[发明专利]一种适用于K-TIG焊超强弧光场景的高动态图像融合方法

权利要求书

1.一种适用于K-TIG焊超强弧光场景的高动态图像融合方法，其特征在于，所述高动态图像融合方法包括以下步骤：

S1、通过工业相机拍摄K-TIG焊的焊接场景图像，使用随机搜索方法搜寻焊接场景图像中第一帧的合适曝光时间，并根据直方图生成下一帧的合适曝光时间，直到生成3个曝光时间集，并将曝光时间集输入工业相机采集3张低动态范围图像序列{A}；其中，生成曝光时间集合的过程如下：

S11、若曝光时间集不为空，通过检测曝光过程，判断是否需要重新生成曝光时间集，若不需要则直接由已得到的曝光时间集采集得到图像序列{A}；若曝光时间集为空或者经判断需要重新生成曝光时间集则执行下一步骤S12；

其中，通过检测曝光过程，判断是否需要重新生成曝光时间集的过程如下：

采集曝光时间集中第一帧曝光时间图像，统计像素值在255到240之间的像素量，并除以总像素量得到像素占比r1，其中，总像素量是指图像分辨率，将其与曝光时间集首次产生或重新产生后首次采集图像时的第一帧相对应的像素占比r求差并取绝对值r2，若r2大于0.2％，则需要重新生成曝光时间集，否则继续使用该曝光时间集得到图像序列{A}；

S12、通过随机搜索生成第一帧合适曝光时间，采集第一帧合适曝光时间的图像；

S13、通过直方图推理得到第二帧和第三帧合适曝光时间图像组成图像序列{A}；

S2、将得到的图像序列{A}中最低曝光时间图像作为基准，通过掩膜的方式获取图像序列{A}中较高曝光时间图像相对于最低曝光时间图像的整体曝光量比值序列{B}；所述步骤S2中整体曝光量比值的计算过程如下：

以图像序列{A}中最低曝光时间图像作为基准，k₁＝1，通过掩膜的方式获取图像序列{A}较大曝光时间图像过曝边缘的平均像素值avg1，其中，过曝是指像素值为255的像素，过曝边缘指邻近过曝的像素位置的像素，并求取最低曝光时间图像相同位置范围的平均像素值avg2，通过公式：计算得到较大曝光时间图像与最小曝光时间图像的整体曝光量比值k₂；

通过掩膜的方式获取图像序列{A}最大曝光时间图像过曝边缘的平均像素值avg1，并求取较低曝光时间图像相同位置范围的平均像素值avg2，通过公式：计算得到最大曝光时间图像与较低曝光时间图像的整体曝光量比值k₃；

将k₃与k₂的乘积赋给k₃，得到以最低曝光时间图像为基准的整体曝光量比值序列{B}；

所述通过掩膜的方式获取图像序列{A}最大曝光时间图像过曝边缘的平均像素值avg1的过程如下：

针对图像序列{A}中最低曝光时间图像和较大曝光时间，求取较大曝光时间图像的掩膜如下：

通过公式生成其中，I_j为掩膜图像中第j个位置的像素值，p_j为较大曝光时间图像在第j个位置的像素值；

由于焊接过程电磁干扰较为严重，相机包含许多椒盐噪声，因此对掩膜图像进行形态学膨胀处理，通过公式进行形态学膨胀处理，其中I′为形态学处理后掩膜图像，I为处理前掩膜图像，⊙表示膨胀处理；

将膨胀后的掩膜图像减去膨胀前的掩膜图像，即得到较大曝光时间图像过曝边缘位置：I_mask＝I′-I，将掩膜分别与较大曝光时间图像和最低曝光时间图像做点乘操作，求和后除以非零像素个数得到过曝边缘的像素值均值；

S3、使用整体曝光量比值中得到的比值序列{B}对图像序列{A}的像素恢复相对亮度值，求取图像序列{A}中各像素位置相对亮度值的加权平均得到高动态范围图像C；

S4、将得到的高动态范围图像C进行色调重映射，对高动态范围图像C进行gamma变换，得到可在显示器显示的8位图像D。