基于最短传递路径的匀色方法及处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于最短传递路径的匀色方法及处理装置。通过获取设定区域内的各影像，并计算各影像的清晰度，以清晰度最大的影像作为初始参考影像；根据设定区域内的各影像的中心点构建Voronoi图，计算初始参考影像的中心点到其余各影像的中心点的最短路径；根据初始参考影像和待处理影像对应最短路径上的前一影像的匀色结果对该待处理影像进行Wallis匀色，实现了一定区域范围内多幅影像匀色，解决了区域范围内的多幅影像匀色时仅采用单一的参考影像导致匀色结果出现偏色或退化的问题。

Uniformity Method and Processing Device Based on Minimum Transfer Path

The invention relates to a leveling method and a processing device based on the shortest transfer path. By capturing the images in the set area and calculating the sharpness of each image, the image with the greatest sharpness is taken as the initial reference image; Voronoi map is constructed according to the center points of each image in the set area, and the shortest path from the center point of the initial reference image to the center point of the other images is calculated; and the first one on the shortest path is corresponding to the original reference image and the image to be processed. The result of image homogenization carries out Wallis homogenization on the image to be processed, realizes multi-image homogenization in a certain area, and solves the problem that only a single reference image is used to homogenize the multi-image in a certain area, which leads to the color deviation or degradation of the homogenization result.

【技术实现步骤摘要】
基于最短传递路径的匀色方法及处理装置
本专利技术涉及图像处理
，特别是基于最短传递路径的匀色方法及处理装置。
技术介绍
在遥感领域中，大范围的镶嵌影像是影像分析和应用中的重要数据源。但是，受获取时刻光照、天气以及时相等条件的影响，待镶嵌影像之间存在着不同程度的色彩差异和对比度差异，使影像镶嵌更为复杂，也更为困难。因此，对区域范围内的多幅影像进行匀色，也称色彩一致性处理，消除影像之间色彩差异，使测区内影像在色调上保持一致，降低影像镶嵌的难度，具有重要的现实意义。现有匀色方法可以分为两类，一类是非线性方法，如直方图匹配法和Gamma校正法；另一类是线性变换法，也是最受关注的方法，这类方法倾向于从影像的重叠区域选取不变像素作为样本参与统计，然后利用线性模型进行相对辐射校正。线性变换法中像素样本一般采用人工选取的方法，迭代加权的多元变化检测法，迭代慢特征分析法或者加权主成分分析法等进行筛选。上述的匀色方法虽然可以不同程度的解决色彩不一致问题，但是通常不能很好地消除对比度不一致现象。因此，一种基于均值和方差的特殊线性变换即Wallis变换，引入到色彩一致性处理中。Wallis变换是基于参考影像的处理方法，然而当一个区域范围内存在多幅影像，各幅影像之间的内容往往变化较大，单一的参考影像不适合区域区域内多幅图像之间的匀色处理，如果待处理影像与参考影像的影像内容差距较大，处理结果容易偏色或退化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于最短传递路径的匀色方法及处理装置，用以解决区域范围内的多幅影像匀色时仅采用单一的参考影像导致匀色结果出现偏色或退化的问题。为了实现一定区域范围内多幅影像匀色，解决区域范围内的多幅影像匀色时仅采用单一的参考影像导致匀色结果出现偏色或退化的问题。本专利技术提供一种基于最短传递路径的匀色方法，包括以下步骤：1)获取设定区域内的各影像，并计算各影像的清晰度，以清晰度最大的影像作为初始参考影像；2)根据所述设定区域内的各影像的中心点构建Voronoi图，计算初始参考影像的中心点到其余各影像的中心点的最短路径；3)根据初始参考影像和待处理影像对应最短路径上的前一影像的匀色结果对该待处理影像进行Wallis匀色。进一步地，为了避免多次传递导致的色彩偏移，保持区域内影像整体的色彩一致性，步骤3)中当待处理影像为i，待处理影像i对应最短路径上的前一影像为j时，若影像j的匀色结果为j′，则在对待处理影像i处理时，对应的参考影像的灰度均值mf和标准偏差sf的计算公式为：mf＝wmj′+(1-w)m1sf＝wsj′+(1-w)s1式中，mj′和sj′分别为影像j′的灰度均值和标准偏差，m1和s1分别为初始参考影像的灰度均值和标准偏差，w∈[0,1]为权值常数。进一步地，为了实现影像的匀色以便于大范围的影像镶嵌，解决现有的Wallis变换在对大范围影像进行匀色时影像之间存在色彩和对比度都不一致的问题，所述Wallis匀色为分块处理Wallis匀色，该分块处理Wallis匀色包括以下步骤：(1)对所述待处理影像进行互不重叠分块并统计各影像块的灰度均值和标准偏差；(2)根据各影像块的灰度均值和标准偏差计算各影像块的四个角点对应的灰度均值和标准偏差；(3)根据每个像素到所在影像块边缘的距离和该像素所在影像块的四个角点的灰度均值和标准偏差，计算每个像素的灰度均值和标准偏差；(4)根据每个像素的灰度均值和标准偏差，并结合参考影像的灰度均值和标准偏差，对每个像素进行Wallis变换处理。进一步地，为了角点赋值更加精确，步骤(2)中角点若只属于一个影像块，则将该影像块的灰度均值和标准偏差赋给该角点；角点若为多个相邻影像块之间的公共角点，则将所属多个影像块的灰度均值和标准偏差的平均值赋给该角点。进一步地，为了获得较好地匀色效果，步骤(1)中对待处理的影像进行互不重叠分块，分块的个数为W×H，其中W＝r×w,H＝r×h式中，CV为影像的变异系数，CVRef为参考影像的变异系数，w和h分别为预设的行、列方向的参考分块数。进一步地，为了实现不同影像间的色彩均衡，所述Wallis变换的公式为：f(x,y)＝[g(x,y)-m(x,y)]·(sf/s(x,y))+mf式中，g(x,y)为待处理影像的灰度值，f(x,y)为处理后的结果影像的灰度值，mf为参考影像的灰度均值，sf为参考影像的标准偏差，m(x,y)和s(x,y)分别为像素的灰度均值和标准偏差。进一步地，为了提高像素灰度均值和标准偏差的计算速度，步骤(3)中每一个像素的灰度均值和标准偏差的计算为并行计算。进一步地，为了实现对影像块均值和标准偏差的并行计算，步骤(1)中各影像块的灰度均值和标准偏差为通过并行归约求和法求得。为了便于实现上述匀色方法，本专利技术还提供一种基于最短传递路径的匀色处理装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：1)获取设定区域内的各影像，并计算各影像的清晰度，以清晰度最大的影像作为初始参考影像；2)根据所述设定区域内的各影像的中心点构建Voronoi图，计算初始参考影像的中心点到其余各影像的中心点的最短路径；3)根据初始参考影像和待处理影像对应最短路径上的前一影像的匀色结果对该待处理影像进行Wallis匀色。进一步地，为了实现影像的匀色以便于大范围的影像镶嵌，所述Wallis匀色为分块处理Wallis匀色，该分块处理Wallis匀色包括以下步骤：(1)对所述待处理影像进行互不重叠分块并统计各影像块的灰度均值和标准偏差；(2)根据各影像块的灰度均值和标准偏差计算各影像块的四个角点对应的灰度均值和标准偏差；(3)根据每个像素到所在影像块边缘的距离和该像素所在影像块的四个角点的灰度均值和标准偏差，计算每个像素的灰度均值和标准偏差；(4)根据每个像素的灰度均值和标准偏差，并结合参考影像的灰度均值和标准偏差，对每个像素进行Wallis变换处理。进一步地，为了满负荷利用计算资源，可以大幅度缩短计算时间，所述处理器包括GPU端，所述分块处理Wallis匀色的步骤在GPU端运行，所述GPU端包括至少两个线程块，一个影像块对应一个线程块，影像块中的像素与对应该影像块的线程块中的线程一一对应；步骤(3)中一个像素的灰度均值和标准偏差的计算对应一个线程，所有线程并行运算。进一步地，为了达到并行加速的目的，避免存储片冲突并保持线程块的相邻线程处于活跃状态，所述GPU端在对各影像块的灰度均值和标准偏差求解时通过并行归约求和法进行运算。进一步地，为了提高访问存储器的速度，所述存储器包括常量存储器，所述常量存储器用于存储四个角点的均值和标准偏差以及参考影像的灰度均值和标准偏差。附图说明图1是本专利技术的Voronoi示意图；图2是本专利技术的一种分块处理Wallis匀色方法中任意像素的计算原理图；图3是GPU线程组织方式的原理图；图4是本专利技术的归约求和法的原理图；图5是本专利技术的并行归约求和的原理图；图6是本专利技术的基于最短传递路径的匀色方法的流程图；图7(a)是分析实验中第一张原始影像图；图7(b)是第一张原始影像图经过全局Wallis法处理后的影像图；图7(c)是第一张原始影像图经过Inpho法处理后的影像图；图7(d)是第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最短传递路径的匀色方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取设定区域内的各影像，并计算各影像的清晰度，以清晰度最大的影像作为初始参考影像；2)根据所述设定区域内的各影像的中心点构建Voronoi图，计算初始参考影像的中心点到其余各影像的中心点的最短路径；3)根据待处理影像对应最短路径上的前一影像的匀色结果和初始参考影像对该待处理影像进行Wallis匀色。

【技术特征摘要】
1.一种基于最短传递路径的匀色方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取设定区域内的各影像，并计算各影像的清晰度，以清晰度最大的影像作为初始参考影像；2)根据所述设定区域内的各影像的中心点构建Voronoi图，计算初始参考影像的中心点到其余各影像的中心点的最短路径；3)根据待处理影像对应最短路径上的前一影像的匀色结果和初始参考影像对该待处理影像进行Wallis匀色。2.根据权利要求1所述的基于最短传递路径的匀色方法，其特征在于，步骤3)中当待处理影像为i，待处理影像i对应最短路径上的前一影像为j时，若影像j的匀色结果为j′，则在对待处理影像i处理时，对应的参考影像的灰度均值mf和标准偏差sf的计算公式为：mf＝wmj′+(1-w)m1sf＝wsj′+(1-w)s1式中，mj′和sj′分别为影像j′的灰度均值和标准偏差，m1和s1分别为初始参考影像的灰度均值和标准偏差，w∈[0,1]为权值常数。3.根据权利要求2所述的基于最短传递路径的匀色方法，其特征在于，所述Wallis匀色为分块处理Wallis匀色，该分块处理Wallis匀色包括以下步骤：(1)对所述待处理影像进行互不重叠分块并统计各影像块的灰度均值和标准偏差；(2)根据各影像块的灰度均值和标准偏差计算各影像块的四个角点对应的灰度均值和标准偏差；(3)根据每个像素到所在影像块边缘的距离和该像素所在影像块的四个角点的灰度均值和标准偏差，计算每个像素的灰度均值和标准偏差；(4)根据每个像素的灰度均值和标准偏差，并结合参考影像的灰度均值和标准偏差，对每个像素进行Wallis变换处理。4.根据权利要求3所述的基于最短传递路径的匀色方法，其特征在于，步骤(2)中角点若只属于一个影像块，则将该影像块的灰度均值和标准偏差赋给该角点；角点若为多个相邻影像块之间的公共角点，则将所属多个影像块的灰度均值和标准偏差的平均值赋给该角点。5.根据权利要求3或4所述的基于最短传递路径的匀色方法，其特征在于，步骤(1)中对待处理的影像进行互不重叠分块，分块的个数为W×H，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧，李烁，耿则勋，王利勇，于翔舟，杨乐，闸旋，秦向南，闫科，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41