图像采集装置成像元件缺陷校准方法与流程

本发明涉及图像采集及处理技术领域，尤其涉及一种图像采集装置成像元件(例如面阵相机CCD)缺陷校准方法。

背景技术：

近些年来，国内外LED显示屏的使用日益普及，与此同时基于面阵相机的LED显示屏逐点校正技术的发展也逐步加快。数据采集量大作为面阵相机的一项核心优势，也是其得到快速发展的一项重要原因，然而如果面阵相机在使用中不太注意或者在日常中不太保养的话，很容易使得相机机身受潮或者出现CCD脏点，从而导致所拍摄图像的局部像素出现缺陷。对于相机镜头外部脏点、手指印，可现场擦拭消除影响；而相机镜头内部CCD坏点、污渍等，现场无法擦拭消除影响。对于带CCD污渍的面阵相机用于LED显示屏逐点校正的情形，可能导致利用缺陷CCD像素采集的LED灯点数据在经过逐点校正后形成异常亮暗点，严重影响到LED显示屏的观看效果。

目前LED显示屏校正中的相机CCD污渍问题本质处理方法是直接送到专业维修店铺进行全面清洗，然而如果现场校正时才发现相机CCD污渍，临时拆开相机清洗基本不现实，那么现场校正时常用的处理方式主要有软件算法处理方式和局部二次校正处理方式。

其中，软件算法处理方式即是在使用带CCD污渍相机采集LED灯点亮度计算校正系数过程中，可以在LED灯点亮度或校正系数级别上进行异常检测补偿，从而改善相机CCD污渍对LED显示屏逐点校正带来的影响；在LED灯点亮度或校正系数级别上进行异常检测固然能够达到要求，但是似乎只能用类似局部均值来补偿当前灯点数据，因为当前LED灯点被相机CCD污渍影响的真实偏差量没有测量到，更无法准确计算出，所以这种软件算法处理的缺点是无法保证异常LED灯点自身的校正均匀性。

而局部二次校正处理方式是指整个逐点校正过程仍然使用带CCD污渍相机完成，而后再针对校正后效果中的缺陷位置拍摄局部图像做二次校正，修复缺陷位置灯点亮度值；当LED显示屏异常灯点较多且分布较散时，局部二次校正的过程操作相对繁琐且耗时耗力，另外局部二次校正可能带来与周围整屏校正效果的过渡问题，即局部与整屏存在轻微亮色度差异。

技术实现要素：

因此，基于现有技术LED显示屏逐点校正中存在的相机CCD坏点、污渍等缺陷的问题，本发明提出一种基于均匀白场的图像采集装置成像元件缺陷校准方法，其能够在一定程度上改善、消除由于图像采集装置成像元件例如面阵相机CCD缺陷带来的校正出现异常灯点的问题，从而使得逐点校正均匀一致性效果更加稳定，更受用户青睐。

具体地，本发明实施例提出的一种图像采集装置成像元件缺陷校准方法，包括步骤：(a)利用带成像元件缺陷的图像采集装置采集均匀白场图像；(b)获取所述均匀白场图像的像素灰度数据；(c)基于所述像素灰度数据与设定的阈值检测所述均匀白场图像的缺陷像素和正常像素；(d)基于所述像素灰度数据得到所述均匀白场图像的所述缺陷像素和所述正常像素的像素灰度偏差比例；以及(e)利用所述均匀白场图像的所述缺陷像素和所述正常像素的所述像素灰度偏差比例定制所述带成像元件缺陷的图像采集装置的配置文件，其中所述配置文件用于后续利用所述带成像元件缺陷的图像采集装置采集图像时对所采集的图像的各个图像像素的像素灰度数据进行校准。

在本发明的一个实施例中，所述图像采集装置成像元件缺陷校准方法在步骤(c)之前还包括步骤：对所述像素灰度数据进行平滑滤波以得到平滑滤波后的像素灰度数据；相应地，步骤(c)为基于所述平滑滤波后的像素灰度数据与设定的阈值检测所述均匀白场图像的缺陷像素和正常像素。

在本发明的一个实施例中，所述平滑滤波为高斯滤波。

在本发明的一个实施例中，步骤(c)具体包括：利用所述平滑滤波后的像素灰度数据的均值构造理想均匀白场数据，并逐像素点计算所述平滑滤波后的像素灰度数据与所述理想均匀白场数据的比值；以及逐像素点判断所述比值是否超过所述阈值以检测出所述缺陷像素和所述正常像素。

在本发明的一个实施例中，步骤(d)具体包括：将所述正常像素的像素灰度偏差比例设为1；以及利用公式计算所述缺陷像素的像素灰度偏差比例，其中Aver表示所述像素灰度数据的平均值，origin(i,j)表示坐标位置为(i,j)的图像像素的像素灰度数据，ratio(i,j)表示坐标位置为(i,j)的图像像素的像素灰度偏差比例。

在本发明的一个实施例中，所述图像采集装置成像元件缺陷校准方法还包括步骤：(f)利用所述带成像元件缺陷的图像采集装置采集LED显示装置的校正用图像，并利用所述配置文件校准所述校正用图像的各个图像像素的像素灰度数据。

在本发明的一个实施例中，步骤(f)中利用所述配置文件校准所述校正用图像的各个图像像素的像素灰度数据包括：对所述校正用图像的各个图像像素的像素灰度数据按照下列公式进行校准：G'(i,j)＝G(i,j)*ratio(i,j)，其中，G(i,j)表示所述校正用图像的坐标位置为(i,j)的图像像素的像素灰度数据，ratio(i,j)表示所述配置文件中对应坐标位置为(i,j)的图像像素的像素灰度偏差比例，G'(i,j)表示所述校正用图像的坐标位置为(i,j)的图像像素校准后的像素灰度数据。

在本发明的一个实施例中，所述带成像元件缺陷的图像采集装置为带CCD缺陷的面阵相机。

此外，本发明另一实施例提出的一种图像采集装置成像元件缺陷校准方法，包括步骤：利用带成像元件缺陷的图像采集装置采集均匀白场图像；获取所述均匀白场图像的像素灰度数据；基于所述像素灰度数据与设定的阈值检测出所述均匀白场图像的缺陷像素；利用公式计算所述缺陷像素的像素灰度偏差比例，其中Aver表示所述像素灰度数据的平均值，origin(i,j)表示坐标位置为(i,j)的图像像素的像素灰度数据，ratio(i,j)表示坐标位置为(i,j)的缺陷像素的像素灰度偏差比例；以及利用所述带成像元件缺陷的图像采集装置采集LED显示装置的校正用图像，并利用所述缺陷像素的像素灰度偏差比例调整所述校正用图像中与所述缺陷像素所在位置坐标相同的图像像素的像素灰度数据。

在本发明的一个实施例中，所述基于所述像素灰度数据与设定的阈值检测出所述均匀白场图像的缺陷像素的步骤具体包括：利用所述像素灰度数据的均值构造理想均匀白场数据，并逐像素点计算所述像素灰度数据与所述理想均匀白场数据的比值；以及逐像素点判断所述比值是否超过所述阈值、并将所述比值超过所述阈值的图像像素判定为所述缺陷像素。

由上可知，本发明实施例的图像采集装置成像元件缺陷校准方法借助均匀白场图像计算缺陷像素灰度偏差比例，在逐点校正LED显示装置等图像采集时时可以根据像素灰度偏差比例校准图像像素灰度数据，从而改善甚至消除成像元件缺陷所造成的问题。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为相关于本发明实施例的二维高斯分布图。

图2为本发明实施例提出的一种图像采集装置成像元件缺陷校准方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明下述实施例针对现有技术LED显示屏逐点校正中的相机CCD坏点、污渍等缺陷的问题，提出了一种基于均匀白场的图像采集装置成像元件例如面阵相机CCD缺陷校准方法，该方法使用带成像元件缺陷的图像采集装置拍摄得到均匀白场图像，计算均匀白场图像中所有图像像素灰度偏差量，然后定制该图像采集装置的配置文件。后续在LED显示装置(例如LED显示屏、LED箱体、甚至LED灯板等)校正中当提取图像像素数据后优先利用配置文件进行图像像素级别校准，再进行后续逐点校正工作。该方式相比现有技术中的软件算法处理和局部二次校正处理方式来说，其校准效果相对有保障。

具体地，本发明实施例提出的一种基于均匀白场的图像采集装置成像元件缺陷校准方法，为便于说明，本实施例将面阵相机CCD作为图像采集装置成像元件的举例，其具体实现方式如下：

(i)利用带CCD缺陷的面阵相机采集均匀白场图像

首先选择适合的均匀白场，如标准积分球、液晶显示器显示的纯白画面、不透明的纯白纸板等；然后利用带CCD缺陷(例如坏点、污渍等)的面阵相机对准均匀白场拍摄图像进行饱和度分析，从而得到适合的均匀白场图像。此处值得一提的是，一方面面阵相机在拍摄时要将均匀白场充满整个视窗(图像画面)，以保证所有CCD有效利用起来，另一方面面阵相机在拍摄时要充分散焦，避免拍摄到液晶显示器白色像素间的黑色间隙。

(ii)提取均匀白场图像像素灰度数据，再通过平滑滤波去除噪声干扰

平滑滤波常用滤波方式有均值滤波、中值滤波、高斯滤波等，本实施例例如采用3*3高斯滤波对于去除服从正态分布(或称高斯分布)的噪声尤为有效，二维高斯分布如下式和图1所示：

$G(x,y)=\frac{1}{2{\mathrm{\π\σ}}^2}{e}^{-\frac{x^2+y^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}}$

此处，高斯滤波模版(即高斯核)可利用高斯分布函数G(x,y)生成任意指定尺寸大小，再利用高斯模版遍历均匀白场图像像素灰度数据，实现平滑滤波去除噪声。此处，值得一提的是，平滑滤波去除噪声干扰的步骤为优选步骤，也就是说在实际应用中也可以考虑不进行平滑滤波。

(iii)检测均匀白场图像的缺陷像素

利用平滑滤波后的图像像素灰度数据的均值构造理想均匀白场数据，再按图像像素一一对应原则计算平滑滤波后的图像像素灰度数据与理想均匀白场数据的比值，然后设定阈值进行逐像素遍历判定比值是否超过该阈值；若未超过该阈值即为正常像素，反之若超过该阈值即为缺陷像素。此处值得一提的是，理想均匀白场数据并不限于利用平滑滤波后的图像像素灰度数据的均值来构造，也可以利用一经验值来构造。

(iv)计算均匀白场图像的像素灰度偏差比例

对于检测出的正常像素，则像素灰度偏差比例为：ratio(i,j)＝1；而对于检测出的缺陷像素，则结合下式计算像素灰度偏差比例为：

$ratio(i,j)=\frac{Aver}{origin(i,j)}$

其中，Aver表示平滑滤波后的图像像素灰度数据的平均值，origin(i,j)表示平滑滤波后的图像像素灰度数据，ratio(i,j)表示坐标位置为(i,j)的图像像素对应的像素灰度偏差比例。

(v)定制带CCD污渍的面阵相机的配置文件

将均匀白场图像的各个像素灰度偏差比例ratio(i,j)写入文件，文件类型和存储格式任意，方便后续LED显示装置校正时读取即可。

(vi)校正用图像像素灰度校准

利用所述带CCD缺陷的面阵相机对准LED显示装置采集逐点校正用图像，对采集到的逐点校正用图像的各个像素灰度数据按下式进行校准：

G'(i,j)＝G(i,j)*ratio(i,j)

其中，G(i,j)表示逐点校正用图像的像素灰度数据，ratio(i,j)表示图像像素灰度偏差比例，G'(i,j)表示逐点校正用图像的校准后像素灰度数据。

最后，值得一提的是，本发明前述实施例是以面阵相机CCD作为图像采集装置成像元件的举例，在本发明其他实施例中，图像采集装置成像元件也可以是面阵相机CMOS等。如此一来，本发明实施例提出的图像采集装置成像元件缺陷校准方法可归纳为如图2所示的流程图。

综上所述，本发明实施例的基于均匀白场的图像采集装置成像元件缺陷校准方法借助均匀白场图像计算缺陷像素灰度偏差比例，在逐点校正LED显示装置等图像采集时可以根据像素灰度偏差比例校准图像像素灰度数据，从而改善甚至消除成像元件缺陷所造成的问题，其具体为可以达成如下有益效果：1)一劳永逸的在成像元件图像像素级别上消除污渍等缺陷的影响，使用起来方便快捷；以及2)能够以较小误差来保证成像元件缺陷像素用于逐点校正LED灯点的均匀一致性效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。