阅读说明：本技术 一种图像采集参数调整方法、装置及计算机可读存储介质 (Image acquisition parameter adjusting method and device and computer readable storage medium ) 是由 冯继雄 田志民 王长海 李保梁 陈子轩 宋子明 陈世林 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：一种图像采集参数调整方法,包括以下步骤：1)在无光环境中进行图像采集,对创建的采图模型进行训练；2)在有光环境中进行图像采集,计算出新的图像采集参数；3)使用新的图像采集参数进行图像采集；4)重复步骤2)-3),在不同环境中进行图像采集。本发明还提供一种图像采集参数调整装置,在每次采集图像时,通过参数自动调整得到最优的图像采集参数进行图像采集；采集的图像能够充分利用模数转换器的有效比特,提高图像质量。(An image acquisition parameter adjusting method comprises the following steps: 1) acquiring images in a dark environment, and training the created image acquisition model; 2) carrying out image acquisition in a light environment, and calculating new image acquisition parameters; 3) acquiring images by using the new image acquisition parameters; 4) and repeating the steps 2) -3), and carrying out image acquisition in different environments. The invention also provides an image acquisition parameter adjusting device, which is used for acquiring images by automatically adjusting parameters to obtain optimal image acquisition parameters when the images are acquired each time; the collected image can fully utilize the effective bit of the analog-to-digital converter, and the image quality is improved.)

一种图像采集参数调整方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像采集参数调整方法。

背景技术

数字图像采集技术，是将光信号通过光学变换(透镜成像)、光电转换(CMOS/CCD传感器)、电路处理(放大、滤波)和模数变换，最终成为数字图像被放入存储器中的过程。高质量的数字图像往往动态范围大，而且细节清晰，但是在数字图像采集中会受限于数字设备(模数转换器和存储器)的比特位限制。

图5为现有图像采集电路结构示意图，如图5所示，现有图像采集电路，包括补偿模块、增益模块以及模数转换器，通过预设补偿模块的补偿值(包括电压补偿值、电流补偿值或电荷补偿值)和增益模块的放大倍数，对待采集物体进行图像采集。图6为采用现有图像采集电路的采集的图像示意图，如图6所示，采用现有图像采集电路，在待采集物体所处的光照发生变化时，利用预设的图像采集参数采集图像(补偿值和增益值)会产生过曝光或者曝光不足的缺陷，如何避免在图像采集中出现的上述缺陷，成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种图像采集参数调整方法、装置及计算机可读存储介质，每次采集图像时，均对图像采集参数进行动态调整，得到最优参数下的采集图像。

为了实现上述目的，本发明提供一种图像采集参数调整方法，包括以下步骤：

1)在无光环境中进行图像采集，对创建的采图模型进行训练；

2)在有光环境中进行图像采集，计算出新的图像采集参数；

3)使用新的图像采集参数进行图像采集；

4)重复步骤2)-3)，在不同环境中进行图像采集。

进一步地，所述步骤1)进一步包括以下步骤：

在设定的增益值下，光源关闭并采集不同补偿值的无光图像；

对所述采图模型的模型参数进行拟合；

其中，所述增益值为放大倍数；补偿值为电压补偿值、电流补偿值或电荷补偿值。

进一步地，所述对采图模型的模型参数进行拟合的步骤，进一步包括，利用所述采图模型，通过最小二乘法得到模型参数。

进一步地，所述步骤2)进一步包括以下步骤：

在设定的增益值下，光源开启并采集补偿值为零的有光图像；

获取所述有光图像的全图灰度平均值、最大灰度值和最小灰度值；

获取新的增益值和新的补偿值；

其中，所述增益值为放大倍数；补偿值为电压补偿值、电流补偿值或电荷补偿值。

进一步地，所述获取新的增益值，是根据所述有光图像的最大灰度值和最小灰度值，得到新的增益值。

进一步地，所述获取新的补偿值，是根据新的增益值、采集无光图像设定的增益值、有光图像的全图灰度平均值，以及模型参数得到新的增益值。

更进一步地，所述步骤3)进一步包括，利用更新的增益值和新的补偿值，进行图像的采集；

其中，所述增益值为放大倍数；补偿值为电压补偿值、电流补偿值或电荷补偿值。

为了实现上述目的，本发明还提供一种图像采集参数调整装置，包括，控制器模块、补偿模块、加法器电路、增益放大器，其中，

所述控制器模块，其对构建的采图模型进行训练；获取新的图像采集参数并对所述补偿模块和所述增益放大器进行控制，采集最优参数下的图像；所述图像采集参数，包括补偿值和增益值；

所述补偿模块，其将所述控制器模块发送的补偿值转换为补偿信号发送给所述加法器电路；

所述加法器电路，其将图像传感器输出的图像信号与所述补偿信号进行相加处理；

所述增益放大器，其根据所述控制器模块发送的增益值对来自所述加法器电路的输出信号进行放大处理；

所述补偿值为所述补偿模块输出的补偿信号，包括，电压补偿值、电流补偿值或电荷补偿值；

所述增益值为所述增益放大器的放大倍数。

进一步地，所述控制器模块，其对所述采图模型参数进行拟合，获取所述采图模型的模型参数。

更进一步地，所述控制器模块，其根据有光图像的全图灰度平均值、最大灰度值和最小灰度值，获取新的增益值和新的补偿值分别发送给所述增益放大器和所述补偿模块。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的图像采集参数调整方法的步骤。

为实现上述目的，本发明还提供一种图像采集参数调整设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的图像采集参数调整方法的步骤。

本发明的图像采集参数调整方法、装置及计算机可读存储介质，与现有技术相比较，具有如下技术效果：

在每次采集图像时，通过参数自动调整得到最优的图像采集参数进行图像采集；

采集快速，在实际采集图像时，只需要额外多采1帧图像即可获得最优的图像采集参数；

采集的图像能够充分利用模数转换器的有效比特，提高图像质量；

可广泛用于各类图像采集设备。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的图像采集参数调整方法流程图；

图2为根据本发明的图像采集参数提取流程图；

图3为根据本发明的图像采集参数调整装置结构框图；

图4为根据本发明的图像采集参数调整设备结构示意图；

图5为现有图像采集电路结构示意图；

图6为采用现有图像采集电路的采集的图像示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

图1为根据本发明的图像采集参数调整方法流程图，下面将参考图1，对本发明的图像采集参数调整方法进行详细描述。

首先，在步骤101，构建采图模型，设定图像采集参数并在无光环境中进行无光图像的采集，并对采图模型进行训练。

本发明的实施例中，构建的采图模型如下：

图像灰度平均值M＝A·offset+C；

其中，M为图像灰度平均值；offset为补偿值；A、C为模型参数。

本发明的实施例中，所述无光环境，是光源处于关闭状态。

图像采集参数包括补偿值(offset)和增益值(gain)；

补偿值为补偿模块输出的补偿信号，包括，电压补偿值、电流补偿值或电荷补偿值；

增益值为增益控制放大器的放大倍数。

本发明的实施例中，在无光环境中，分别采集相同增益值、不同补偿值的两幅无光图像img1和img2：

设定增益值为G(gain＝G)、补偿值为P1(offset＝P1)，在无光环境中，对物体进行图像采集，得到无光图像img1；

设定增益值为G(gain＝G)、补偿值为P2(offset＝P2)，在无光环境中，对物体进行图像采集，得到无光图像img2；

本发明的实施例中，对采图模型进行训练过程是对模型参数进行拟合，只需要进行一次：

拟合模型参数A和C：

M＝A·offset+C

通过最小二乘法得到：

其中，P1、P2分别为采集的无光图像img1和img2的补偿值；M1、M2分别为采集的无光图像img1和img2的图像灰度平均值；A和C为模型参数。

在步骤102，设定图像采集参数并在有光环境中进行有光图像的采集，计算出新的图像采集参数。

本发明的实施例中，所述有光环境，是光源处于打开状态。

设定补偿值为零(offset＝0)、增益值为G(gain＝G)，在有光环境中进行有光图像采集，并根据有光图像的全图灰度平均值、灰度最大值和灰度最小值计算出新的补偿值和增益值。

在步骤103，利用新的图像采集参数，进行图像的采集。

在步骤104，重复步骤102-103，在不同环境下对待采集物体进行图像采集。

本发明的实施例中，是利用新的增益值和补偿值，进行图像采集，得到最优参数下的采集图像。

图2为根据本发明的图像采集参数提取流程图，下面将参考图2，对图像采集参数提取流程进行详细描述。

在步骤201，设定图像采集参数，在有光环境中采集图像。

本实施例中，将增益值设定为G，补偿值为零(offset＝0)，在有光环境中，采集有光图像frame1。

在步骤202，获取有光图像frame1的全图灰度平均值M、灰度最大值Max和灰度最小值Min。

在步骤203，计算新的增益值。

本发明实施例中，采用如下公式计算新的增益值：

其中，gain′为新的增益值；G为采集无光图像设定的增益值；Max图像灰度最大值；Min图像灰度最小值，255是8bit量化的最大范围，对于Nbit量化，该值可以是2^N-1。

在步骤204，计算新的补偿值。

本实施例中，采用如下公式计算新的补偿值：

其中，offset′为新的补偿值；gain′为新的增益值；M为全图灰度平均值；A、C为模型参数；G为采集无光图像设定的增益值，128是8bit量化的中间值，对于Nbit量化，该值可以是2^N-1。

实施例2

本发明实施例中，还提供一种图像采集参数调整装置，利用更新后的增益值和补偿值进行图像的采集。

图3为根据本发明的图像采集参数调整装置结构框图，如图3所示，本发明的图像采集参数调整装置，包括，控制器模块301、补偿模块302、光源303、加法器电路304、增益放大器305、图像传感器306，以及模数转换器307，其中，

控制器模块301，其对光源303的开关状态进行控制；构建采图模型，设定图像采集参数，对利用在无光环境中采集的无光图像，对采图模型进行训练；利用在有光环境中采集的有光图像，对图像采集参数进行更新；利用新的图像采集参数对补偿模块302和增益放大器305进行控制，获取最优参数下的采集图像。

在本发明实施例中，控制器模块301构建的采图模型如下：

图像灰度平均值M＝A·offset+C，

其中，M为图像灰度平均值；offset为补偿值；A、C为模型参数。

本发明的实施例中，所述无光环境，是光源303处于关闭状态；所述有光环境，是光源303处于开启状态。

本发明的实施例中，图像采集参数，包括补偿值(offset)和增益值(gain)，其中，

补偿值为补偿模块输出的补偿信号，包括，电压补偿值、电流补偿值或电荷补偿值；

增益值为增益控制放大器的放大倍数。

本发明的实施例中，在无光环境中，分别采集相同增益值、不同补偿值的两幅无光图像img1和img2：

设定增益值为G(gain＝G)、补偿值为P1(offset＝P1)，在无光环境中，对物体进行图像采集，得到无光图像img1；

设定增益值为G(gain＝G)、补偿值为P2(offset＝P2)，在无光环境中，对物体进行图像采集，得到无光图像img2；

本发明的实施例中，控制器模块301对采图模型进行训练，是对模型参数进行拟合，只需要进行一次：

拟合采图模型参数A和C：

M＝A·offset+C

通过最小二乘法得到：

其中，P1、P2分别为采集的无光图像img1和img2的补偿值；M1、M2分别为采集的无光图像img1和img2的图像灰度平均值；A和C为模型参数。

本发明实施例中，控制器模块301对图像采集参数进行更新，包括，计算出新的增益值和新的补偿值，其中，

采用如下公式计算新的增益值：

其中，gain′为新的增益值；G为采集无光图像设定的增益值；Max图像灰度最大值；Min图像灰度最小值。

采用如下公式计算新的补偿值：

其中，offset′为新的补偿值；gain′为新的增益值；M为全图灰度平均值；A、C为模型参数；G为采集无光图像设定的增益值。

控制器模块301将计算出的新的补偿值和新的增益值分别发送给补偿模块302和增益放大器305.

补偿模块302，其将接收的控制器模块301发送的新的补偿值转换成补偿信号后发送给加法器电路304。

光源303，其接收控制器模块301的控制，进行开关状态(关闭和开启)的转换。

加法器电路304，其将图像传感器306采集的图像信号(电压、电流和电荷信号)与补偿模块发送的补偿信号进行相加处理后，发送给增益放大器305。

增益放大器305，其接收控制器模块301发送的新的增益值，对加法器电路304发送的补偿后的图像信号进行放大处理，并将放大后的图像信号发送给模数转换器307。

图像传感器306，其对待采集物体进行图像采集并将图像信号发送给加法器电路304。

模数转换器307，其将接收的增益放大器305发送的经过补偿、放大的图像信号进行模数转换后输出。

实施例3

本发明的实施例中，还提供了一种图像采集参数调整设备，图4为根据本发明的图像采集参数调整设备结构示意图，如图4所示，本发明的图像采集参数调整设备40，包括处理器401，以及存储器402，其中，

存储器402存储有计算机程序，计算机程序在被处理器401读取执行时，执行上述图像采集参数调整方法实施例中的步骤。

实施例4

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述图像采集参数调整方法实施例中的步骤。

在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。