一种光照不均匀的图像处理方法及装置与流程

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种光照不均匀的图像处理方法及装置。

背景技术：

作为人类获取信息的主要途径之一，数字图像被广泛地应用在航空航天技术、生物医学、军事公安、视频和多媒体技术以及电子商务等众多领域。然而，受光照、天气、采集设备等因素的制约，实际获得的图像往往存在光照不均的问题，不均匀的光场照度在图像中会产生背景噪声，造成图像的对比度和灰度分布不均，从而导致图像失真，图像失真严重影响图像信息的传达，会对基于图像的检测系统造成识别精度和分析结果的干扰。

因此，如何对图像进行合理的灰度修正，克服照度不均匀所带来的问题，从而尽可能的还原出现实空间中的图像，具有重要的意义。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种光照不均匀的图像处理方法及装置，通过对灰度图像的二值化阈值进行自适应调节，克服光照不均匀的现象。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种光照不均匀的图像处理方法，包括：

将获取的原始图像转换为灰度图像；

将所述灰度图像划分为多块灰度子图像，计算每块所述灰度子图像的初步阈值；

根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值；

根据所述自适应阈值将所述灰度图像转换为二值化图像。

进一步，所述将获取的原始图像转换为灰度图像，包括：

设所述原始图像的像素总数为n，其中，n＝nx×ny，nx为所述灰度图像的横坐标像素总数，ny为所述灰度图像的纵坐标像素总数，通过以下公式计算坐标为(x,y)像素点的灰度值：

i(x,y)＝0.3*r(x,y)+0.6*g(x,y)+0.1*b(x,y)

其中，i(x,y)表示坐标为(x,y)像素点的灰度值，r(x,y)表示坐标为(x,y)像素点在红色通道的亮度值，g(x,y)表示坐标为(x,y)像素点在绿色通道的亮度值，b(x,y)表示坐标为(x,y)像素点在蓝色通道的亮度值。

进一步，所述计算每块所述灰度子图像的初步阈值具体为：

设所述灰度图像被划分为n块，其中，n＝p×q，通过以下公式计算每块所述灰度子图像的灰度平均值，将所述灰度平均值作为所述灰度子图像的初步阈值；

其中，k＝1,2,...,n，p、q均为正整数，u∈[x-p/2,x+p/2]，v∈[y-q/2,y+q/2]，p(k)表示第k块灰度子图像的灰度平均值。

进一步，所述根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值，包括：

通过以下公式计算每块所述灰度子图像的自适应阈值：

其中，q(k)表示第k块灰度子图像的自适应阈值，i∈[0,k]，s为整数，且1≤s＜k；

将所述灰度图像的自适应阈值q表示为q＝{q(1),q(2),...,q(k),...,q(n)}。

进一步，所述根据所述自适应阈值将所述灰度图像转换为二值化图像，包括：

通过以下函数计算所述灰度图像的二值化值：

其中，t(x,y)表示坐标为(x,y)像素点二值化后的值；

将所述灰度图像中所有像素点二值化后的值所构成的图像矩阵作为二值化图像。

一种光照不均匀的图像处理装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的模块中：

第一图像转换模块，用于将获取的原始图像转换为灰度图像；

初步阈值计算模块，用于将所述灰度图像划分为多块灰度子图像，计算每块所述灰度子图像的初步阈值；

自适应阈值生成模块，用于根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值；

第二图像转换模块，用于根据所述自适应阈值将所述灰度图像转换为二值化图像。

本发明的有益效果是：本发明公开一种光照不均匀的图像处理方法及装置，首先将获取的原始图像转换为灰度图像；进而将所述灰度图像划分为多块灰度子图像，计算每块所述灰度子图像的初步阈值；接着根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值；最后根据所述自适应阈值将所述灰度图像转换为二值化图像。本发明通过对灰度图像的二值化阈值进行自适应调节，克服光照不均匀的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种光照不均匀的图像处理方法的流程示意图；

图2是本发明一种光照不均匀的图像处理装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为一种光照不均匀的图像处理方法，包括以下步骤：

步骤s100、将获取的原始图像转换为灰度图像；

步骤s200、将所述灰度图像划分为多块灰度子图像，计算每块所述灰度子图像的初步阈值；

步骤s300、根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值；

步骤s400、根据所述自适应阈值将所述灰度图像转换为二值化图像。

现有技术中，采用固定的二值化阈值进行图像二值化处理，只能对应一类图像，如果图像的光照不均匀，那采用固定的二值化阈值的会使图像二值化处理效果极地。自适应二值化可以根据图像的灰度直方图，得到一个适合本图像的二值化阈值。

本实施例根据光照情况，图像中光照不均匀的区域往往存在一片或多片，因此首先将所述灰度图像划分为多块，通过对图像分区，可以将光照不不均匀的图像大致分割，计算不同光照度下灰度图像的初步阈值；进而根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值，对光照不均匀的图像区域进行灰度值平滑，对图像进行合理的灰度修正，克服照度不均匀所带来的问题，从而尽可能的还原出现实空间中的图像。

在一个优选的实施例中，所述将获取的原始图像转换为灰度图像，包括：

设所述原始图像的像素总数为n，其中，n＝nx×ny，nx为所述灰度图像的横坐标像素总数，ny为所述灰度图像的纵坐标像素总数，通过以下公式计算坐标为(x,y)像素点的灰度值：

i(x,y)＝0.3*r(x,y)+0.6*g(x,y)+0.1*b(x,y)

其中，i(x,y)表示坐标为(x,y)像素点的灰度值，r(x,y)表示坐标为(x,y)像素点在红色通道的亮度值，g(x,y)表示坐标为(x,y)像素点在绿色通道的亮度值，b(x,y)表示坐标为(x,y)像素点在蓝色通道的亮度值。

本实施例通过对三个颜色通道的亮度值赋予不同的权重，更加准确的表达所述灰度图像的灰度值。

在一个优选的实施例中，所述步骤s200中，计算每块所述灰度子图像的初步阈值具体为：

设所述灰度图像被划分为n块，其中，n＝p×q，通过以下公式计算每块所述灰度子图像的灰度平均值，将所述灰度平均值作为所述灰度子图像的初步阈值；

其中，k＝1,2,...,n，p、q均为正整数，u∈[x-p/2,x+p/2]，v∈[y-q/2,y+q/2]，p(k)表示第k块灰度子图像的灰度平均值。

在一个优选的实施例中，所述根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值，包括：

通过以下公式计算每块所述灰度子图像的自适应阈值：

其中，q(k)表示第k块灰度子图像的自适应阈值，i∈[0,k]，s为整数，且1≤s＜k；

将所述灰度图像的自适应阈值q表示为q＝{q(1),q(2),...,q(k),...,q(n)}。

本实施例中，对第k个点之前s个点的灰度值进行加权求和，从而对光照不均匀的图像区域进行灰度值平滑，将距离第k个点越近的像素点的比重逐步增加，从而对像素点的颜色更为准确，本实施例采用的方法可通过递归直接得到，提高了自适应阈值的生成效率。

进一步，所述根据所述自适应阈值将所述灰度图像转换为二值化图像，包括：

通过以下函数计算所述灰度图像的二值化值：

其中，t(x,y)表示坐标为(x,y)像素点二值化后的值；

进而，将所述灰度图像中所有像素点二值化后的值所构成的图像矩阵作为二值化图像。

本实施例中，t为人工预设的常数，可根据实际光照情况设置常数t，对自适应阈值进行调节，从而适配实际光照情况，更便于克服光照不均匀的现象。

参考图2，本发明还提供一种光照不均匀的图像处理装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的模块中：

第一图像转换模块100，用于将获取的原始图像转换为灰度图像；

初步阈值计算模块200，用于将所述灰度图像划分为多块灰度子图像，计算每块所述灰度子图像的初步阈值；

自适应阈值生成模块300，用于根据所述初步阈值生成所述灰度图像的自适应阈值；

第二图像转换模块400，用于根据所述自适应阈值将所述灰度图像转换为二值化图像。

所述一种光照不均匀的图像处理装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种光照不均匀的图像处理装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种光照不均匀的图像处理装置的示例，并不构成对一种光照不均匀的图像处理装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种光照不均匀的图像处理装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(central-processing-unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital-signal-processor，dsp)、专用集成电路(application-specific-integrated-circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable-gate-array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种光照不均匀的图像处理装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种光照不均匀的图像处理装置可运行装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种光照不均匀的图像处理装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart-media-card,smc)，安全数字(secure-digital,sd)卡，闪存卡(flash-card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。