技术领域
[0001] 本发明涉及相机成像质量分析技术领域，具体而言，涉及一种相机图像参数计算方法及装置。
相关背景技术
[0002] 随着具备拍摄功能的终端设备的迅速普及，人们对相机的成像质量的需求越来越高，同时航拍领域搭载摄像机的无人机类型和数量也迅速增长，越来越多的工业、娱乐或其他领域开始使用该类无人机进行图像采集工作。而无人机在空中飞行时可能需要即时获取调制传递函数和信噪比等相机图像参数，以使无人机处理器根据该相机图像参数迅速调整无人机的相机参数以获得成像质量更好的图像。
[0003] 但是，由于无人机的相机设备(如无人机载高光谱滚动式扫描成像设备中高光谱相机)连接的处理器需要对无人机的飞行轨迹进行控制，处理器的计算资源有限，现有的相机参数计算方法需要调用大量计算资源进行调制传递函数(MTF)和信噪比(SNR)等相机图像参数的计算，会对无人机的其他重要性能造成不良影响且参数计算效率低。
具体实施方式
[0026] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028] 第一实施例
[0029] 经本申请人研究发现，调制传递函数(MTF，Modulation Transfer Function)是目前分析镜头的解像比较科学的方法，信噪比(SNR，signal-to-noise ratio)信噪比是评价一个相机成像性能的重要指标，信噪比的大小能够反映相机对于辐射的探测能力，因此调制传递函数关系到相机的清晰度和分辨率，信噪比关系到相机的动态范围和图像质量，如何有效计算调制传递函数和信噪比显得尤为重要。但是目前的现有技术中没有对无人机载高光谱滚动式扫描成像设备的高光谱相机计算调制传递函数和信噪比的方法，传统的相机MTF计算通常基于黑白逐渐过渡的线条标板进行；SNR计算一般通过采集标准白板图像或者实验室内利用积分球进行，利用积分球计算信噪比时整个测试过程在暗室内进行，用积分球光源充满相机的孔径和视场，从低到高调整积分球输出辐亮度，相机在一定行频和级数下分别采集相应亮度下的图像，再利用所得的影像计算信噪比。由上述可知现有技术中的MTF和SNR计算方式消耗计算资源较大、计算效率低且对图像采集要求较高，并不适用于无人机载高光谱滚动式扫描成像设备的高光谱相机。为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种相机图像参数计算方法。
[0030] 请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种相机图像参数计算方法的流程示意图。应当理解的是，所述相机图像参数计算方法的各步骤执行主体可以为与相机连接的处理器。所述相机图像参数计算方法的步骤可以如下所示：
[0031] 步骤S10：获取相机拍摄的标校板图像，标校板为多个不同灰度的方形网格组成的面板。
[0032] 步骤S20：基于所述标校板图像的对比度和/或灰度确定相机图像参数。
[0033] 对于步骤S10，标校板可以为填充有不同灰度的方形网格，其整体形状可以为圆形、方形、三角形或其他形状。可选地，在本实施例中标校板为正方形，其表面有互相交错的三条横线和三条竖线，在表面构成了一个规格为4*4的组合网格，每个网格中按照一定规律填充白色和非白色。其中非白色部分的方形网格填充为不同灰度。进一步地，为了方便无人机的高光谱相机获取对应的标校板图像，本实施例将标校板设置在无人机高光谱相机的上方，当无人机载高光谱滚动式扫描成像设备的高光谱相机转到下方会对地面成像，转到上方，便会对搭载于无人机上的标校板成像。
[0034] 针对步骤S20，在本实施例中相机图像参数可以包括信噪比和调制传递函数。
[0035] 可选地，本实施例中信噪比的计算步骤可以为：获取所述标校板图像中每个像元的灰度列平均值和均方根噪声值，将所述灰度列平均值和所述均方根噪声值的商的平均值作为所述信噪比。具体地，请参考图2，图2为本发明第一实施例提供的一种信噪比计算步骤的流程图，所述信噪比计算步骤可以如下所示：
[0036] 步骤S21：确定所述标校板图像的灰度直方图。
[0037] 步骤S22：基于所述灰度直方图计算获得每个像元的灰度列平均值，以及每个像元随时间变化的灰度的均方根噪声值。
[0038] 步骤S23：确定所述灰度列平均值作为信号值，确定所述均方根噪声值作为噪声值，将所述灰度列平均值和所述均方根噪声值的商的平均值作为所述信噪比。
[0039] 对于步骤S21，灰度直方图是关于灰度级分布的函数，是对图像中灰度级分布的统计。灰度直方图是将数字图像中的所有像素，按照灰度值的大小，统计其出现的频率，同时灰度直方图为灰度级的函数，它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数，反映了图像中某种灰度出现的频率。
[0040] 对于步骤S23，将所有像元的灰度列平均值和均方根噪声值的比值做平均处理后作为信噪比，提高了信噪比的计算精确度。
[0041] 可选地，本实施例中调制传递函数的计算步骤可以为：获取所述标校板中每相邻两个方形网格之间灰度边界的实物对比度和图像对比度，将所述图像对比度和所述实物对比度的比值的平均值作为所述相机图像参数中的调制传递函数。具体地，请参考图3，图3为本发明第一实施例提供的一种调制传递函数计算步骤的流程示意图，所述调制传递函数计算步骤可以如下所示：
[0042] 步骤S24：确定所述标校板中每相邻两个方形网格之间灰度边界的实物对比度Mo。
[0043] 可选地，实物对比度Mo可以根据对标校板中的网格进行灰度填充时的灰度数据获得，也可以是采用标准灰度判定方法对标校板中的网格进行灰度判定获得。
[0044] 步骤S25：根据图像对比度计算公式 计算所述标校板图像中每相邻两个方形网格之间灰度边界的图像对比度，其中，Mi为图像对比度，Lmax为光的最亮度，Lmin为光的最暗度。
[0045] 步骤S26：将所述图像对比度和所述实物对比度的比值的平均值作为所述调制传递函数。
[0046] 对于步骤S26，单个灰度边界对应的调制传递函数的获取公式为MTF＝Mi/Mo，本实施例中采用不同灰度边界获得的调制传递函数的平均值作为最后的调制传递函数的值，进一步提高了调制传递函数的计算精确度，减小误差。
[0047] 第二实施例
[0048] 为了更好地配合本发明第一实施例提供的相机图像参数计算方法，本发明第二实施例还提供了一种相机图像参数计算装置100。
[0049] 请参考图4，图4为本发明第二实施例提供的一种相机图像参数计算装置的模块示意图。
[0050] 相机图像参数计算装置100包括图像获取模块110和相机图像参数确定模块120。
[0051] 图像获取模块110，用于获取相机拍摄的标校板图像，标校板为多个不同灰度的方形网格拼组成的面板。
[0052] 相机图像参数确定模块120，用于基于所述标校板图像的对比度和/或灰度确定相机图像参数。可选地，相机图像参数确定模块120具体可用于获取所述标校板图像中每个像元的灰度列平均值和均方根噪声值，将所述灰度列平均值和所述均方根噪声值的商的平均值为所述信噪比，以及获取所述标校板中每相邻两个方形网格之间灰度边界的实物对比度和图像对比度，将所述图像对比度和所述实物对比度的比值的平均值作为所述调制传递函数。
[0053] 作为一种实施方式，相机图像参数确定模块120可以包括直方图确定单元、灰度计算单元。所述直方图确定单元用于确定所述标校板图像的灰度直方图。所述灰度计算单元用于基于所述灰度直方图计算获得每个像元的灰度列平均值，以及每个像元随时间变化的灰度的均方根噪声值。
[0054] 可选地，相机图像参数确定模块120还可以包括实物对比度确定单元、图像对比度计算单元。所述实物对比度确定单元用于确定所述标校板中每相邻两个方形网格之间灰度边界的实物对比度。所述图像对比度计算单元用于根据图像对比度计算公式计算所述标校板图像中每相邻两个方形网格之间灰度边界的图像对比度，其中，Mi为图像对比度，Lmax为光的最亮度，Lmin为光的最暗度。
[0055] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
[0056] 第三实施例
[0057] 请参考图5，图5为本发明第三实施例提供的一种可应用于本申请实施例中的电子设备的结构框图。电子设备200可以包括相机图像参数计算装置100、存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206、显示单元207。
[0058] 所述存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206、显示单元207各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述相机图像参数计算装置100包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器201中或固化在相机图像参数计算装置100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器203用于执行存储器201中存储的可执行模块，例如相机图像参数计算装置100包括的软件功能模块或计算机程序。
[0059] 其中，存储器201可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器203在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器203中，或者由处理器203实现。
[0060] 处理器203可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器203可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(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。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器203也可以是任何常规的处理器等。
[0061] 所述外设接口204将各种输入/输出装置耦合至处理器203以及存储器201。在一些实施例中，外设接口204，处理器203以及存储控制器202可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
[0062] 输入输出单元205用于提供给用户输入数据实现用户与所述服务器(或本地终端)的交互。所述输入输出单元205可以是，但不限于，鼠标和键盘等设备。
[0063] 音频单元206向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
[0064] 显示单元207在所述电子设备200与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元207可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器203进行计算和处理。
[0065] 可以理解，图5所示的结构仅为示意，所述电子设备200还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
[0066] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
[0067] 综上所述，本发明实施例提供了一种相机图像参数计算方法及装置，该方法包括：获取相机拍摄的标校板图像，标校板为多个不同灰度的方形网格组成的面板；基于所述标校板图像的对比度和/或灰度确定相机图像参数。
[0068] 所述相机图像参数计算方法通过采用相机拍摄的标校板图像进行信噪比的计算，代替了传统方法中通过采集标准白板图像或利用积分球在暗室内进行信噪比计算，减小了计算工作量，从而能够在无人机平台上高效率地进行信噪比的计算；同时该标校板图像还用于计算调制传递函数，无需采集其他用于调制传递函数计算的专用图像，进一步减小了相机图像参数计算的工作量，同时提高了相机图像参数的获取效率。
[0069] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0070] 另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0071] 所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0072] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0073] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
[0074] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
