區(qū)域中心到所述樣本圖像中心的半徑長度r; 根據所述半徑長度r，采用余弦四次方定律cos4th獲得所述樣本半徑矩陣凡，所述樣本 半徑矩陣表示為： 卜2 rO4 1 Mr=UI ，其中，所述&表示依次計算，第j個所述樣本圖像區(qū)域中心到所述 L^VI^iJ 樣本圖像中心的半徑長度，所述j為大于等于0且小于等于N-I的整數； 根據所述樣本半徑矩陣凡，計算所述樣本半徑矩陣凡的偽逆矩陣M1S其中，所述偽逆 矩陣表示為： Mf' ?χΛ/J'Μ,7+，其中，所述,4^為所述樣本半徑矩陣凡的轉矩矩陣。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述對所述陰影曲線進行擬合處理，得到 去陰影函數包括： 根據所述光強度矩陣Itl和所述偽轉矩矩陣計算得到所述去陰影函數 的多項式參數Mrarf ;其中，所述去陰影函數的多項式參數Mrarf的計算公式為： 氣《?/=層rx(i〇-1)= & ; 根據所述多項式參數M_f得到去陰影函數V;其中，所述去陰影函數V的計算公式為：V=l+al2+bl4,其中，所述1為所述待處理圖像中像素點到所述待處理圖像中心的長度。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述去陰影處理的公式為： PP0 =PP/V=PP/[l+al2+bl4], 其中，所述PPtl為去陰影圖像，所述PP為待處理圖像。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于， 所述對所述待處理圖像進行去陰影處理包括：對所述待處理圖像中的像素點進行去陰 影。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述對所述待處理圖像中的像素點進行 去陰影包括： 根據所述去陰影函數V，計算所述待處理圖像中像素點的去陰影函數值V(I); 計算所述去陰影函數值V(I)的倒數值，得到陰影矯正系數Cd)，所述Cd) =i/να); 所述待處理圖像中的像素點與對應陰影矯正系數Cd)的乘積得到去陰影后的像素 點。
9. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述待處理圖像包括單色圖像和彩色圖 像； 當所述待處理圖像為所述彩色圖像時，所述在待處理圖像中心到邊緣之間依次劃分N個圖像區(qū)域包括： 對所述彩色圖像進行分割得到待處理分量圖像，所述待處理分量圖像包括紅色R分量 圖像、綠色G分量圖像和藍色B分量圖像； 從所述紅色R分量圖像、綠色G分量圖像和藍色B分量圖像中選擇任意一個分量圖像， 并在所述分量圖像中心到邊緣之間依次劃分N個所述圖像區(qū)域。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述陰影處理的公式具體為： R0 =R/V=R/[l+al2+bl4]； G0 =G/V=G/[l+al2+bl4]； B0 =B/V=B/[l+al2+bl4]； 其中，所述Rtl為去陰影處理后的紅色R分量圖像，所述R為去陰影處理前的紅色R分量 圖像；所述Gtl為去陰影處理后的綠色G分量圖像，所述G為去陰影處理前的綠色G分量圖 像；所述Btl為去陰影處理后的藍色B分量圖像，所述B為去陰影處理前的藍色B分量圖像。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述適應性伽瑪曲線為：
其中，所述r為適應性伽瑪曲線，所述rras取值范圍在【0-5】之間，所述fieldangle的 取鋪圍在^之間。
12. -種圖像去陰影裝置，其特征在于，包括： 劃分單元，用于在待處理圖像的中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū)域，相鄰 兩個實時圖像區(qū)域之間沒有重疊部分，所述N為大于或等于2的正整數； 計算單元，用于計算每一個所述實時圖像區(qū)域所有像素點的光強度平均值，并根據所 有所述光強度平均值得到陰影曲線，所述陰影曲線指示所述待處理圖像的圖像陰影分布情 況； 擬合處理單元，用于對所述陰影曲線進行擬合處理，得到去陰影函數； 去陰影處理單元，用于根據所述去陰影函數，對所述待處理圖像進行去陰影處理。
13.根據權利要求12所述的圖像去陰影裝置，其特征在于， 所述劃分單元具體用于，在待處理圖像中心到邊緣之間依次劃分出N個實時圖像區(qū) 域，所述N為樣本半徑矩陣札中的樣本圖像區(qū)域的數量，且所述實時圖像區(qū)域中心到所述 待處理圖像中心的半徑長度為所述樣本圖像區(qū)域中對應的樣本半徑r，所述樣本半徑r為 所述樣本圖像區(qū)域中心到樣本圖像中心的半徑長度；計算每一個所述實時圖像區(qū)域所有像 素點的光強度平均值I(r)，根據所有所述光強度平均值I(r)得到所述陰影曲線。
14.根據權利要求13所述的圖像去陰影裝置，其特征在于，所述圖像去陰影裝置還包 括： 調整處理單元，用于根據預設的適應性伽瑪曲線對所述陰影曲線進行調整； 歸一化處理單元，用于對調整后的陰影曲線進行歸一化處理，并得到光強度矩陣Itl，所 述光強度矩陣Itl中包括所述光強度平均值I(r)，其中，所述光強度矩陣Itl表示為：
，其中，所述I(A)表示依次計算第i個半徑為ri的實時圖像區(qū)域所有像素點的光強度 平均值，所述i為大于等于〇且小于或等于N-I的整數。
15.根據權利要求14所述的圖像去陰影裝置，其特征在于，所述樣本半徑矩陣表示為：
?其中，所述h表示依次計算，第j個所述樣本圖像區(qū)域中心到所述 樣本圖像中心的半徑長度，所述j為大于等于〇且小于等于N-I的整數。
16.根據權利要求15所述的圖像去陰影裝置，其特征在于， 所述擬合處理單元具體用于，根據所述光強度矩陣Itl和所述偽轉矩矩陣AC+，計算得到 所述去陰影函數的多項式參數M_f ;其中，所述去陰影函數的多項式參數Mrarf的計算公式 為，_.=Μ:->Φ〇-?=I;所述為所述樣本半徑矩陣凡的偽逆矩陣；根據所述多 項式參數凡^得到去陰影函數V;其中，所述去陰影函數V的計算公式為：V=l+al2+bl4,其 中，所述1為所述待處理圖像中像素點到所述待處理圖像中心的長度。
17.根據權利要求16所述的圖像去陰影裝置，所述去陰影處理的公式為： PP。=PP/V =PP/[1+al2+bl4]，其中，所述PPq為去陰影圖像，所述PP為待處理圖像。
【文檔編號】G06T5/00GK104240207SQ201410531128
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權日:2014年10月10日
【發(fā)明者】馮能云, 陳云亮, 佟異 申請人:深圳市開立科技有限公司