一种混合光中动态图像的分离方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合光中动态图像的分离方法，该方法是在一次曝光时间内采用红绿蓝三种颜色的光源按顺序照射运动目标，得到一运动图像，对该运动图像进行分离得到相应红色、绿色、蓝色主体的图像；进行分离的步骤是：将运动图像从RGB色彩空间转换为HSV色彩空间，利用H分量将红色、绿色区域分割出来；将RGB色彩空间转化为CIE?L*a*b*色彩空间，利用b*分量得到蓝色区域；多幅经相同时间间隔拍摄的图像，分别经过图像分割之后，将其相应红色、绿色、蓝色主体的图片连接为动态图像。从而可以成倍地增加帧数，最终形成动态图像。通过软件的方式克服了硬件上的高要求。本发明具有操作简单、实用性强、精度高的优点。
【专利说明】一种混合光中动态图像的分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理以及高速摄像机研究领域，特别涉及一种混合光中动态图像的分离方法，以形成动态图像。
【背景技术】
[0002]高速摄像是把高速运动变化过程中的时间信息和空间紧密联系在一起进行图像记录，进而能将高速、瞬变过程连续记录下来，最后运用图像分析设备进行定量计算，其早期应用于弹道分析，目前已从军事逐渐扩展到民用、从工业扩展到医学生物领域、从宏观机械运动扩展到微观机制的研究。高速摄像机可以在一个很短的时间内对高速运动的目标进行多次采样，当将这些样本用正常速度显示时，样本所记录的运动目标的变化过程可以清晰并且缓慢地呈现。
[0003]传统高速摄像机的工作方式如下:高速运动的目标，由于受到自然光照或人工辅助照明灯光的照射而反射的光或者目标自身放出的光的一部分经过成像系统的物镜成像后，光落在了光电成像器件(CCD等)的感光面上，光电器件在驱动电路的控制下对目标所成的像进行快速响应。通过对感光面上目标的像的光能量，即辐照度的分布的不同的响应，在每一个像素点产生与辐照度相关的电荷包，从而完成图像的光学量到电学量的转换。在光电转换完成后，将各个带有图像信息的电荷包迅速转移到读出寄存器中，读出寄存器中的信息经过信号处理等操作后被传输到计算机中，通过计算机对图像进行读出和判断，并将结果输出到显示器或者存储器中。因此，一个完整的高速成像系统必须包含有以下几个系统:光学成像系统、光电转换系统、信号处理与传输系统、图像显示和存储系统。
[0004]目前，一般摄像机、DV机最多能达到300帧/秒，手机30帧/秒，而一般高速摄像机通常可以达到每秒600?10000帧的速度记录，有些军方专用的高速摄像机甚至可达到I百万?I千万巾贞每秒。为实现闻速摄像的效果，传统的闻速摄像机和其他闻速成像仪器十分重视捕获时间频率高的图像，并以此作为实现高速摄像的必要手段。而需要在高频率下采集图像样本数据，除了照明设备和传感器灵敏度的限制外，采样频率同时也受到快门速度和关键传感器的ADC速度以及其他相关数据处理频率的限制。因此，高速摄像的传感器需要具备特殊的结构、工艺和材料，使其能够在高速的情况下进行正常工作。这无疑增加了高速摄像机的成本，也因此,高速摄像机一直处于高价位的水平。
[0005]因此，寻找一种成本低、实用性强的用于高速摄像的方法或装置具有重要研究意义。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种混合光中动态图像的分离方法，该方法通过将不同颜色的运动物体的像分割出来，然后进行细节增强，就可以成倍地增加帧数，具有操作简单、实用性强、精度高的优点。
[0007]本发明的目的通过以下的技术方案实现:一种混合光中动态图像的分离方法，在一次曝光时间内采用红绿蓝三种颜色的光源按顺序照射运动目标，得到一运动图像，对该运动图像进行分离得到相应红色、绿色、蓝色主体的图像；进行分离的步骤是:
[0008](I)将运动图像从RGB色彩空间转换为HSV色彩空间，得到H、S、V三个分量的灰度图像；
[0009](2)根据HSV色彩空间中H分量的直方图分布，将红色、绿色区域分割出来，得到红色、绿色主体的图像，同时，使用S分量和V分量消去部分背景中白色和黑色区域的影响；
[0010](3)将RGB色彩空间转化为CIE L*a*b*色彩空间；
[0011](4)对CIE L*a*b*色彩空间的b*分量图像进行阈值分割,得到蓝色主体的图像；
[0012](5)多幅经相同时间间隔拍摄的图像，分别经过图像分割之后，将其相应红色、绿色、蓝色主体的图片连接为动态图像。
[0013]优选的，在所述步骤⑷得到红色、绿色、蓝色主体的图像后，分别用膨胀和腐蚀对图像进行降噪处理，然后进入步骤(5)。
[0014]优选的，所述步骤(1)中，将运动图像从RGB色彩空间转换为HSV色彩空间的过程是:根据HSV色彩空间的定义，设(x，y)为任一点的坐标，则H、S、V三个分量的灰度图像分别如下:
[0015]V (X，y) = max (R (x, y), G(x, y), B (x, y))
【权利要求】
1.一种混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，在一次曝光时间内采用红绿蓝三种颜色的光源按顺序照射运动目标，得到一运动图像，对该运动图像进行分离得到相应红色、绿色、蓝色主体的图像；进行分离的步骤是: (1)将运动图像从RGB色彩空间转换为HSV色彩空间，得到H、S、V三个分量的灰度图像； (2)根据HSV色彩空间中H分量的直方图分布，将红色、绿色区域分割出来，得到红色、绿色主体的图像，同时，使用S分量和V分量消去部分背景中白色和黑色区域的影响； (3)将RGB色彩空间转化为CIEL*a*b*色彩空间； (4)对CIEL*a*b*色彩空间的b*分量图像进行阈值分割，得到蓝色主体的图像； (5)多幅经相同时间间隔拍摄的图像，分别经过图像分割之后，将其相应红色、绿色、蓝色主体的图片连接为动态图像。
2.根据权利要求1所述的混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，在所述步骤(4)得到红色、绿色、蓝色主体的图像后，分别用膨胀和腐蚀对图像进行降噪处理，然后进入步骤(5)。
3.根据权利要求1所述的混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将运动图像从RGB色彩空间转换为HSV色彩空间的过程是:根据HSV色彩空间的定义，设(X，y)为任一点的坐标，则H、S、V三个分量的灰度图像分别如下:
4.根据权利要求1所述的混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在HSV色彩空间中使用H分量进行阈值分割，将红色、绿色区域分割出来的过程是:在H分量的直方图中，红色的范围为0-30度，而黄色的范围是32-60度，绿色的范围是61-120度，蓝色的范围是150-240度，在H分量中选择合适的阈值将红色和蓝色的区域分割出来。
5.根据权利要求1所述的混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用S分量和V分量消去部分背景中白色和黑色区域的影响的步骤是: (2-1)在S分量图像中，背景中白色的部分在该分量图像中显示为黑色，根据这个特点将背景中的白色部分与其他颜色的运动物体的像分割出来； (2-2)在HSV色彩空间中，在区域i满足V分量的值Vi < 25%时，将该区域的颜色判断为黑色，同时，如果区域i满足\ > 75%且S分量的值Si < 20%，则判断该区域颜色为白色，进行清除。
6.根据权利要求5所述的混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，在S= O时，将H分量图像中的幅值大于一定值并且饱和度小于一定数值的区域清除，该区域为背景中的白色部分。
7.根据权利要求1所述的混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，所述步骤(3)中，先将RGB色彩空间转化为CIE XYZ色彩空间，再由CIE XYZ色彩空间转化为CIE L*a*b*色彩空间，具体过程是: (3-1) RGB色彩空间到CIE XYZ色彩空间的转化如下式:
(3-2) CIE XYZ色彩空间到CIE L*a*b*色彩空间的转化如下式:
a = 500* (f (X) -f (Y) )+128
b = 200* (f (X)-f (Z) )+128 其中，η代表η级分割，t是选取的点位置，f(t)是位置函数。
8.根据权利要求1所述的混合光中动态图像的分离方法，其特征在于，所述步骤(4)，设定一个阈值，对b*分量图像进行分割，阈值设置为O~20，得到蓝色主体的图片。
【文档编号】G06T5/00GK104134190SQ201410331536
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】杜娟, 胡跃明, 冯颖 申请人:华南理工大学