一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法及系统与流程

1.本发明涉及图像调节领域，特别是涉及一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法及系统。


背景技术：

2.光电导航设备通常是读取图像传感器中的图像，通过算法计算相隔两帧图像移动的位移；但如果在图像传感器中的图像品质较差时，图像中的特征点很少，且图像对比度较低，图像算法的匹配度就会降低，从而导致光电导航设备可能计算出错误的移动位移。图像品质用于判别光电传感器中的图像是否满足算法的计算要求，如果图像品质较差就不参与图像匹配运算，光电导航设备就不会计算出错误的位移，保证了设备的位移正确性。
3.现有技术对图像品质的判别有采用直方图的方法，计算像素点在不同区域的分布个数，如果像素点的分布均匀，表示图像品质较好，反之则比较差。但这种方法需要详细区分不同区域的阈值，阈值范围很难设定，光电导航设备不同的界面(黑面/白面)图像分布有很大不同，计算的图像品质结果有很大的误差，图像品质不够准确；还有方法是将图像分为若干个块，计算相邻块的平均值差的绝对值，并求和得到图像品质，图像数据被分块平均化，在一些图像像素点比较均匀或明显有黑白分层的图像上，会有误判现象，此方法同样精确度较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法及系统，通过不同的乘法系数拉伸图像像素点差异的方法，使用乘法系数矩阵对绝对值矩阵的拉伸，使像素值比较均匀或特征点较少的图像仍然能计算出图像的品质值，降低图像品质计算的误判率，提高分层图像筛除过程的精度。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法，所述方法包括：
7.计算图像的像素值矩阵在预设方向上相邻两个元素值之差的绝对值，得到绝对值矩阵，所述预设方向为x轴和/或y轴方向；
8.对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵；
9.基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵；
10.基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值。
11.可选的，对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵的公式如下：
12.d
i，j
《d
th0
，m
i，j
＝s1；
13.d
th0
≤d
i，j
《d
th1
，m
i，j
＝s2；
14.d
i，j
≥d
th1
，m
i，j
＝s3；
15.i＝1,2,3...i；
16.j＝1,2,3...j-1；
17.其中，d
i，j
为绝对值矩阵中第i行第j列的元素，m
i，j
为乘法系数矩阵中第i行第j列的元素，d
th0
为第一阈值，d
th1
为第二阈值，s1为第一乘法系数值，s2为第二乘法系数值，s3为第三乘法系数值，i为图像的横向像素数量，j为图像的纵向像素数量。
18.可选的，基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵，具体包括：
19.计算所述绝对值矩阵和所述乘法系数矩阵的乘积，得到所述拉伸后的绝对值矩阵。
20.可选的，当预设方向为x或y轴方向时，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，具体包括：
21.将所述拉伸后的绝对值矩阵的预设方向上的元素数值相加求平均值，得到品质因数数组；
22.判断所述品质因数数组中是否存在数值小于品质因数预设值的连续t个元素，得到第一判断结果；
23.若所述第一判断结果表示是，则将图像的品质值设为0；
24.若所述第一判断结果表示否，则计算所述品质因数数组中所有元素相加求平均值作为图像的品质值。
25.可选的，当预设方向为x轴和y轴方向时，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，具体包括：
26.将所述拉伸后的绝对值矩阵的x轴方向上的元素数值相加求平均值，得到所述x轴方向上的品质因数数组，将所述拉伸后的绝对值矩阵的y轴方向上的元素数值相加求平均值，得到y轴方向上的品质因数数组；
27.判断所述x轴方向上的品质因数数组和所述y轴方向上的品质因数数组中是否存在数值小于品质因数预设值的连续t个元素，得到第二判断结果；
28.若所述第二判断结果表示是，则将图像的品质值设为0；
29.若所述第二判断结果表示否，则计算所述x轴方向上的品质因数数组所有元素相加求平均值作为图像x轴方向上的品质值，计算所述y轴方向上的品质因数数组所有元素相加求平均值作为图像y轴方向上的品质值，取所述图像x轴方向上的品质值和所述图像y轴方向上的品质值品质中最小的品质值作为图像的品质值。
30.可选的，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，之后还包括：
31.判断图像的品质值是否大于品质预设值，得到第三判断结果；
32.若所述第三判断结果表示否，则丢弃所述图像；
33.若所述第三判断结果表示是，则保留所述图像。
34.一种应用于光电导航设备图像品质的判别系统，所述系统应用于以上所述的方法，所述系统包括：
35.绝对值计算模块，用于计算图像的像素值矩阵在预设方向上相邻两个元素值之差的绝对值，得到绝对值矩阵，所述预设方向为x轴和/或y轴方向；
36.阈值计算模块，用于对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵；
37.拉伸模块，用于基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵；
38.品质值计算模块，用于基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值。
39.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如以上所述的方法。
40.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如以上所述的方法。
41.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
42.本发明可以使像素值比较均匀或特征点较少的图像仍然能计算出图像的品质值，降低了图像品质计算过程中的误判率，提高了分层图像筛除过程的精度。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例提供的图像行方向上的分层图像；
45.图2为本发明实施例提供的图像列方向上的分层图像；
46.图3为本发明实施例提供的图像品质的判别方法的流程图；
47.图4为本发明实施例提供的图像像素点排布的坐标图；
48.图5为本发明实施例提供的图像品质的判别方法的实施过程图。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
50.本发明的目的是提供一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法及系统，通过乘法系数矩阵对绝对值矩阵的拉伸，使像素值比较均匀或特征点较少的图像仍然能计算出图像的品质值，降低了图像品质计算的误判率，提高了分层图像筛除过程的精度。
51.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
52.如图1和图2所示，分层图像的特点是图像的一片或多片区域像素值相近，但这些区域间的像素值有很大的差异，主要分为行方向上的分层，和列方向上的分层，这种图像由于像素值比较均匀或特征点较少，会影响位移计算，此类图像的图像品质较差，因此要筛除掉，以保证精确度。
53.实施例1
54.如图3所示，本发明实施例提供了一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法，包括：
55.步骤101：计算图像的像素值矩阵在预设方向上相邻两个元素值之差的绝对值，得
到绝对值矩阵，所述预设方向为x轴和/或y轴方向。以上方法不限于在x方向，可以是y方向，也可以是x和/或y方向的组合。
56.如图4所示，下面以预设方向为y方向为例进行计算：
57.首先读取并存储一帧图像数据(像素值矩阵)p[i][j]；计算图像y方向上相邻两点的差的绝对值，得到二维数组(绝对值矩阵)d[i][j-1]。
[0058]
步骤102：对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵的公式如下：
[0059]di，j
《d
th0,mi，j
＝s1。
[0060]dth0
≤d
i，j
《d
th1
，m
i，j
＝s2。
[0061]di，j
≥d
th1
，m
i，j
＝s3。
[0062]
i＝1,2,3...i。
[0063]
j＝1,2,3...j-1。
[0064]
其中，d
i，j
为绝对值矩阵中第i行第j列的元素，m
i，j
为乘法系数矩阵中第i行第j列的元素，d
th0
为第一阈值，d
th1
为第二阈值，s1为第一乘法系数值，s2为第二乘法系数值，s3为第三乘法系数值，i为图像的横向像素数量，j为图像的纵向像素数量。
[0065]
下面以二维数组(绝对值矩阵)d[i][j-1]中的d
1,1
元素为例进行计算，首先预设d
th0
，d
th1
两个阈值，划分阈值范围，即：小于d
th0
；d
th0
和d
th1
之间；以及大于d
th1
三个范围；预设s1、s2、s3三个乘法系数值对应三个符合阈值范围的结果，然后逐一对绝对值矩阵d[i][j-1]进行阈值计算，例如：第一乘法系数值s1＝0；第二乘法系数值s2＝16；第三乘法系数值s3＝64。
[0066]
根据二维数组(绝对值矩阵)d[i][j-1]中d
1,1
的值，以阈值方式计算乘法系数(乘法系数矩阵)m[i][j-1]。
[0067]
若d
1,1
《d
th0
,则m
1,1
＝0。
[0068]
若d
th0
≤d
1,1
《d
th1
，则m
1,1
＝16。
[0069]
若d
1,1
≥d
th1
，则m
1,1
＝64。
[0070]
其中，乘法系数(乘法系数矩阵)m[i][j-1]可以是不同的值，也可以是相同的值。
[0071]
作为实施例1中的一种实施方式，当预设方向为x或y轴方向时，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，具体包括：
[0072]
步骤103：基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，计算所述绝对值矩阵和所述乘法系数矩阵的乘积，得到拉伸后的绝对值矩阵。
[0073]
步骤104：基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值。
[0074]
步骤103和步骤104计算过程如下：
[0075]
将所述拉伸后的绝对值矩阵的预设方向上的元素数值相加求平均值，得到品质因数数组；判断品质因数数组中是否存在数值小于品质因数预设值的连续t个元素，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示是，则将图像的品质值设为0；若所述第一判断结果表示否，则计算品质因数数组中所有元素相加求平均值作为图像的品质值。
[0076]
最后判断图像的品质值是否大于品质预设值，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示否，则丢弃所述图像；若所述第三判断结果表示是，则保留所述图像。
[0077]
如图5所示，步骤103和步骤104具体计算过程为：将二维数组(绝对值矩阵)d[i][j-1]和乘法系数(乘法系数矩阵)m[i][j-1]中的元素两两相乘，并将y轴方向上的数值相
加求平均，得到一维数组(品质因数数组)q[i]；逐个比较一维数组(品质因数数组)q[i]，若连续t个数值小于品质因数预设值q
th1
，图像判断为分层的图像，不能作为位移计算的图像，图像品质较差，此帧图像丢弃；若上述条件未满足，则将一维数组(品质因数数组)q[i]中所有元素相加求平均，得到图像品质(图像的品质值)q；如果图像品质q》品质预设值q
th2
，图像品质较好，此帧图像参与运算；否则，图像品质较差，此帧图像丢弃。
[0078]
作为实施例1中的另一种实施方式，当预设方向为x轴和y轴方向时，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，具体包括：
[0079]
将所述拉伸后的绝对值矩阵的x轴方向上的元素数值相加求平均值，得到所述x轴方向上的品质因数数组，将所述拉伸后的绝对值矩阵的y轴方向上的元素数值相加求平均值，得到y轴方向上的品质因数数组；
[0080]
判断所述x轴方向上的品质因数数组和所述y轴方向上的品质因数数组中是否存在数值小于品质因数预设值的连续t个元素，得到第二判断结果。
[0081]
若所述第二判断结果表示是，则将图像的品质值设为0。
[0082]
若所述第二判断结果表示否，则计算所述x轴方向上的品质因数数组所有元素相加求平均值作为图像x轴方向上的品质值，计算所述y轴方向上的品质因数数组所有元素相加求平均值作为图像y轴方向上的品质值，取所述图像x轴方向上的品质值和所述图像y轴方向上的品质值中最小的品质值作为图像的品质值；执行步骤104。
[0083]
实施例2
[0084]
本发明实施例还提供一种应用于光电导航设备图像品质的判别系统，所述系统应用于以上所述的方法，所述系统包括：
[0085]
绝对值计算模块，用于计算图像的像素值矩阵在预设方向上相邻两个元素值之差的绝对值，得到绝对值矩阵，所述预设方向为x轴和/或y轴方向。
[0086]
阈值计算模块，用于对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵。
[0087]
拉伸模块，用于基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵。
[0088]
品质值计算模块，用于基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值。
[0089]
实施例3
[0090]
本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如以上实施例1的方法。
[0091]
实施例4
[0092]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如以上实施例1的方法。
[0093]
本发明的优势在于：
[0094]
1、本发明能够各方向上独立处理，能够筛除有分层的图像，使像素值比较均匀或特征点较少的图像仍然能计算出图像品质，使用不同的乘法系数拉伸图像像素点差异的方法，降低了图像品质计算的误判率，提高了分层图像筛除过程的精度，并且提高了筛除效率，降低了图像品质计算的误判率。
[0095]
2、本发明采用绝对值矩阵与乘法系数矩阵相乘的做法，计算比较简单，计算速度
较快，计算精度高，对于几乎无特征点的图像，图像的品质值很小；对于有特征点的图像，图像的品质值就会被放大拉伸；品质好的图像与品质差的图像，图像的品质值相差较大，阈值的选取更加简单、方便。
[0096]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0097]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法，其特征在于，所述方法包括：计算图像的像素值矩阵在预设方向上相邻两个元素值之差的绝对值，得到绝对值矩阵，所述预设方向为x轴和/或y轴方向；对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵；基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵；基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值。2.根据权利要求1所述的应用于光电导航设备图像品质的判别方法，其特征在于，对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵的公式如下：d
i，j
<d
th0,
m
i，j
＝s1；d
th0
≤d
i，j
<d
th1
，m
i，j
＝s2；d
i，j
≥d
th1
，m
i，j
＝s3；i＝1,2,3...i；j＝1,2,3...j-1；其中，d
i，j
为绝对值矩阵中第i行第j列的元素，m
i，j
为乘法系数矩阵中第i行第j列的元素，d
th0
为第一阈值，d
th1
为第二阈值，s1为第一乘法系数值，s2为第二乘法系数值，s3为第三乘法系数值，i为图像的横向像素数量，j为图像的纵向像素数量。3.根据权利要求1所述的应用于光电导航设备图像品质的判别方法，其特征在于，基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵，具体包括：计算所述绝对值矩阵和所述乘法系数矩阵的乘积，得到所述拉伸后的绝对值矩阵。4.根据权利要求1所述的应用于光电导航设备图像品质的判别方法，其特征在于，当预设方向为x轴或y轴方向时，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，具体包括：将所述拉伸后的绝对值矩阵的预设方向上的元素数值相加求平均值，得到品质因数数组；判断所述品质因数数组中是否存在数值小于品质因数预设值的连续t个元素，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示是，则将图像的品质值设为0；若所述第一判断结果表示否，则计算所述品质因数数组中所有元素相加求平均值作为图像的品质值。5.根据权利要求1所述的应用于光电导航设备图像品质的判别方法，其特征在于，当预设方向为x轴和y轴方向时，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，具体包括：将所述拉伸后的绝对值矩阵的x轴方向上的元素数值相加求平均值，得到所述x轴方向上的品质因数数组，将所述拉伸后的绝对值矩阵的y轴方向上的元素数值相加求平均值，得到y轴方向上的品质因数数组；判断所述x轴方向上的品质因数数组和所述y轴方向上的品质因数数组中是否存在数值小于品质因数预设值的连续t个元素，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示是，则将图像的品质值设为0；若所述第二判断结果表示否，则计算所述x轴方向上的品质因数数组所有元素相加求
平均值作为图像x轴方向上的品质值，计算所述y轴方向上的品质因数数组所有元素相加求平均值作为图像y轴方向上的品质值，取所述图像x轴方向上的品质值和所述图像y轴方向上的品质值中最小的品质值作为图像的品质值。6.根据权利要求4或5所述的应用于光电导航设备图像品质的判别方法，其特征在于，基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值，之后还包括：判断图像的品质值是否大于品质预设值，得到第三判断结果；若所述第三判断结果表示否，则丢弃所述图像；若所述第三判断结果表示是，则保留所述图像。7.一种应用于光电导航设备图像品质的判别系统，其特征在于，所述系统应用于权利要求1-6任一项所述的方法，所述系统包括：绝对值计算模块，用于计算图像的像素值矩阵在预设方向上相邻两个元素值之差的绝对值，得到绝对值矩阵，所述预设方向为x轴和/或y轴方向；阈值计算模块，用于对所述绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵；拉伸模块，用于基于所述乘法系数矩阵对所述绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵；品质值计算模块，用于基于所述拉伸后的绝对值矩阵确定所述图像的品质值。8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种应用于光电导航设备图像品质的判别方法及系统，涉及图像调节领域，方法包括：计算图像的像素值矩阵在预设方向上相邻两个元素值之差的绝对值，得到绝对值矩阵，预设方向为X轴和/或Y轴方向；对绝对值矩阵进行阈值计算，得到乘法系数矩阵；基于乘法系数矩阵对绝对值矩阵进行拉伸，得到拉伸后的绝对值矩阵；基于拉伸后的绝对值矩阵确定图像的品质值。本发明可通过乘法系数矩阵对绝对值矩阵的拉伸，使像素值比较均匀或特征点较少的图像仍然能计算出图像的品质值，降低图像品质计算的误判率，提高了分层图像筛除过程的精度。提高了分层图像筛除过程的精度。提高了分层图像筛除过程的精度。


技术研发人员：徐康
受保护的技术使用者：无锡英斯特微电子有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/25