一種定焦、變焦鏡頭通光量強(qiáng)度不均校正方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及原始圖像信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種定焦、變焦鏡頭通光量強(qiáng)度 不均校正方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鏡頭，尤其是長焦鏡頭，由于其光學(xué)物理特性和鏡片組的設(shè)計(jì)局限可能會(huì)出現(xiàn)成 像中間區(qū)域亮邊緣區(qū)域暗的亮度不均勻問題。特別是在戶外環(huán)境下使用的長焦鏡頭，無法 保證在理想環(huán)境下工作。受溫度影響鏡頭熱脹冷縮，通光量強(qiáng)度不均勻的程度也會(huì)隨之變 化。
[0003] 現(xiàn)有一些技術(shù)在相機(jī)出廠前對(duì)鏡頭進(jìn)行校正，并將校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相機(jī)中。但是 這要求相機(jī)與鏡頭固定配對(duì)。一旦配對(duì)關(guān)系改變，相機(jī)記錄的校正數(shù)據(jù)將不再適用新鏡頭， 需要專業(yè)的設(shè)備和方法對(duì)鏡頭進(jìn)行重新校正。除此以外，即便鏡頭在出廠前進(jìn)行過亮度不 均勻校正，也難以保證鏡頭在所有工作環(huán)境下（尤其是溫差大的環(huán)境下）不會(huì)出現(xiàn)亮度不 均勻的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)定焦鏡頭自身缺陷或者由于鏡頭形變引起的 成像亮度不均勻問題，本發(fā)明提出一種自動(dòng)對(duì)通光量強(qiáng)度區(qū)域分布不均勻問題進(jìn)行校正的 方法及裝置。其能適應(yīng)定焦鏡頭，進(jìn)一步的在兩次自動(dòng)校正方法運(yùn)行完成后，可以手動(dòng)設(shè)置 鏡頭形變系數(shù)G，快速校正定焦鏡頭通光量強(qiáng)度區(qū)域分布不均勻問題，進(jìn)一步的，通過選取 焦距樣本點(diǎn)計(jì)算變焦鏡頭的平滑曲面參數(shù)從而到達(dá)變焦鏡頭通光量強(qiáng)度分布不均勻問題 進(jìn)行校正。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種定焦鏡頭通光量強(qiáng)度不均校正的方法，其特征在于包括：
[0007] 步驟1 :采集大量圖像生成平均圖像IA;
[0008] 步驟2 :對(duì)平均圖像進(jìn)行平滑曲面最小誤差擬合，計(jì)算平滑曲面參數(shù)C;
[0009] 步驟3 :通過平滑曲面參數(shù)c生成校正模板Ιτ;
[0010] 步驟4 :在計(jì)算出校正模板、后，每次拍照生成圖像I，對(duì)I執(zhí)行
[0011] Γ = I. /Ιτ
[0012] 其中./為點(diǎn)除運(yùn)算，即讓對(duì)應(yīng)行數(shù)和列數(shù)的像素做除法；然后將Γ像素?cái)?shù)值的分 布?xì)w一化處理至〇到255區(qū)間，對(duì)圖像亮度不均的像素進(jìn)行校正。
[0013] IR=sJ' +s2
[0014] 其中
[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟1具體包括：
[0016] 步驟11 :以視頻或者連續(xù)快速拍照的方式采集圖像，圖像數(shù)據(jù)應(yīng)盡量保持原始 性，不做數(shù)據(jù)處理；同時(shí)保持相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使拍攝的照片不重復(fù)；在采集100到1000張圖像后， 將所有圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，然后計(jì)算平均圖像IA;
[0017] 步驟12 :將^用Sobel邊緣檢測算子計(jì)算邊緣強(qiáng)度，即分別使月
和
:寸IA做卷積運(yùn)算，如果生成的結(jié)果中所有像素的值均小于Ti，則完成平均圖 像生成，否則執(zhí)行步驟13 ;1\為20到50之間；
[0018] 步驟13 :再采集100到500張圖像后，重新計(jì)算包含原有圖像和新采集圖像的所 有圖像的灰度轉(zhuǎn)化平均圖像IA，然后重新執(zhí)行步驟12。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟2具體包括：
[0020] 步驟21 :對(duì)平均圖像^的所有行列按照5到100等像素間隔進(jìn)行亞采樣，樣本記 為匕^^⑴……^…^^…^丄其中"^為像素坐標(biāo)^為像素對(duì)應(yīng)的像素灰度 值，角標(biāo)為采樣點(diǎn)序號(hào)，&為亞采樣樣本點(diǎn)個(gè)數(shù)；然后選擇步驟22或者步驟23對(duì)亞采樣的 平均圖像進(jìn)行最小誤差擬合，計(jì)算計(jì)算平滑曲面參數(shù)C;
[0021] 步驟22 :根據(jù)二階多項(xiàng)式，構(gòu)造矩陣X和V;
[0022]
[0023] 計(jì)算C= (XTX)￥V，其中矩陣右上角的T表示轉(zhuǎn)置，右上角的-1表示求逆矩陣；
[0024] 步驟23 :根據(jù)加權(quán)二階多項(xiàng)式，構(gòu)造矩陣X和V
[0025]
[0026] 其中w是對(duì)每一個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)定的權(quán)重值，角標(biāo)為采樣點(diǎn)序號(hào)，一般圖片中心樣本 的的權(quán)重值較大，圖像邊緣樣本點(diǎn)的權(quán)重值偏小；計(jì)算C= (XTX)YV，其中矩陣右上角的T 表示轉(zhuǎn)置，右上角的-1表示求逆矩陣；
[0027] 進(jìn)一步的，所述步驟2具體包括：
[0028] 步驟21 :對(duì)平均圖像^的所有行列按照5到100等像素間隔進(jìn)行亞采樣，樣本記 為{xdyi,v1;x2,y2,v2;. . .;xN1,yN1,vN1}，其中（X，y)為像素坐標(biāo)，v為像素灰度值，角標(biāo)為采 樣點(diǎn)序號(hào)，&為亞采樣樣本點(diǎn)個(gè)數(shù)；然后選擇步驟22或者步驟23對(duì)亞采樣的平均圖像進(jìn) 行最小誤差擬合，計(jì)算計(jì)算平滑曲面參數(shù)C;
[0029] 步驟22 :根據(jù)二維高斯，讓〇7的取值從0到IA中的最小值min(IA)，對(duì)每一個(gè)取值 構(gòu)造X和V
[0030]
[0031] 計(jì)算C' = (XTX)YV，其中矩陣右上角的T表示轉(zhuǎn)置，右上角的-1表示求逆矩陣， 然后計(jì)算err= (XC' -V)T(XC' -V);在〇7的所有取值中選取err最小的一組C'和c7共同構(gòu) 造C，
[0032]
[0033] 步驟23 :根據(jù)加權(quán)二維高斯，讓c7的取值從0到IA中的最小值min(IA)，對(duì)每一 個(gè)取值構(gòu)造X和V
[0034]
[0035]
[0036] 其中w是對(duì)每一個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)定的權(quán)重值，角標(biāo)為采樣點(diǎn)序號(hào)，一般圖片中心樣本 的權(quán)重值較大，圖像邊緣樣本點(diǎn)的權(quán)重值偏小；計(jì)算C' = (XTX)YV，其中矩陣右上角的T 表示轉(zhuǎn)置，右上角的-1表示求逆矩陣，然后計(jì)算err= (XC' -V)T (XC' -V);在c7的所有取值 中選取err最小的一組C'和c7共同構(gòu)造C;
[0037]
[0038] 進(jìn)一步的，所述步驟3具體包括
[0039] 步驟31 :在二階多項(xiàng)式曲面及加權(quán)二階多項(xiàng)式曲面時(shí)，對(duì)、中的每一個(gè)像素，令 其行數(shù)為X，列數(shù)為y，則該像素的值z(mì)為：z=cy+CjjXy+cY+qx+c^y+Cj；
[0040] 步驟32:在二維高斯曲面及加權(quán)二維高斯曲面時(shí)，對(duì)、中的每一個(gè)像素，令其行 數(shù)為X，列數(shù)為y，則該像素的值Z為：z=exp(cy+CjjXy+c^^+qx+Csy+Ce)+c7。
[0041] 進(jìn)一步的，在執(zhí)行N2次所述步驟1和步驟2得到多組曲面參數(shù)之后，不再執(zhí)行步 驟1及步驟2,在此基礎(chǔ)上使用步驟24能夠快速得到近似的曲面參數(shù)適應(yīng)鏡頭形變，具體包 括：
[0042] 步驟241:當(dāng)?shù)玫角鎱?shù)為Cj={cu，c2」，c3」，c4」，c5」，c6」}的二階多項(xiàng)式曲面 參數(shù)或者加權(quán)二階多項(xiàng)式曲面參數(shù)，則執(zhí)行步驟242 ;當(dāng)?shù)玫絽?shù)為Cj={ci」，c2」，c3」，c4_ 彡c5」，c6」，c7」}的二維高斯曲面參數(shù)或者加權(quán)二維高斯曲面參數(shù)，則執(zhí)行步驟245 ;其中 表示第j次自動(dòng)校正操作結(jié)果，1 <j<N2;
[0043] 步驟242 :對(duì)所有的Cl」，1彡j彡N2，提取最近兩次自動(dòng)校正算法結(jié)果c1N2i和c N2，令ki=cu-Cu；；i，執(zhí)行步驟 243 ;
[0044] 步驟243:對(duì)c2」，c3」，c4」，c5」，c6」，重復(fù)步驟242,計(jì)算k2,k3,k4,k5,k6，執(zhí)行步驟 244；
[0045] 步驟244:設(shè)置鏡頭形變參數(shù)G，則新的二階多項(xiàng)式曲面參數(shù)Cnew= {clnew，c2new，c3_ new?。4-new，。5-new，。6-new^
[0046] clnew= c^2+kfi
[0047] c2-new= c2-N2+k2G
[0048] c3 new= c3N2+k3G
[0049] c4 new= c4N2+k4G
[0050] c5-new= c5-N2+k5G
[0051] c6-new= c6-N2+k6G;
[0052] 其中G的范圍是任意正數(shù)；
[0053] 步驟245 :對(duì)所有的Cl」，1彡j彡N2，提取最近兩次自動(dòng)校正算法結(jié)果c1N2i和c N2，令ki=cu-Cu；；i，執(zhí)行步驟 246 ;
[0054] 步驟246:對(duì)c2」，c3」，c4」，c5」，c6」，c7」，重復(fù)步驟245,計(jì)算k2,k3,k4