[发明专利]车载夜视图像的增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，尤其是车载夜视图像的增强方法。

背景技术

夜视技术用于拓展驾驶员夜间行驶视野范围，及时有效地探测前方行人，车辆等障碍物，提高夜间驾驶安全。常用的车载夜视技术有主动式红外夜视技术和被动式热成像技术。主动红外夜视图像具有图像清晰，对比度大，利于观察的特点。被动式热成像技术探测距离更远，但成像不及主动式红外夜视技术清晰。强光抑制是主动式红外夜视技术发展的最大瓶颈，当对面有强光尤其是对面汽车远光灯照射时，夜视图像中出现巨大光斑，驾驶员无法看清前方和周边环境。巨大光斑产生的原因主要是摄像采集系统的过度曝光和夜视图像增强算法对局部强光的过度增强，强光范围得到进一步扩大，强光周边信息丢失，夜视系统无法清晰显示前方和周边信息。解决上述问题的途径大体分为两种：一为调节摄像头的曝光度，一为对局部光源采用图像处理算法弱化。曝光度过大，使强光部分过度曝光，光源周边信息丢失；曝光过小，虽然可以获得灯光周边细节信息，但距灯光远距离图像细节信息过暗或无法成像。光源弱化中，最主要的问题是强光源的检测定位。由于夜视图像的特殊性，经典的Hough变换很难精确定位圆心。

发明内容

本发明的目的是为克服夜视图像成像中单一摄像头过曝光导致的光源周边信息丢失和欠曝光引起的图像细节信息过暗或无法成像的缺点，提供一种车载夜视图像的增强方法，该方法通过多个安装在不同位置的摄像头同时采集同一场景的图像，进行图像数据解码、滤波、配准、色调映射和直方图修正一系列处理后，能够有效增强车载夜视图像。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种车载夜视图像的增强方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）图像采集及解码，同时通过五个摄像头实时采集同一场景图像，并将采集的图像输入视频解码芯片进行解码；

（2）图像双边滤波，双边滤波器的核函数扩展到二维，利用两个高斯平滑函数分别考察邻域像素在位置上和强度数值上与当前像素点之间的相似性，获得邻域像素的权重；

（3）图像配准，纠正位置不同的多个摄像头同一时刻所采集图像的形变；

（4）图像色调映射，将图像配准处理后的图像输入数字信号处理器（DSP）进行色调映射处理；

（5）直方图修正，将图像中数量较小的灰度值进行合并，使图像整体亮度向高亮区域移动，其过程为：

(5.1)选择初始调整灰度，灰度调节从较大值开始，逐渐向低灰度调整；

(5.2)对低像素数灰度进行合并，通过计算灰度直方图，将像素数较小的灰度合并到同一个灰度内，直到该灰度像素累加值大于阈值；

(5.3)灰度拉伸：求取直方图修正后图像最大值和最小值，将灰度拉伸至[0，255]区间。

所述步骤（3）中，以其中一个摄像头的图像为参考图像进行配准，图像配准算法使用FPGA实现。

该方法采用多图像融合，使不清晰的单一图像经本法处理后得到明显增强，车载夜视图像动态范围明显改善，夜视图像中的过曝光引起的光斑消失或明显弱化，强光周边信息清楚，夜视系统能够清晰显示前方和周边信息，驾驶员可以看清前方和周边环境；此外，通过DSP与FPGA相结合的硬件实现方法，图像配准操作在FPGA上实现，图像色调映射操作在DSP中进行，提高了本方法执行的速度和实时性。

附图说明

图1为本发明所述车载夜视图像增强方法的实施流程图。

图2为多个摄像头布置示意图。

图3为直方图修正后图像的直方图分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步说明：

参见图1实施流程图，本发明所提供的车载夜视图像的增强方法包括如下的各个步骤:

1.图像采集及解码：为解决图像过曝光和欠曝光问题，采用多摄像头图像采集方案，通过五个摄像头实时采集同一场景图像，并将其输入视频解码芯片解码。

2.图像双边滤波：输入图像经双边滤波器进行滤波，以去除噪声。双边滤波器的核函数扩展到二维，即利用了两个高斯平滑函数来分别考察邻域像素在位置上和强度数值上与当前像素点之间的相似性，从而获得邻域像素的权重。双边滤波器的输出可以表示为：