[发明专利]一种线阵CCD相机图像灰度不匀快速矫正方法

说明书

技术领域

本发明属图像处理技术领域，涉及一种线阵CCD相机图像灰度不匀快速矫正方法。

背景技术

CCD(Charge Couple Device)相机分为面阵和线阵两种，其中线阵CCD相机非常适合于高速运动目标的图像采集，现已广泛应用于机器视觉检测等领域。然而在高精度和大视场图像采集的需求下，线阵CCD相机的成像像元个数也是随之增多，直接导致了光能到达成像平面的损失显著增加，使得CCD相机的输出图像的灰度存在中间亮两侧暗的光照不匀现象，严重地影响了后续的图像分析处理等操作。因此对输出的灰度不匀的图像进行相应的矫正操作显得非常必要。

在实际应用中，如图1所示，线阵CCD相机成像像元沿一条直线排列，由于光能损失，光学成像系统的成像平面的光轴处能量最大，两侧光能量损失较大。此时，即使采用平行均匀光源照射在被测物上，到达成像平面上的光强度也会出现因光能损失而分布不均匀的现象，导致所采集到的图像灰度值呈现中间亮两侧较暗的不匀结果，如图2所示。

目前，对于线阵CCD相机输出图像灰度不匀的矫正方法分为两种：(1)硬件矫正：对光照系统进行分段调节，一般选用可分段调节的LED光源对两端进行光照补偿，这种方法虽不增加额外数据处理时间，但存在自适应调节差和精度低等不足；(2)软件矫正：主要有直方图均衡化、基于频域滤波以及参照标样等矫正方法，这类方法通常需要建立复杂的数学模型，其相关参数也需要事先进行标定，难以满足实际应用中高实时性和自适应等需求。

发明内容

本发明为克服上述现有技术存在的不足而提出了一种线阵CCD相机图像灰度不匀快速矫正方法，该方法操作简单、自适应性好、无需建立复杂的数学模型和参数标定操作，可以有效灵活地矫正线阵CCD相机图像的灰度分布不匀。本发明在结合了线阵CCD相机每个扫描周期输出一行图像数据的成像规律，通过对逐行图像数据的实时处理，提出了一种结合总体平均值及局部滑动平均的思想的实时灰度不匀矫正方法。

本发明的一种线阵CCD相机图像灰度不匀快速矫正方法，是一种实时性较好的矫正方法，在克服了硬件矫正的高成本、低精度及寿命低等不足和传统软件矫正方法存在的算法复杂、实时性差、需建立复杂数学模型和进行参数标定等缺点基础上，通过综合兼顾总体灰度均值和局部灰度均值，实现对CCD成像两侧较暗部分的灰度补偿矫正，从而实现了线阵CCD的实时灰度矫正。

一种线阵CCD相机成像灰度不匀的快速矫正方法，线阵CCD相机采集被测物图像，逐行矫正该图像，然后拼合成矫正后的图像；每个线扫描周期，被测物图像的行图像各像素的灰度值按对应的线阵CCD的像元的一维方向排列，组成一个灰度值分布函数，记为F(x)；因光能损失成像会明显呈现中间亮两侧暗的光照不匀现象，需对F(x)进行矫正，得到矫正后的灰度值分布函数为F’(x)，其矫正的具体步骤如下：

(1)求解F(x)对应的扫描行图像的总体灰度平均值，并记为G

G=Σx=1NF(x)N;]]>

其中，N为当前行图像的像素个数；

(2)求解F(x)在区间的滑动平均值，并记为M(x)